Загадка того, почему цвет мочи желтый

Загадка того, почему цвет мочи желтый

BilR - кишечный микробный фермент

Брантли Холл (Brantley Hall)

Статья по настоящему научная. Звучит это примерно так. Билирубин, промежуточный продукт пути деградации гема (гемопротеины), играет решающую роль в физиологии человека через ось кишечник-печень. Наряду с другими органическими молекулами желчи, такими как холестерин и желчные кислоты, диглюкуронид билирубина секретируется в кишечник, где он либо выводится, либо реабсорбируется. Дальше ещё интереснее. Когда диглюкуронид билирубина деконъюгируется человеческими или бактериальными бета-глюкуронидазами в неконъюгированный билирубин, он может легко реабсорбироваться в энтерогепатическую циркуляцию или далее метаболизироваться посредством реакций восстановления кишечными микроорганизмами в более выводимые метаболиты уробилиноген и стеркобилиноген. Реабсорбция билирубина повышает уровень билирубина в сыворотке, тогда как выведение в виде уробилиногена и стеркобилиногена с калом и мочой способствует его выведению, завершая путь деградации гема. Лучше и не скажешь.

Снижение билирубина является основной функцией кишечника человека. Авторы стремились идентифицировать ферменты, ответственные за восстановление билирубина до уробилиногена, и применить эти знания, чтобы понять взаимосвязь между микробным снижением билирубина и здоровьем человека. Сочетая экспериментальный скрининг (просеивание) обычных кишечных бактерий, сравнительную геномику и биохимические выводы, они смогли идентифицировать ген билирубинредуктазы, который назвали bilR. Подтвердили его билирубинредуктазную активность с помощью флуоресцентных анализов и метаболомики (сравнение уникальных химических цепочек). Цвет мочи обусловлен именно этим, конкретным ферментом.

При анализе метагеномов кишечника человека обнаружили, что билирубинредуктаза почти повсеместно присутствует у здоровых взрослых, в то время как распространенность этого гена намного ниже у больных с воспалением кишечника и у младенцев, особенно в течение первых нескольких месяцев жизни, когда грудные дети наиболее подвержены развитию желтухи. Это исследование заполняет давний пробел в знаниях о путях деградации гема и обеспечивает основу для понимания нарушений гомеостаза сывороточного билирубина, таких как желтуха. BilR Ruminococcus gavus CC55_001C принадлежит к семейству старых желтых ферментов (COG1902).

Несмотря на то, что уробилин идентифицирован как желтый пигмент в моче более 125 лет назад, фермент, ответственный за его выработку, оставался загадкой. Хотя ранее считалось, что в восстановлении билирубина участвуют несколько ферментов, результаты подтверждают вывод о том, что единственный фермент выполняет восстановление билирубина до уробилиногена - bilR. Идентификация билирубинредуктазы (bilR) позволила определить ее содержание в 7960 метагеномах, показав, что снижение билирубина является основной особенностью микробиома здорового взрослого человека. Эксперименты показали, что билирубинредуктаза может осуществлять полное восстановление билирубина до уробилиногена и потенциально может действовать на несколько субстратов, что ставит этот единственный фермент на центральную роль в гомеостазе билирубина.

Многодисциплинарный подход, который мы смогли реализовать, благодаря совместной работе наших лабораторий, стал ключом к решению физиологической загадки того, почему цвет мочи желтый, - сказал Брантли Холл, доцент кафедры молекулярной генетики и биологии клеток. Это кульминация многолетней работы всей нашей команды.

Брантли Холл (Brantley Hall), София Леви (Sophia Levy), Кит Дюфо-Томпсон (Keith Dufault-Thompson), Доменик Брачча (Domenick Braccia), Конор Дженкинс (Conor Jenkins), Стефани Абейсингхе (Stephenie Abeysinghe), Бин Ма (Bing Ma) и ещё 9 специалистов из Университета Мэриленда, Национальных институтов Юнис Кеннеди Шрайвер и здравоохранения США, опубликовали статью "BilR - кишечный микробный фермент, восстанавливающий билирубин до уробилиногена" в журнале "Природа микробиология" (Nature Microbiology), 2024.

06.01.2024