• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
15.02.2023
ТГУ
1
335

В ТГУ выяснили, как бактерии выводят медь и железо из организма

4.7

Ученые Томского государственного университета в рамках масштабного проекта, нацеленного на поиск новых микроорганизмов-продуцентов (полезных для использования в сельском хозяйстве и промышленности), изучают микробиом кишечника сельскохозяйственных животных. У некоторых животных в ЖКТ были обнаружены наночастицы медной руды — халькопирита. Исследования показали, что «виновниками» ее появления являются сульфатредуцирующие бактерии, которые связывают железо и медь в нерастворимый минерал и выводят эти элементы из организма. Этот процесс может нарушить работу ферментов в организме человека.

В ТГУ выяснили, как бактерии выводят медь и железо из организма / ©Пресс-служба ТГУ / Автор: Godefridus Victorinus

Результаты исследований опубликованы в журнале Microorganisms. С точки зрения физиологии, люди и животные близки, поэтому исследование последних дает много важной информации и о человеке. Микробиологи ТГУ с помощью современных технологий секвенирования метагенома исследуют микробиоту сельскохозяйственных животных: коров, свиней, кур, овец, верблюдов. Объектом изучения являются фекалии животных, которые достаточно полно отражают биологическое разнообразие микроорганизмов, обитающих в ЖКТ.

Микробиологи уже исследовали более 3500 образцов, собранных не только в Сибири, но и по всей России. В сборе проб ученым помогают волонтеры из разных уголков страны. В ходе исследований были изучены образцы фекалий верблюдов из двух популяций. Одна из них располагается в конце Чуйского тракта, где верблюдов разводят со времен Шелкового пути, вторая – в Забайкалье. Животные одомашненные, находятся на свободном выпасе на пастбищах.

«Когда мы изучаем бактерии в природных системах, мы смотрим и их минералогический состав, – рассказывает руководитель проекта, заведующая кафедрой физиологии растений, биотехнологии и биоинформатики Биологического института ТГУ Ольга Карначук. – В данном случае мы тоже решили провести такой анализ. В результате в фекалиях животных был обнаружен минерал, который мы меньше всего ожидали увидеть – халькопирит. Это соединение меди, железа и серы (CuFeS2), который ранее называли медный колчедан – одна из основных медных руд. И вдруг мы увидели ее в кишечнике у верблюдов, причем, у многих – более чем в 60 процентах исследованных проб».

Сбор образцов для исследования в местах выпаса верблюдов  / ©Пресс-служба ТГУ

В меньшем количестве проб, но халькопирит также был обнаружен в фекалиях коров, в перегное, компосте, собранном в хозяйствах Томской области. Известно, что сульфиды металлов могут образовывать сульфатредуцирующие бактерии. Они живут в кишечнике людей и животных. Ранее было предположение, что данные микроорганизмы связывают железо и превращают его в сульфид железа.

Сульфид железа и бактерии-сульфатредукторы микробиологи находили в ходе исследований по проекту РФФИ, при анализе проб фекалий у детей с расстройствами аутистического спектра (РАС). Была гипотеза, что детям с РАС не хватает железа, потому что в их ЖКТ сульфатредуцирующие бактерии присутствуют в большом количестве – они связывают железо в нерастворимый минерал и выводят его из организма.

Сбор образцов для исследования в местах выпаса коров / ©Пресс-служба ТГУ

«В данных исследований мы увидели, что это не пирит, а халькопирит. Причем, связывание меди происходит очень быстро – уже на пятые сутки, – отмечает Ольга Карначук. – Это означает, что в ЖКТ бактерии, которые мы находим у животных, скорее всего те же самые, что кишечнике у детей с аутизмом, они принадлежат к роду Desulfovibrio».

Они связывают не просто железо, а, скорее всего, – железо и медь, которые в виде минерала выпадают в осадок, выводятся из организма с фекалиями. Соответственно, организму не хватает элементов, имеющих огромное значение для нормального функционирования.

«От того, какие микроорганизмы обитают в ЖКТ, может зависеть наше эмоциональное и физическое состояние. Доказано, что микробиота влияет на целый ряд патологий, включая неврологические заболевания, психические расстройства, иммунный статус организма, – объясняет Ольга Карначук. – В том числе доказано, что существует взаимосвязь между нарушением баланса микробиоты кишечника и нейродегенеративными заболеваниями, такими как аутизм, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, деменция и другими. Поэтому наша случайная находка может иметь значение в корректировке подобных состояний. Но чтобы понять, как работает этот механизм, нужны дополнительные детальные исследования».

Еще одним интересным фактом, который установили микробиологи ТГУ, стало то, что верблюды, вероятно, являются некими концентратами меди, железа и других металлов. Основанием для этого предположения послужили результаты анализа состава верблюжьего молока. В нем оказалось больше меди, железа, цинка по сравнению с коровьим молоком. Помимо этого, в ходе анализа научных статей исследователи обнаружили интересный факт: описание того, что верблюжьим молоком в арабских странах лечат детей с аутизмом. Есть и другой факт – во время Второй мировой войны немецкие солдаты страдали от дизентерии и лечили ее фекалиями верблюдов. Такой же способ «народной медицины» практиковали арабы.

По словам ученых, дефицит меди и железа можно восполнять за счет правильно питания, в частности, ограничив потребление сульфатов, которые способствует активации связывания, поскольку ими питаются бактерии-сульфатредукторы. Вместе с тем микробиологи отмечают, что потребление сульфатов и сульфитов населением увеличилось, поскольку они широко используются в консервантах.

На следующем этапе проекта ученые планируют исследовать процесс образования халькопирита. Для это они будут использовать бактерии, выделенные из проб биоматериала, взятого у детей с РАС и у животных. Исследование будет проводиться совместно со специалистами-материаловедами из Института физики имени Л. В. Киренского СО РАН (Красноярск).  

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Национальный исследовательский Томский государственный университет (ТГУ) — первый российский университет на территории Русской Азии (фактически первый российский университет восточнее берегов Волги), один из 29 национальных исследовательских университетов.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 14:04
Андрей

Китайские палеонтологи обнаружили образцы самых больших моллюсков, живших после Великого вымирания. Их гигантский размер говорит о том, что брюхоногие интенсивнее и быстрее восстановились в росте после массовой гибели. До этого подобные свидетельства находили в ладинском ярусе, а сейчас в анизийском.

Вчера, 11:27
Александр Березин

Глава подразделения NASA по системам исследования Луны объяснила ранее неизвестное публике условие для высадки людей на спутнике Земли в сентябре 2026 года. Скептики оценили это заявление как стремление Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США переложить ответственность за срыв сроков лунной высадки на кого-то еще.

9 часов назад
Александр Березин

Нынешняя версия крупнейшего носителя SpaceX вдвое мощнее «Сатурна-5», самой мощной ракеты прошлого. Однако документ Федерального управления гражданской авиации США показал, что Илон Маск планирует серьезно нарастить разрыв. Попутно у его ракеты значительно увеличится количество двигателей в обеих ступенях, в итоге она станет выше высочайшей пирамиды на земле.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

Позавчера, 14:04
Андрей

Китайские палеонтологи обнаружили образцы самых больших моллюсков, живших после Великого вымирания. Их гигантский размер говорит о том, что брюхоногие интенсивнее и быстрее восстановились в росте после массовой гибели. До этого подобные свидетельства находили в ладинском ярусе, а сейчас в анизийском.

8 июня
Михаил Орлов

Переселение позвоночных из воды в наземно-воздушную среду жизни стало поворотным моментом в истории биосферы. Однако этот эволюционный скачок имел и серьезные побочные эффекты: он привел к потере способности восстанавливать потерянные части тела рептилиями, птицами и млекопитающими. В новой статье биологи рассмотрели генетические и эволюционные аспекты освоения суши и выяснили, что резкое ослабление регенерации стало своеобразной «расплатой» за адаптации животных к другой среде.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

Отличная статья! Спасибо.
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: