Микробиология, 2021, T. 90, № 2, стр. 243-246

Desulfovibrio из микробиоты детей с расстройством аутистического спектра связывают железо в малорастворимые кристаллические сульфиды

О. П. Иккерт a, М. В. Иванов a, А. Ухова a, В. С. Зюсман a, Л. Б. Глухова a, М. Р. Авакян a, О. В. Карначук a*

a Кафедра физиологии растений, биотехнологии и биоинформатики, Томский государственный университет
634050 Томск, Россия

* E-mail: olga.karnachuk@green.tsu.ru

Поступила в редакцию 16.11.2020
После доработки 21.11.2020
Принята к публикации 30.11.2020

Аннотация

Одной из групп бактерий, присутствующих в кишечнике детей с расстройством аутистического спектра (РАС) в повышенном количестве, являются сульфатредуцирующие бактерии (СРБ) рода Desulfovibrio. До настоящего времени, высокая концентрация Desulfovibrio у индивидуумов с РАС была показана только молекулярными методами. Культивируемые формы, выделенные из желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) аутистов, до сих пор отсутствовали. Возможным механизмом влияния СРБ является переведение железа в бионедоступные формы сульфидов, вызывая его дефицит в организме. В этом исследовании мы выделили две чистые культуры Desulfovibrio из фекалий детей с диагностированным РАС. В экспериментах Desulfovibrio desulfuricans AY5 образовывал кристаллические сульфиды железа – грейгит и пирит, содержащие железо в бионедоступной форме.

Ключевые слова: сульфатредуцирующие бактерии, расстройства аутистического спектра, Desulfovibrio, биоминерализация железа, грейгит, пирит

DOI: 10.31857/S0026365621020051

Список литературы

  1. Карначук О.В., Пименов Н.В., Юсупов С.К., Франк Ю.А., Пухакка Я.А., Иванов М.В. Распределение, разнообразие и активность сульфатредуцирующих бактерий в водной толще озера Гёк-гёль, Азербайджан // Микробиология. 2006. Т. 75. С. 101–109.

  2. Karnachuk O.V., Pimenov N.V., Yusupov S.K., Frank Y.A., Puhakka J.A., Ivanov M.V. Distribution, diversity, and activity of sulfate-reducing bacteria in the water column in Gek-Gel Lake, Azerbaijan // Microbiology (Moscow). 2006. V. 75. P. 82–89.

  3. Bezawada N., Phang T.H., Hold G.L., Hansen R. Autism spectrum disorder and the gut microbiota in children: a systematic review // Ann. Nutr. Metab. 2020. V. 76. P. 16–29.

  4. Cheng S., Han B., Ding M., Wen Y., Ma M., Zhang L., Qi X., Cheng B., Li P., Kafle O.P., Liang X., Liu L., Du Y., Zhao Y., Zhang F. Identifying psychiatric disorder-associated gut microbiota using microbiota-related gene set enrichment analysis // Brief. Bioinform. 2020. V. 21. P. 1016–1022.

  5. De Angelis M., Piccolo M., Vannini L., Siragusa S., De Giacomo A., Serrazzanetti D.I., Cristofori F., Guerzoni M.E., Gobbetti M., Francavilla R. Fecal microbiota and metabolome of children with autism and pervasive developmental disorder not otherwise specified // PLoS One. 2013. V. 8. e76993.

  6. Finegold S.M. Desulfovibrio species are potentially important in regressive autism // Med. Hypotheses. 2011. V. 77. P. 270–274.

  7. Finegold S.M., Downes J., Summanen P.H. Microbiology of regressive autism // Anaerobe. 2012. V. 18. P. 260–262.

  8. Frank Y., Banks D., Avakian M., Antsiferov D., Kadychagov P., Karnachuk O. Firmicutes is an important component of microbial communities in water-injected and pristine oil reservoirs, Western Siberia, Russia // Geomicrobiol. J. 2016. V. 33. P. 387–400.

  9. Ikkert O.P., Gerasimchuk A.L., Bukhtiyarova P.A., Tuovinen O.H., Karnachuk O.V. Characterization of precipitates formed by H2S-producing, Cu-resistant Firmicute isolates of Tissierella from human gut and Desulfosporosinus from mine waste // Antonie van Leeuwenhoek. 2013. V. 103. P. 1221–1234.

  10. Kang D.-W., Adams J.B., Vargason T., Santiago M., Hahn J., Krajmalnik-Brown R. Distinct fecal and plasma metabolites in children with autism spectrum disorders and their modulation after microbiota transfer therapy // mSphere. 2020. V. 5. e00314-20.

  11. Karnachuk O.V., Frank Y.A., Lukina A.P., Kadnikov V.V., Beletsky A.V., Mardanov A.V., Ravin N.V. Domestication of previously uncultivated Candidatus Desulforudis audaxviator from a deep aquifer in Siberia sheds light on its physiology and evolution // ISME J. 2019. V. 13. P. 1947–1959.

  12. Liu F., Li J., Wu F., Zheng H., Peng Q., Zhou H. Altered composition and function of intestinal microbiota in autism spectrum disorders: a systematic review // Transl. Psychiatry. 2019. V. 9. P. 1–43.

  13. Svobodova H., Kosnáč D., Tanila H., Wagner A., Trnka M., Vitovič P., Hlinkova J., Vavrinsky E., Ehrlich H., Polák Š., Kopani M. Iron-oxide minerals in the human tissues // Biometals. 2020. V. 33. P. 1–13.

  14. Tomova A., Husarova V., Lakatosova S., Bakos J., Vlkova B., Babinska K., Ostatnikova D. Gastrointestinal microbiota in children with autism in Slovakia // Physiol. Behav. 2015. V. 138. P. 179–187.

  15. Weston B., Fogal B., Cook D., Dhurjati P. An agent-based modeling framework for evaluating hypotheses on risks for developing autism: Effects of the gut microbial environment // Med. Hypotheses. 2015. V. 84. P. 395–401.

  16. Widdel F.F., Bak R. Gram negative mesophilic sulfate reducing bacteria // The Prokaryotes: A Handbook on the Biology of Bacteria: Ecophysiology, Isolation, Identification, Applications / Eds. Balows A. et al. Berlin: Springer, 1992. P. 3352–3378.

  17. Yanagimoto Y., Ishizaki Y., Kaneko K. Iron deficiency anemia, stunted growth, and developmental delay due to avoidant/restrictive food intake disorder by restricted eating in autism spectrum disorder // Biopsychosoc. Med. 2020. V. 14. P. 1–8. https://doi.org/10.1186/s13030-020-00182-y

Дополнительные материалы отсутствуют.