Исследователи Каролинского института обнаружили новый путь, с помощью которого кишечные бактерии могут перерабатывать нитраты и негемовое железо из пищи. Образующиеся при этом молекулы попадали из кишечника в другие органы и в экспериментах на мышах были связаны с улучшением показателей артериального давления, обмена глюкозы и состояния печени. Однако пока неизвестно, имеет ли этот механизм такое же значение для здоровья человека.
Что образуют кишечные бактерии
Нитраты естественным образом содержатся во многих овощах, особенно в свекле и листовой зелени — шпинате, рукколе и салате. Негемовое железо, то есть железо, не входящее в состав гема, характерно главным образом для растительных продуктов, включая бобовые, цельнозерновые продукты и зеленые овощи.
Ученые из Каролинского института (Karolinska Institutet) установили, что кишечные микроорганизмы способны участвовать в превращении нитрата и железа в динитрозильные комплексы железа (ДНКЖ) — небольшие биологически активные соединения, которые могут переноситься по организму.
Результаты исследования опубликованы в Cell.
Работа включала эксперименты с мышами, бактериальными культурами и клеточными моделями, а также исследования образцов человеческого происхождения. С помощью электронного парамагнитного резонанса — метода, позволяющего обнаруживать определенные молекулярные структуры по их магнитным свойствам, — ДНКЖ выявили в тканях обычных лабораторных мышей. У стерильных мышей, выращенных без микроорганизмов, этих соединений не обнаружили.
Это указывает на важную, вероятно необходимую роль микробиоты в их образовании.
Дополнительные лабораторные эксперименты показали, что образцы кала мышей и людей, а также бактерия Escherichia coli могли образовывать ДНКЖ из нитрата и цитрата железа. Мутантные бактерии, лишенные нитратредуктазы — фермента, необходимого для восстановления нитрата, — этого сделать не могли.
«Наши результаты показывают, что кишечные бактерии способны превращать компоненты пищи в биологически активные молекулы, влияющие на важные функции организма», — отметил первый автор работы, старший научный сотрудник отдела физиологии и фармакологии Андрей Л. Клещев (Andrei L. Kleschyov).
У мышей повышение уровня ДНКЖ сопровождалось улучшением обмена веществ
Исследователи также проверили, что происходит при повышении количества ДНКЖ в организме. Мышам, получавшим так называемый западный рацион, давали нитрат вместе с цитратом железа либо синтетически полученные ДНКЖ.
После такого вмешательства содержание ДНКЖ в тканях увеличивалось, а выраженность ряда сердечно-сосудистых и метаболических нарушений уменьшалась. Исследователи наблюдали более низкое артериальное давление, улучшение функции сосудов и контроля уровня глюкозы, а также меньшее накопление жира в печени.
В клеточных экспериментах ДНКЖ также уменьшали вызванное жирными кислотами накопление жира в клетках печени, в том числе в трехмерных сфероидах, сформированных из человеческих гепатоцитов.
По словам профессора кардиоренальной физиологии Маттиаса Карлстрёма (Mattias Carlström), результаты могут помочь понять некоторые биологические механизмы, связывающие богатый овощами рацион с более низким риском сердечно-сосудистых и метаболических заболеваний.
ДНКЖ действуют не просто как источник оксида азота
Исследование также позволило уточнить возможный механизм действия новых соединений. Авторы пришли к выводу, что биологический эффект ДНКЖ обусловлен структурой Fe(NO)₂, а не простым высвобождением свободного оксида азота (NO).
Эксперименты указывают на несколько возможных молекулярных мишеней. В частности, ДНКЖ активировали растворимую гуанилатциклазу — фермент, участвующий в регуляции тонуса сосудов, — а также влияли на поступление аминокислоты лейцина в клетки и на сигнальный комплекс mTORC1, который регулирует клеточный рост и обмен питательных веществ.
Таким образом, кишечная микробиота может не только участвовать в переработке компонентов пищи, но и создавать из них переносимые по организму сигнальные молекулы.
Результаты пока нельзя напрямую переносить на людей
Несмотря на использование человеческих образцов и клеточных моделей, основные данные о влиянии ДНКЖ на давление, сосуды, обмен глюкозы и печень были получены на животных.
Исследование не показывает, что увеличение потребления нитратов или железа предотвращает сердечно-сосудистые заболевания, сахарный диабет или жировую болезнь печени у людей. Не установлено и то, насколько существенно количество ДНКЖ меняется у человека после употребления различных продуктов.
Следующая задача исследователей — разработать надежные методы измерения ДНКЖ у людей. Это позволит выяснить, как эти соединения образуются и распределяются в организме и можно ли изменять их уровень с помощью питания или воздействия на микробиоту.
Новые данные дополняют представления о взаимодействии пищевых нитратов и микроорганизмов. Ранее сообщалось, что богатый нитратами свекольный сок может снижать артериальное давление у пожилых людей, причем эффект может быть связан с составом микробиома полости рта. Новая работа показывает, что еще один нитрат-зависимый путь может существовать непосредственно в кишечнике, однако его клиническое значение предстоит проверить.
Литература
Kleschyov A. L., Shimari M., Boeder A. M., Schiffer T. A., van Riet S., Pironti G., Bork N. I., Rotmann A., Zhuge Z., Guimarães D. D., Picozzi G., Moretti C. H., Carvalho L. R. R. A., Nihlén C., Closs E. I., Nikolaev V. O., Ingelman-Sundberg M., Weitzberg E., Lundberg J. O., Carlström M. Gut microbiota generate dinitrosyl iron complexes with cardiometabolic benefits // Cell. — 2026. — Aug 19. — S0092-8674(26)00924-4. — DOI: 10.1016/j.cell.2026.07.055. — PMID: 42617596.