XVII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2025

Микробиом человека представляет собой совокупность всех микробов, населяющих его организм. Например, бактерии, археи, грибы, протисты и вирусы. Эти существа населяют такие участки, как кожа, молочные железы, половые органы, легкие, слизистые оболочки, биологические жидкости, желчевыводящие пути и желудочно-кишечный тракт [4].

Микроорганизмы, населяющие наш организм, играют ключевую роль в регуляции физиологических процессов, поддержании гомеостаза, влияют на реакцию на повреждения ДНК. Из этого также следует, что микробиом человека оказывает значительное влияние на митоз и мейоз, деление клеток, клеточный цикл в целом [2].

Мейоз – это процесс деления клеточных ядер, приводящий к уменьшению числа хромосом вдвое и образованию гамет. Мейоз состоит из двух последовательных делений: мейоза I и мейоза II. Каждый из этих этапов включает несколько подфаз [3].

Микробиом оказывает влияние на мейоз через несколько механизмов. Первый механизм – метаболиты микробов: короткоцепочечные жирные кислоты и другие метаболиты воздействуют на сигнальные пути, такие как Wnt, Notch и Hedgehog, которые регулируют эмбриогенез, дифференцировку клеток и развитие тканей. Эти пути также важны для правильного прохождения мейоза. Эти механизмы регулируют рост, репарацию ДНК и стабильность хромосом [1].

Второй механизм – регуляция клеточного цикла. Микробиом влияет на экспрессию генов, связанных с клеточным циклом, таких как циклин D и p53. Это влияет на гомеостаз и реакцию на повреждения ДНК. Это имеет особое значение в процессе мейоза, где требуется высокая точность деления и репарации ДНК [6].

Третий механизм влияния микробиома на мейоз – оказание влияния на воспалительные пути. Метаболиты микробиома могут активировать или подавлять воспалительные пути, такие как NF-κB (внутриклеточный сигнальный путь, центральным компонентом которого является транскрипционный фактор NF-κB (nuclear factor κB), активирующийся в ответ на внешние стимулы, например, факторы некроза опухоли, или интерлейкин 1 и др.), что может как защищать от опухолей, так и способствовать их развитию. Это имеет значение для здоровья репродуктивных органов и успешного прохождения мейоза [7].

Яркий пример третьего механизма – результаты недавних исследований: некоторые бактерии, например Lactobacillus (Лактобактерии), подавляют опухолевый рост, в то время как другие, например Clostridium (Клостридии), способствуют его развитию [6]. Это имеет значение для понимания механизмов, лежащих в основе онкологических заболеваний, которые могут быть связаны с нарушениями в процессе протекания мейоза. Результаты данных исследований доказывают важность и необходимость проведения подобных наблюдений в дальнейшем, привлекают внимание к изучению влияния микробиома человека на процессы, происходящие внутри его организма.

Важно отметить, что микробиом оказывает влияние на генетическую стабильность на этапе S (синтеза ДНК). Метаболиты микробов защищают генетический материал от мутаций, что особенно важно для мейоза, где происходит редукционное деление, обеспечивающее генетическое разнообразие [6].

Для изучения взаимодействия микробиома на мейоз учеными используются различные методы анализа, чаще всего, это ПЦР и метагеномное секвенирование (NGS). Данные методы позволяют выявлять изменения в микробиоме и механизмы его влияния на клеточный цикл.

Другой распространенный метод анализа – это флуоресцентная микроскопия, она дает возможность исследовать состояние клеток в реальном времени.

Секвенирование нового поколения (NGS), как метод анализа, помогает в идентификации ключевых микробов и молекул, взаимодействующих с клеточным циклом [8].

Все эти методы уже сейчас могут помочь устанавливать существующие механизмы взаимодействия микробиома и клеток. Понимание сложных взаимодействий между микробиомом и клеточным циклом, включая мейоз, является ключом к разработке новых терапевтических подходов и к улучшению здоровья человека.

Кроме того, было установлено, что изменения микробиома под влиянием антибиотиков или патологических состояний связаны с онкологическими и аутоиммунными заболеваниями. Поэтому разработка пробиотиков и микробных препаратов может стать основой для инновационных решений в биомедицине, направленных на коррекцию нарушений мейоза и улучшение здоровья [5].

Таким образом, изучение влияния микробиома на мейоз не только углубляет наше понимание клеточных процессов, но и предоставляет новые возможности для профилактики, диагностики и лечения заболеваний, связанных с нарушениями клеточного цикла.

Список литературы:

1. Валиахметов Э. Э. и др. Цитология: Материалы VIII Молодёжной школы-конференции по молекулярной биологии и генетическим технологиям института цитологии РАН // – 2022. – T. 64, № 7. – С.611-780; URL: https://sciencejournals.ru/cgi/getPDF.pl?jid=citolog&year=2022&vol=64&iss=7&file=Citolog2207001VIIIMolodezhKo.pdf (дата обращения: 29.01.2025)

2. Захарова Н.Г. Краткий курс по микробиологии, вирусологии и иммунологии. Н.Г., В.И. Вершинина, О.Н. Ильинская. – Казань: 2015. -799с.

3. Мейоз [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://maximumtest.ru/uchebnik/11-klass/biologiya/meyoz (дата обращения: 29.01.2025)

4. Микробиом человека [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://ru.ruwiki.ru/wiki/%D0%9C%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D0%BC_%D1%87%D0%B5%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D0%BA%D0%B0 (дата обращения: 29.01.2025)

5. Романчук Н. П. Здоровая микробиота и натуральное функциональное питание: гуморальный и клеточный иммунитет // Бюллетень науки и практики. 2020. №9. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/zdorovaya-mikrobiota-i-naturalnoe-funktsionalnoe-pitanie-gumoralnyy-i-kletochnyy-immunitet (дата обращения: 01.02.2025)

6. Хабибуллин И.И. Исследование микробиома и его влияния на клеточный цикл // Международный студенческий научный вестник. – 2024. – № 6.;
   URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=21678 (дата обращения: 29.01.2025)

7. Хайтович А. Б., Воеводкина А. Ю. Микробиом и его влияние на здоровье человека // Крымский журнал экспериментальной и клинической медицины. 2019. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/mikrobiom-i-ego-vliyanie-na-zdorovie-cheloveka (дата обращения: 01.02.2025)

8. Шейбак В. М. Микробиом кишечника человека и его влияние на метаболизм // Журнал ГрГМУ. 2015. №2 (50). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/mikrobiom-kishechnika-cheloveka-i-ego-vliyanie-na-metabolizm (дата обращения: 01.02.2025)