Ученые выяснили почему моча такого цвета

Врачи говорят, что изменение цвета мочи может быть признаком проблем со здоровьем. Но что на самом деле делает мочу желтой и почему изменение этого цвета является тревожным признаком? Оказывается, ученые до недавнего времени не знали точного ответа на этот вопрос.

Теперь исследователи обнаружили, что золотистый цвет мочи обусловлен ферментом под названием билирубинредуктаза, который вырабатывается бактериями в кишечнике. Ученые сообщили о своих выводах в новом исследовании, опубликованном 3 января в журнале Nature Microbiology.

Ранее ученые знали, что желтый цвет мочи обусловлен тем, как организм избавляется от старых клеток крови. Когда жизненный цикл красных кровяных телец заканчивается — обычно примерно через 120 дней, — они разлагаются в печени. Одним из побочных продуктов этого процесса является ярко-оранжевое вещество под названием билирубин, которое выделяется из печени в кишечник. Бактерии в кишечнике превращают билирубин в бесцветное вещество, называемое уробилиногеном. Затем это вещество разлагается на уробилин, желтый пигмент, придающий моче цвет.

Однако до сих пор ученым не удавалось идентифицировать специфический бактериальный фермент, ответственный за превращение билирубина в уробилиноген.

Авторы нового исследования говорят, что открытие может улучшить наше понимание роли кишечного микробиома — сообщества микробов в кишечнике — при таких состояниях, как желтуха, пожелтение кожи и глаз или воспалительные заболевания кишечника (ВЗК), хроническое воспаление в пищеварительном тракте. Желтуха развивается из-за накопления билирубина в крови.

"Это повседневное биологическое явление так долго оставалось необъяснимым, и наша команда рада возможности объяснить его", - говорится в заявлении Брэнтли Холла, ведущего автора исследования и доцента кафедры клеточной биологии и молекулярной генетики Мэрилендского университета.

Предыдущие исследования цвета мочи проводились до того, как технологии геномного секвенирования стали широко доступными, что затрудняло определение того, какие штаммы бактерий на самом деле присутствовали в образцах мочи, пишут авторы в статье.

В новом исследовании ученые сравнили геномы видов кишечных бактерий человека, способных преобразовывать билирубин в уробилиноген, и тех, у которых эта способность отсутствует. Таким образом, они идентифицировали ген, кодирующий билирубинредуктазу. Затем они проверили, способен ли фермент способствовать этому превращению в модельном организме Escherichia coli, более известной как E. coli.

Проведя поиск этого гена у всех видов бактерий кишечника, они обнаружили, что фермент в основном вырабатывается видами, принадлежащими к большой группе, известной как Firmicutes, которые доминируют в микробиоме кишечника человека. 

Затем команда провела генетический скрининг микробиомов кишечника 1801 здорового взрослого человека в поисках гена, окрашивающего мочу. Они обнаружили, что у 99,9% людей были кишечные бактерии, несущие ген билирубинредуктазы.

Они также искали этот ген в кишечнике более 1800 взрослых с ВЗК и обнаружили, что он гораздо менее распространен. Оказалось, что только 68% людей с ВЗК являются носителями этого гена.

Необходимы дополнительные исследования, чтобы объяснить эту связь и то, как отсутствие билирубинредуктазы может способствовать развитию желтухи и ВЗК, отметили авторы.

"Теперь, когда мы идентифицировали этот фермент, мы можем начать исследовать, как бактерии в нашем кишечнике влияют на уровень циркулирующего билирубина и связанные с ним состояния здоровья, такие как желтуха", - говорится в заявлении Сяофан Цзян, соавтора исследования и исследователя Национального института здравоохранения.