Mikrobi se adaptují na své nové prostředí společně s jejich imigrantskými hostiteli

Mikrobi se adaptují na své nové prostředí společně s jejich imigrantskými hostiteli

Nedávný článek publikovaný skupinou Dan Knights na University of Minnesota a uveden v časopise Buňka že střevní mikrobiální složení a rozmanitost se v průběhu měsíců měnila u přistěhovalců z venkovského prostředí Asie do USA. Klíčová zjištění autorů byla:

  • Imigrace do USA z venkovských oblastí v Asii je spojena se ztrátou střevních mikrobiálních druhů, rozmanitostí a ztrátou bakteriálních enzymů spojených s degradací rostlinných vláken
  • Bacteroides kmeny přemístěné kmeny Prevotella, které tráví vlákno, podle času stráveného v USA
  • Ztráta rozmanitosti vzrostla s obezitou a byla složena po celé generace

"Lidé začali ztrácet své rodné mikrobody téměř okamžitě po příjezdu do USA," říká Knights při rozhovoru Washington Post. "Ztráta rozmanitosti byla docela zřejmá: Právě přicházející do USA, jen žijící v USA, bylo spojeno se ztrátou asi 15 procenta mikrobiální diverzity." Zajímavé je, že děti přistěhovalců měly další 5 na 10 procento ztráty rozmanitosti .

Rytíři a jeho kolegové zkoumali relativní hojnost a rozmanitost čichových mikroorganizmů a jejich obsah genů ve vzorcích stolice od více než 500 imigrantky z venkovských oblastí v Asii, lidu Hmong a Karen. Aby si získali snímek před příchodem a po příjezdu do USA, vědci také před odjezdem a po jejich příchodu vzali vzorky mikrobiologů od žen 19 Karen. Vědci porovnávali všechny tyto mikrobiomy s mikroorganismy 36, kteří se narodili ve Spojených státech.

Dominantní druh ve střevě přistěhovalců se změnil z kmenů skupiny bakterií nazývaných Prevotella do skupiny nazývané Bacteroides. Rod Prevotella patří do taxonu Bacteroidity které spolu s taxony Firmicutes tvoří většinu střevních mikrobů v lidském traktu GI.

Podobné rozdíly v mikrobiálních taxech mezi zbytky populace lovců lovců v Africe (Hadza) a Jižní Americe (Yanomami) a populace žijící v průmyslových zemích, zejména v Severní Americe, Evropě a Austrálii, byly dříve popsánySmits et al. Věda 357, 2017; De Filippo, PNAS 2010). Industrializované populace mají mikrobioty, které ovládají Bakterioidy, zatímco tradiční populace v afrických, asijských a jihoamerických kontinentech, které zahrnují řadu životních stylů od venkovských zemědělců až po lovce sběrače, mají mikrobioty, které se částečně vyznačují svým množstvím taxonů Prevotella, stejně jako v rytířské studii (Smits et al. Věda).

Vesnice Afrika Burkina Faso
Například ve studii o střevní bakterie dětí v Burkině Faso, regionu v Africe, Prevotella vytvořily 53% střevních bakterií, ale chyběly u evropských dětí ve věku odpovídajících. Studie rovněž ukazují, že dlouhodobá strava je silně spojena s kompozicí střevního mikrobiomu - ti, kteří jedí spoustu bílkovin a živočišných tuků typických pro západní stravu, mají převážně Bacteroides bakterie, zatímco u těch, kteří konzumují složitější sacharidy, zejména vlákninu, druhy Prevotella dominovat. Prevotella druhy produkují enzymy, které tráví potraviny obsahující vlákninu, které jsou v Asii běžnější než ve Spojených státech.

Zatímco tyto rozdílné mikrobiální rozdíly mezi lidmi žijícími v různých částech světa se zpočátku zdály jako stabilní regionální rys, dvě nedávné studie, včetně studie Knightova, silně naznačují, že jsou ovlivňovány dietními a jinými faktory životního stylu. Do černobílých mikrofilmů, které jsou naprogramovány během prvních 3 let života, přizpůsobeny různým stravováním a požadavkům na nejúčinnější metabolické zařízení?

Chcete-li odpovědět na tuto otázku, Justin Sonnenburg a jeho skupina se zabývaly možnými vztahy mezi sezónními variacemi stravovacích návyků a složením a funkční kapacitou střevní mikroflóry. Hadza žije v údolí Rift ve východní Africe se dvěma různými obdobími: mokrou sezonou od listopadu do dubna a období sucha od května do října. Přestože spotřeba hlíz a rostlin bohatých na vlákninu probíhá po celý rok, spotřeba bobulí a konzumace medu je častější během mokrého období, zatímco lov je v období sucha velmi úspěšný, což vede ke spotřebě chudých zvěřin. Doba vyšší spotřeby masa byla spojena se zvýšením počtu druhů Bacteroidetes ve střevě. Stejná třída mikrobů opět v průběhu mokré sezóny opět poklesla na stav s výraznou podobností s průmyslovou mikrobiologií. Taxony, které jsou vedeny na nedetekovatelné úrovně v Hadza microbiota během vlhké sezóny, odpovídají taxonům, které jsou vzácné nebo chybějící, bez ohledu na sezónu, v průmyslových populacích. Nicméně, na rozdíl od změn pozorovaných v průmyslových populacích ve střevní mikrobiální rozmanitosti a bohatosti, stejně jako vyjádření odlišných vzorků trávicích enzymů, se Hadza mikrobiom vždy vrátil do své plné rozmanitosti během období sucha.

Bylo by fascinující vědět, jestli střevní mikrobiální redukce střevní mikrobiální rozmanitosti a druhů degradujících vlákninu, které se objevují u přistěhovalců rytířů, by byly reverzibilní po návratu na jejich půdu a stravovací návyky původu, jak se to děje v Hadzách během různých ročních období , nebo pokud byly tyto změny trvalé, neboť jsou v průmyslových zemích.

Docházely rychlé změny v črevné mikrobiální kompozici a funkci na zdraví imigrantů? Obecně se předpokládá, že snižující se mikrobiální rozmanitost roste riziko vzniku onemocnění, jako je obezita, diabetes a metabolický syndrom, třebaže přetrvává příčinná souvislost mezi mikrobiálními změnami a lidskými nemocemi. Skupina rytířů poznamenala, že míra obezity u mnoha studijních přistěhovalců se zvýšila až šestkrát. Ti, kteří se stali obézními, také ztratili další 10 procento své rozmanitosti.

Vzhledem k tomu, že pozorované změny ve stravě přistěhovalců byly pomalejší než pozorované rychlé změny ve střevní mikrobiologii přistěhovalců naznačují, že jiné faktory, než je severoamerická strava, musí hrát roli, včetně stresu spojeného s přesídlením a přizpůsobení se novému prostředí, čistota vody, expozice lékům, zejména antibiotika a další faktory životního stylu.

Komentáře:

  • Několik studií demonstruje změny ve střevní mikrobiální diverzitě a relativní počet mikrobiálních taxonů. Tyto změny se mohou vyskytnout v cyklickém, sezónním vzoru u některých populací nebo se mohou vyskytnout, když se populace pohybuje z jedné země a tradiční stravovací návyky na jednu s vysokým obsahem tuku, vysokým obsahem cukru a nízkým obsahem vlákniny.
  • V průmyslových zemích dochází k nárůstu mikrobiální diverzity a hojnosti pouze v určité šířce pásma, ale obecně nedosahuje úrovně, které jsou v tradičních společnostech.
  • I když se zdá, že rozdíly v příjmu potravy hrají významnou roli v těchto variacích mikrobiom, mohou být zodpovědné jiné faktory, než je strava, zejména stres, fyzická aktivita, hygiena a čistota pitné vody.
  • Dosud však nebyl zjištěn žádný kauzální vztah mezi mikrobiálními změnami střev a obezitou nebo jinými nemocemi.