Биотопът в стомаха Здраве
Актуализирано: 21.01.19 - 23:10
Микрофотография на бактерии.
Милиарди микроби населяват човешкото тяло - в дебелото черво се намира армада от бактерии. Коя екосистема ще формира там зависи и от менюто.
От Яна Шлютер
Човек никога не е сам. Независимо дали седи на компютъра или на пейка в парка, скита се из пустинята или се отправя към метрото: над 100 милиарда пътници за пътници го придружават. Бактериите колонизират кожата, носа, устата и лигавиците - има около десет микроба на човешка клетка. Дебелото черво е особено популярно място на планетата Homo sapiens. Тук са се заселили над 400 вида, защото храната е безплатна.
Каквото и да яде човек, той едновременно храни своите микроби. По основателна причина. Не можехме да се справим без мъничките. Техните ензими калибрират имунната система, разграждат несмилаемата храна, създават витамини и много други. Откритието на Джеймс Луис и неговите колеги от университета в Пенсилвания, публикувано наскоро в списание Science, звучи почти като истинност: от нашата диета зависи коя екосистема се установява в червата.
За микробиолозите и генетиците обаче червата е по-малко зоопарк със стари приятели, отколкото тропическа гора, пълна с изненади. Вярно е, че педиатърът и бактериолог Теодор Ешерих изолира бактерията Ешерихия коли, кръстена на него, от изпражненията на бебета в края на 19 век. Но много други видове не могат да се отглеждат и изследват в чашата на Петри. И така, дълго време тяхното проучване беше мрачно съществуване.
Едва след като учените се научиха да извличат фрагменти на ДНК от изпражненията, кожата или слюнката и да отделят човешката ДНК от тази на микроорганизмите, те имаха шанс да проследят микробното биоразнообразие. Проекти като Проектът за човешки микробиом на Националните здравни институти в САЩ сега каталогизират това, което живее и в нас - и защо.
В средата на 90-те години, последователността на трите до четири милиона базови двойки, които са подредени в пръстен, който всяка бактерия съдържа, отнема цяла година, сега технологиите с висока производителност могат да го направят след обяд. Метагеномиката е името на възникналата област: Вече не се изследват само 23 000-те човешки гена, но и тези на техните микроби.
Първите резултати бяха объркващи: изследователите не само откриха напълно различни комбинации от бактерии в различни части на тялото. Биоразнообразието в червата или в устната кухина също се различава значително от човек на човек. Единственият общ знаменател беше, че всички хора имат основен микробиом, т.е. бактериални гени - независимо от техния тип -, които поемат жизненоважни за човека задачи. Останалото изглеждаше различно от човек на човек.
Учените от Европейската лаборатория за молекулярна биология в Хайделберг бяха още по-изумени, когато анализираха чревната бактериална ДНК на 22 европейци и потърсиха модели: Всички микроби бяха класифицирани в три различни екосистеми, или от Bacteroides, Prevotella или ruminococci Преобладаваха видовете. Дори когато изследователите добавиха данните от 13 японци и четирима американци, нищо не се промени в групирането.
Както наскоро Пиър Борк и колегите му писаха в списание Nature, екосистемата няма нищо общо с възрастта, пола, произхода (и по този начин менюто), здравето или болестта. Класификацията изглеждаше произволна, подобно на това как хората имат кръвни групи. Въпреки че постепенно включиха повече хора в проучването, нищо не се промени.
Една теза, която изследователите тестват оттогава, е връзката между бактериалната екосистема и кръвната група. Друга се отнася до три особено важни химични сигнални пътища. Но може би това е и съвпадение. Възможно е първите бактерии, които се преместват в тялото на бебето в родовия канал, с първата глътка кърма или целувката на голямата сестра, да бъдат своеобразен изхвърчач и да остави някой, който им подхожда, да следва.
Американско-бразилският консорциум, оглавяван от Джеймс Луис в списание Science, противоречи на тезата за случайността.
Като първа стъпка екипът му изследва хранителните навици на 98 здрави американски мъже и жени и анализира бактериалната ДНК от проби на изпражненията от всеки от тях. Те успяха да открият две от трите екосистеми, наречени ентеротипове. Изглежда, че само екосистемата, доминирана от руминококи, изглежда е подчинена на Bacteroides.
Те също така откриха връзка между диетата и екосистемата. Тези, които, както често се случва в индустриализираните страни, консумират много протеини и животински мазнини, обикновено попадат в групата на Bacteroides. Тези, които като вегетарианци са яли повече въглехидрати и фибри, вероятно са имали екосистема Prevotella в червата си.
Във втора стъпка учените се опитаха да променят състава на микробиотата в червата при десет тествани лица, използвайки специална диета: на една група бяха дадени порции за десет дни, които съдържаха много мазнини и малко фибри; другата с високо съдържание на фибри и ниско съдържание на мазнини. Всъщност съставът на чревните бактерии се промени значително само след 24 часа. Всички тестови субекти обаче останаха в своя ентеротип през целия десет дни, така че чревната им екосистема се промени само в нейните граници.
"Ако изобщо тази екосистема може да бъде променена само с дългосрочна промяна в диетата", казва Луис. Ако в бъдеще се окаже, че един тип екосистема е по-вероятно да бъде свързан със заболявания като болестта на Crohn или затлъстяването, тогава краткосрочните диети няма да имат ефект.
Майкъл Блаут, микробиолог от Германския институт за човешко хранене в Потсдам-Рехбрюке, стига твърде далеч: "Дори и методите да са много сложни, връзката между храненето и екосистемата засега е само корелация", казва той. Сега е необходимо да се докажат причинно-следствените връзки при старателна детайлна работа върху животински модели.
„Авторите дори не се опитват да обяснят защо Bacteroides корелират с диета с високо съдържание на мазнини, а Prevotella с диета с високо съдържание на въглехидрати“, казва Blaut. „Има още много да се направи.“ Той намира за много по-вълнуващо и полезно да разбере какво правят за нас 10 до 20 милиона гени на микроорганизмите, с които живеем.
Защото влиянието, което микроорганизмите оказват върху нас, все още се подценява. От затлъстяване до диабет, от артериосклероза до грип, от аутизъм до депресия - има хипотези за всяко от тези заболявания относно това как чревните бактерии могат да участват в тяхното развитие или контрол.
Например Хавиер Браво от Университетския колеж в Йорк наскоро демонстрира пряка връзка между чревните бактерии и мозъчната функция при мишки. Ако мишките са яли храна с пробиотика Lactobacillus rhamnosus, мозъчната им химия се е променила: те са отгледали повече Gaba рецептори, които също имат успокояваща функция, в мозъчните области за учене, памет и емоционален контрол.