Mikrobiom w Stanach, Amazonii i Afryce

Mikrobiom to bakterie, które zamieszkują organizm człowieka, pomagając mu m.in. w trawieniu czy chroniąc przed chorobami. Ostatnio mówi się o nim coraz więcej, jednak jak słusznie zauważają niektórzy naukowcy, dotąd skupiano się na mikrobiomach bogatych populacji z Europy, Ameryki Północnej i Japonii. Jak wobec tego mają się sprawy z "rezerwatami" bakteryjnymi ludzi z krajów rozwijających się? By odpowiedzieć na to pytanie, Tanya Yatsunenko, Rob Knight, Jeffrey Gordon i inni przeprowadzili duże międzynarodowe badania.

Zebrali i przeanalizowali próbki kału 3 populacji: 100 przedstawicieli amazońskiego plemienia Guahibo, 115 osób z czterech malawijskich wiosek oraz 316 Amerykanów z trzech miast. Wiek badanych był bardzo zróżnicowany: od noworodków po 70-latków.

Okazało się, że we wszystkich 3 populacjach noworodki najbardziej różnią się florą jelitową: zarówno pod względem liczby gatunków bakterii, jak i genów. Później, zwłaszcza w pierwszych trzech latach życia, następują dwa zjawiska: z jednej strony różnicowanie mikrobiomu, z drugiej międzyosobnicze ujednolicenie. W ten sposób dorośli uzyskują, w porównaniu do dzieci, bardziej rozbudowany mikrobiom, lecz jednocześnie są do siebie bardziej podobni. Nie wiadomo, dlaczego się tak dzieje, ale dzięki najnowszym badaniom zyskujemy wskazówkę, że jak to podsumowuje Knight, mikrobiom dojrzewa wg spójnego programu rozwojowego.

Jelita dzieci są zdominowane przez rodzaj Bifidobacterium. Występują u nich również geny odpowiedzialne za produkcję kwasu foliowego - związku z grupy witamin B, który reguluje wzrost i działanie komórek, a także korzystnie wpływa na układ nerwowy. W miarę dojrzewania geny te zanikają i bakterie jelitowe, które kiedyś umożliwiały syntezę tej substancji, muszą zostać zastąpione źródłami z diety, np. szpinakiem czy brokułami. W tym samym czasie powszechniejsze stają się geny związane z innymi witaminami: B₁₂, B₁ czy B₇.

Yatsunenko ujawniła, że mikrobiomy dorosłych można uporządkować w pewnym spektrum, którego końce wyznaczają beztlenowe rodzaje Bacteroides i Prevotella. W 2011 r. ukazały się wyniki badań Peera Borka, który postulował, że mimo dużej różnorodności da się wyróżnić 3 definiowane przez skład bakteryjny eneterotypy. Każdy eneterotyp miał być charakteryzowany przez stosunkowo duży udział pojedynczego rodzaju: Bacteroides, Prevotella lub Ruminococcus. Badania przeprowadzone przez innych naukowców na większej grupie dorosłych Duńczyków i Hiszpanów nieco przedefiniowały eneterotypy i rozmyły granice między nimi, jednak sam Bork twierdzi, że ma w zanadrzu dowody na potwierdzenie słuszności swoich enterotypów, a Yatsunenko nie wspomina o trzecim z nich (Ruminococcus/Methanobrevibacter), bo wykorzystała technikę niewrażliwą na rzadsze mikroorganizmy.

Wspominaliśmy o podobieństwach, jakie są jednak różnice między Guahibo, Amerykanami a Malawijczykami? Maluchy z Amazonii i Malawi dysponują większą liczbą bakteryjnych genów związanych z produkcją witaminy B₂. Ponieważ występuje ona w mleku matki, mięsie i nabiale, niewykluczone, że mali Amerykanie pozyskują więcej B₂ właśnie z mleka dobrze odżywionych mam i nie muszą się przejmować innymi źródłami zaopatrzenia.

Jako oseski Guahibo i Malawijczycy mają też więcej genów odpowiedzialnych za przyswajanie cukrów z mleka. Gdy zaczynają jeść pokarmy w rodzaju kukurydzy, geny te zaczynają zanikać i zastępują je te odpowiadające za rozkład skrobi i innych węglowodanów złożonych. U Amerykanów, którzy przez całe życie polegają na cukrach prostych, jest dokładnie na odwrót. Geny umożliwiające ich pozyskiwanie stają się w miarę rozwoju coraz popularniejsze.

W wenezuelskich i malawijskich przewodach pokarmowych występuje więcej bakterii Prevotella. Potwierdza to wyniki wcześniejszych badań, które wykazały, że dieta wysokowęglowodanowa sprzyja Prevotella, natomiast wysokotłuszczowa i wysokobiałkowa Bacteroides. Odzwierciedla to tendencję do jedzenia głównie roślin albo mięsa (mikrobiom Amerykanów przypomina mikrobiom drapieżników i pozwala rozkładać białka, natomiast Guahibo i Malawijczycy są bardziej jak roślinożercy, w których mikrobiomie występują geny umożliwiające rozkład skrobi).

mikrobiom Malawijczycy Amerykanie Guahibo enterotyp spektrum Tanya Yatsunenko