Naše telo ni le človeško, je dom trilijonom mikroorganizmov, ki živijo v nas ali na nas. Pravzaprav je v našem črevesju več mikrobov, kot je zvezd v Rimski cesti. Ti mikrobi so ključni za zdravje ljudi, vendar znanstveniki še vedno raziskujejo, kaj natančno počnejo in kako nam koristijo. V novi študiji, objavljeni v reviji Nature Microbiology, smo s sodelavci raziskovali, kako lahko določene črevesne bakterije zaščitijo naše telo pred škodljivimi bakterijami iz družine Enterobacteriaceae. Mednje spadajo vrste, kot je Escherichia coli (E. coli). Ta bakterija je v majhnih količinah običajno neškodljiva, vendar lahko povzroči okužbe in druge zdravstvene težave, če se prekomerno razmnoži. Ugotovili smo, da ima okolje v črevesju - na katerega vplivajo med drugim prehranske navade - ključno vlogo pri nadzoru potencialno škodljivih bakterij.
Kaj smo odkrili
Za naše raziskave smo analizirali več kot 12 tisoč vzorcev blata ljudi iz 45 držav. Z uporabo tehnologij za sekvenciranje DNK smo identificirali in kvantificirali mikrobe, prisotne v vsakem vzorcu. Ugotovili smo, da je sestava črevesnega mikrobioma pri ljudeh z bakterijami Enterobacteriaceae bistveno drugačna od tiste, ki teh bakterij nimajo. Z analizo teh mikrobov in njihovih genov smo lahko z 80-odstotno natančnostjo napovedali, ali ima nekdo v svojem črevesju bakterije Enterobacteriaceae. To kaže, da so vrste bakterij v našem črevesju tesno povezane s tem, ali lahko škodljive vrste prevladajo.
Poglobljena analiza je razkrila dve skupini bakterij: bakterije, ki so uspevale skupaj z Enterobacteriaceae (imenovane so-kolonizatorji); bakterije, ki so bile redko prisotne skupaj z Enterobacteriaceae (imenovane so-izključevalci). Posebej pomembna je bila vrsta so-izključevalnih bakterij, imenovana Faecalibacterium. Te bakterije razgrajujejo vlaknine iz naše prehrane in proizvajajo kemikalije, imenovane kratkoverižne maščobne kisline. Te kisline lahko preprečijo rast škodljivih bakterij, kot so Enterobacteriaceae. Prisotnost teh maščobnih kislin je bil eden najmočnejših signalov, ki smo jih opazili pri razlikovanju med so-izključevalci in so-kolonizatorji. Kratkoverižne maščobne kisline so že prej povezovali s koristmi za zdravje, kot sta zmanjšano vnetje in izboljšana funkcija črevesja.
Druga zanimiva ugotovitev je bila, da so so-kolonizatorji (bakterije, ki živijo skupaj z Enterobacteriaceae) bolj prilagodljivi. Imeli so široke sposobnosti razgradnje različnih hranil in so lahko preživeli v okoljih, ki ustrezajo tudi Enterobacteriaceae. To je bilo presenetljivo, saj so prejšnje študije na miših pokazale, da imajo bakterije, ki uživajo podobna hranila, težave pri sobivanju v črevesju. Naše ugotovitve znova poudarjajo, da so ključni dejavniki za prisotnost Enterobacteriaceae v črevesju okoljski pogoji, kot so hranila, pH-vrednost in raven kisika.
Učinkovitejše od probiotikov
Naše ugotovitve bi lahko vodile do novih načinov preprečevanja in zdravljenja okužb brez uporabe antibiotikov. Namesto da bi škodljive bakterije neposredno uničevali (pri čemer lahko škodujemo tudi koristnim bakterijam), bi lahko okrepili so-izključevalne bakterije ali oblikovali prehrano, ki podpira njihovo rast. Ta strategija bi lahko bila učinkovitejša od jemanja probiotikov, saj so prejšnje raziskave pokazale, da novi mikrobi, ki jih dodamo črevesju, tam preživijo le omejen čas. Prav tako bi lahko ciljali na specifične poti, ki jih uporabljajo škodljive bakterije za preživetje, in jih naredili manj nevarne.
Čeprav naša raziskava ponuja nove in pomembne vpoglede, ostaja še veliko neznank. Veliko regij, vključno z deli Južne Amerike in Afrike, je premalo zastopanih v študijah mikrobioma. To omejuje naše razumevanje, kako se črevesne bakterije razlikujejo med različnimi populacijami. Prav tako naša študija izpostavlja pomembne vzorce in interakcije, vendar povsem še ne razumemo vzrokov in mehanizmov za te odnose. V prihodnje bo raziskovanje vključevalo dodatna orodja, kot sta metabolomika (študija kemikalij, ki jih proizvajajo mikrobi) in transkriptomika (študija aktivacije genov), da bi dobili jasnejšo sliko o tem, kako črevesni ekosistem deluje v prid našemu zdravju.
Naslednji koraki bi morali vključevati tudi študije, ki bi preizkušale, kako specifične vrste prehrane (na primer prehrana z veliko vlakninami v primerjavi s prehrano z malo vlakninami) dolgoročno vplivajo na pojav potencialno škodljivih bakterij in drugih bolezni. Z boljšim razumevanjem interakcij in komunikacije med mikrobi v črevesju bomo lahko razvili natančnejše, neantibiotične terapije za zaščito pred okužbami.
- Alexandre Almeida je raziskovalec na Univerzi v Cambridgeu.
