Наше тіло — це не просто людина — воно є домом для трильйонів мікроорганізмів, які знаходяться в нас або на нас. Насправді в нашому кишківнику більше мікробів, ніж зірок у Чумацькому Шляху. Ці мікроби необхідні для здоров’я людини, але вчені все ще з’ясовують, що саме вони роблять і як допомагають.
У новому дослідженні, опублікованому в Nature Microbiology, ми з колегами досліджували, як певні кишкові бактерії можуть захистити нас від шкідливих – групи, відомої як Enterobacteriaceae. Ці бактерії включають такі види, як Escherichia coli (E. coli). Зазвичай це нешкідливо в невеликих кількостях, але може викликати інфекції та інші проблеми зі здоров’ям, якщо воно розростається занадто багато. Ми виявили, що наше кишкове середовище, сформоване такими речами, як дієта, відіграє велику роль у контролі над потенційно шкідливими бактеріями.
Щоб дійти цього висновку, ми проаналізували понад 12 000 зразків калу людей із 45 країн. Використовуючи технології секвенування ДНК, ми змогли ідентифікувати та кількісно визначити мікроби, виявлені в кожному зразку. Ми виявили, що мікробіом кишківника людей з Enterobacteriaceae кардинально відрізняється від тих, у кого немає.
Аналізуючи ці мікроби та їхні гени, ми могли точно передбачити (приблизно у 80% випадків), чи є в кишківнику людини Enterobacteriaceae. Це показало нам, що типи бактерій у нашому кишківнику тісно пов’язані з тим, чи можуть шкідливі види заволодіти ними. Продовжуючи копати, ми виявили дві групи бактерій: ті, які процвітали разом з Enterobacteriaceae (так звані «співколонізатори»), і ті, які рідко зустрічаються разом («супутні виключення»).
Особливо важливий виділявся один тип бактерій, що супроводжуються виключенням, під назвою Faecalibacterium. Він виробляє хімічні речовини, які називаються коротколанцюговими жирними кислотами, розщеплюючи різні волокна в нашому раціоні. Це, своєю чергою, може зупинити ріст шкідливих бактерій, таких як Enterobacteriaceae.
Присутність цих жирних кислот була одним із найсильніших сигналів, які ми спостерігали між ко-виключниками та ко-колонізаторами. Раніше вони також були причетні до широкого спектру переваг для здоров’я, таких як зменшення запалення та покращення роботи кишківника. Іншим інтригуючим спостереженням у нашому дослідженні було те, що ко-колонізатори (бактерії, які живуть поруч з Enterobacteriaceae) були більш адаптивними. Вони володіли різноманітними здібностями розщеплювати різні поживні речовини та могли виживати в середовищах, які також підходять Enterobacteriaceae.
Це було особливо дивно, оскільки попередні дослідження на мишах стверджували, що бактеріям, які їдять однакові види їжі та поживних речовин, буде важко жити разом у кишківнику. Це ще раз вказує на той факт, що умови навколишнього середовища кишківника (поживні речовини, рН, рівень кисню) є основними факторами, які визначають, чи збирається людина колонізуватися Enterobacteriaceae в її кишківнику чи ні.
Більш ефективний, ніж пробіотики
Наші висновки можуть привести до нових способів запобігання та лікування інфекцій без антибіотиків. Наприклад, замість того, щоб безпосередньо знищувати шкідливі бактерії (які також можуть завдати шкоди корисним бактеріям), ми могли б збільшити ко-виключаючі речовини або створити дієти, які сприяють їхньому росту.
Ця стратегія може бути більш ефективною, ніж безпосередній прийом пробіотиків, оскільки раніше було показано, що нові бактерії, додані до кишкового тракту, живуть у кишківнику лише обмежений період. Ми також могли б націлитися на конкретні шляхи, які шкідливі бактерії використовують для виживання, роблячи їх менш загрозливими.
Незважаючи на те, що наше дослідження дає нові та важливі відомості, нам ще потрібно багато чому навчитися. Багато регіонів, включаючи частини Південної Америки та Африки, недостатньо представлені в дослідженнях мікробіомів. Це обмежує наше розуміння того, як кишкові бактерії відрізняються між різними популяціями. Крім того, хоча наше дослідження висвітлює важливі закономірності та взаємодії, ми ще не повністю розуміємо причини та механізми цих взаємозв’язків.
Майбутні дослідження інтегруватимуть додаткові інструменти, такі як метаболоміка (вивчення хімічних речовин, які виробляють мікроби) і транскриптоміка (вивчення того, як активуються гени), щоб створити чіткішу картину того, як екосистема кишечника працює на благо нашого здоров’я.
Крім того, наступні кроки мають бути зосереджені на розробці досліджень, щоб перевірити, чи певні типи дієт (наприклад, з високим вмістом клітковини проти низького вмісту клітковини) впливають на захворюваність потенційно шкідливими бактеріями та іншими захворюваннями в довгостроковій перспективі. Краще розуміючи, як мікроби взаємодіють і спілкуються в нашому кишківнику, ми можемо розробити точнішу терапію без антибіотиків для захисту від інфекцій у майбутньому.
Александр Алмейда, головний дослідник Кембриджського університету. Прочитайте оригінальну статтю.
