Die Vielfalt unter den ländlichen Afrikanern erstreckt sich auch auf ihr Darmmikrobiom

Forschungen der Perelman School of Medicine und School of Arts and Sciences zeigten eine Rolle für den Lebensstil, Geographie, und Genetik, mit in einigen Fällen überraschenden Ähnlichkeiten mit der US-Bevölkerung

Unser Mikrobiom, die komplexe Bakteriengemeinschaft, Pilze, Parasiten, und andere Mikroorganismen in und auf unserem Körper, spiegelt unsere Lebensweise wider. Wenn wir ein Haustier besitzen, wir teilen wahrscheinlich Mikroben mit ihnen. Wenn wir Fleisch essen, Das Mikrobiom in unserem Darm kann anders aussehen als das eines Veganers.

In einem wachsenden Forschungsgebiet, um herauszufinden, wie wir die Mikroben, die wir in uns tragen, und ihren Einfluss auf unsere Gesundheit erwerben, Die meisten Analysen haben sich auf Menschen konzentriert, die in entwickelten Ländern leben. Aber in den letzten Jahren, Wissenschaftler haben begonnen zu untersuchen, ob Menschen in nicht industrialisierten Gesellschaften deutlich unterschiedliche Mikrobiome besitzen und wenn ja, welche Faktoren diese Unterschiede ausmachen.

Ein neuer Bericht, in der Zeitschrift veröffentlicht Genombiologie , hat große Fortschritte bei der Beantwortung dieser Fragen gemacht. Geleitet von einem Team von Genetikern der University of Pennsylvania, in Zusammenarbeit mit Forschern aus Tansania, Botswana, und die National Institutes of Health, die Studie ist eine der bisher größten zur Analyse des Darmmikrobioms ethnisch vielfältiger Afrikaner, mit Proben von 114 Menschen aus Botswan und Tansania aus sieben Populationen, sowie eine Vergleichsgruppe aus den USA.

Die Ergebnisse weisen auf die breite Palette von Mikrobiomprofilen in verschiedenen Populationen hin. die eine Vielzahl unterschiedlicher Lebensstile praktizieren, vom Agropastoralisten zum Hirten zum Jäger und Sammler. Das Ausmaß der Unterschiede entspricht den Unterschieden zwischen industrialisierten und nicht-industriellen Bevölkerungen. Die Forscher waren jedoch auch von unerwarteten Ähnlichkeiten zwischen den Gruppen fasziniert.

„Als wir damit angefangen haben, " sagt Genetikerin Sarah Tishkoff, ein Penn Integrates Knoweldge Professor in Penn und leitender Autor, "Meine Hypothese war, dass die Ernährung der treibende Faktor bei der Unterscheidung des Mikrobioms dieser unterschiedlichen Populationen sein würde. Meine größte Überraschung war, dass dies nicht der Fall war."

Eigentlich, eine Teilmenge der Proben von Bantu-sprechenden Menschen, die in Bauerngemeinden in Botswana lebten, war kaum von denen zu unterscheiden, die von Menschen in der Gegend von Philadelphia gesammelt wurden, Proben, die vom Co-Autor der Studie Frederick Bushman gesammelt wurden, Mikrobiologe an der Perelman School of Medicine in Penn.

„Die Bakterienzusammensetzung einiger Agropastoralisten in Botswana war der US-Kohorte auffallend ähnlich. " sagt Matthew Hansen, ein Wissenschaftler in Tishkoffs Labor und Mitautor des Papiers. "Dies sind ländliche Gruppen; sie haben einen sehr unterschiedlichen Lebensstil, aber ein Faktor gibt ihnen eine sehr ähnliche Mikrobiota wie gesunde Einwohner von Philadelphia."

Frühere Versuche, das Darmmikrobiom ländlicher Afrikaner zu untersuchen, haben typischerweise eine einzelne afrikanische Bevölkerung mit einer oder mehreren Populationen aus Industrienationen verglichen. Diese früheren Studien wiesen auf Unterschiede zwischen den Gruppen hin; zum Beispiel, Ein Vergleich der Darmmikrobiome zwischen Italienern und Hadza-Jägern und -Sammlern in Tansania identifizierte mehrere in der Hadza vorhandene Bakteriengruppen, die zuvor in Populationen von Westlern nicht identifiziert wurden.

Um jedoch ein differenzierteres Verständnis der Faktoren zu erhalten, die die mikrobielle Vielfalt in ländlichen Afrikanern beeinflussen, Tishkoffs Team sammelte Proben von sieben weit verstreuten afrikanischen Populationen. Aus Tansania:Hadza-Jäger und Sammler, Massai-Rinderhirten, Sandawe-Agropastoralisten, die bis Ende des 19. Jahrhunderts Jäger und Sammler waren, und Agropastoralisten aus Burunge. Und aus Botswana:San Jäger und Sammler, Bantu-sprechende Herero-Pastoren, und mehrere Gruppen Bantu-sprechender Agropastoralisten.

Sammeln der Daten, die von den Bewohnern abgelegener Dörfer verlangte, den Wissenschaftlern Fäkalienproben zur Verfügung zu stellen, war kein einfacher Vorgang. Alessia Ranciaro, die geholfen haben, die Datenerhebungsbemühungen für die Arbeit zu leiten, sagt, sie und ihre Kollegen haben aus frühen Erfahrungen gelernt, kulturelle und logistische Hürden zu überwinden, um den Prozess sowohl für die Teilnehmer als auch für die Wissenschaftler reibungsloser zu gestalten.

Die Forscher extrahierten DNA aus den Proben und sequenzierten einen Teil des 16S-ribosomalen RNA-Gens. Wird häufig in Mikrobiomstudien verwendet, um Bakterien zu identifizieren und zu vergleichen.

„Die Analyse erlaubt es in vielen Fällen, Bakterien in einer Probe bis auf Gattungsebene zu klassifizieren, " sagt Meagan Rubel, ein Doktorand in Tishkoffs Labor, der die Arbeit mit geleitet hat. "Aber in den Beispieldatenbanken, die wir verwenden, die Bakterien wurden nach industrialisierten oder westlichen Gruppen klassifiziert, Menschen, die diesen traditionellen Lebensstil führen, können Bakterien haben, die wir noch nie zuvor gesehen haben."

Aus den Ergebnissen, die sie gewinnen konnten, Schnell entstanden breite Muster. Vor allem, die botswanischen Proben unterschieden sich von den tansanischen. Die Darmmikrobiome der tansanischen Bevölkerung hatten tendenziell eine höhere Anzahl von Mikroben in jeder Probe, und Individuen neigten dazu, ähnliche mikrobielle Profile zu teilen. In Botswana, auf der anderen Seite, Proben tendierten dazu, insgesamt weniger mikrobielle Spezies aufzuweisen, und die Mikrobiome der Individuen unterschieden sich tendenziell stärker voneinander. Das letztere Muster war auch in den US-Proben vorhanden.

Obwohl die Analyse nicht auf eine "rauchende Waffe" hinwies, die dieses Ergebnis erklärt, die Forscher vermuten, dass die Gründe mit Botswanas relativem Nationalreichtum und Zugang zu medizinischer Versorgung zusammenhängen.

"Botswana hat Diamanten und ist relativ wohlhabend, " sagt Tishkoff. "Sie haben ein freies medizinisches System und ein freies Bildungssystem, das ist ganz anders als Tansania."

„Man kann sich vorstellen, dass innerhalb des Spektrums sehr unterschiedlicher Gruppen in afrikanischen Ländern, “ sagt Rubel, „Es gibt Gruppen, die diese sanften Maßnahmen der Industrialisierung durchlaufen, die alles sein können, vom verbesserten Zugang zu klinischer Versorgung bis hin zu verschiedenen Arten von Lebensmitteln. Der Einsatz von Antibiotika kann das Darmmikrobiom wirklich verändern. Menschen, die mehr Zugang dazu haben, könnten also deutliche Veränderungen in ihrem Mikrobiom feststellen."

Solche Verschiebungen könnten dazu beitragen, die Ähnlichkeiten zwischen Botswana- und US-Proben zu erklären. obwohl die Forscher sagen, dass noch mehr Arbeit getan werden muss, um dies zu bestätigen.

Gesamt, jedoch, Große Unterschiede im Darmmikrobiom waren zwischen den USA und den meisten Afrikanern leicht erkennbar. Innerhalb Afrikas, die Häufigkeit einiger Bakteriengruppen könnte Populationen nach ethnischer Zugehörigkeit und Lebensstil unterscheiden. Zum Beispiel, die beiden Jäger-Sammler-Populationen, die San und die Hadza, besaßen unterschiedliche Muster von Darmbakterien im Vergleich zu pastoralisten oder agropastoralistischen Gruppen. Zusätzlich, in den Massai- und Hadza-Populationen, zwei Gruppen, in denen die Arbeitsteilung zwischen Männern und Frauen besonders extrem ist, Die Forscher fanden signifikante Geschlechtsunterschiede in den von ihnen analysierten Mikrobiomen.

Um mehr darüber zu erfahren, was die Bakterien im Darm tatsächlich tun, die Forscher suchten nach molekularen Signalwegen, die bei den verschiedenen mikrobiellen Spezies in einer bestimmten Probe reichlich vorhanden waren. In den US-Proben, sie identifizierten Wege, die am Abbau von Umweltschadstoffen beteiligt sind, wie Bisphenol, das Bisphenol A enthält, besser bekannt als "das gefürchtete BPA in Kunststoffen, “ sagt Rubel, sowie DDT, das Insektizid, das für das Ausdünnen der Eierschalen von Vögeln verantwortlich ist und in den USA seit den 1970er Jahren verboten ist.

Sie fanden auch in den Proben aus Botswana Hinweise auf DDT-Abbauwege. ein Land, das die Chemikalie weiterhin verwendet, um Mücken zu bekämpfen, die für übertragbare Krankheiten wie Malaria verantwortlich sind.

Die Ergebnisse werfen eine Reihe interessanter Fragen auf, die die Forscher mit weiteren Analysen und einer gründlichen genetischen und genomischen Sequenzierung in Zukunft mehr Licht ins Dunkel bringen wollen. Sie untersuchen die Proben auch weiter, um festzustellen, ob das Vorhandensein von Magen-Darm-Erregern eine Hauptrolle bei der Beeinflussung der Darmmikrobiota von Menschen in Gebieten spielt, in denen solche Infektionen weit verbreitet sind.

"Unsere Arbeit erweitert eine wachsende Erzählung, “ sagt Rubel, "wo Mikrobiom-Trends mit dem Grad der Industrialisierung in allen Bevölkerungsgruppen zu folgen scheinen."

Die Wissenschaftler stellen fest, dass selbst diese abgelegenen afrikanischen Bevölkerungen in ihrer Lebensweise nicht statisch sind; Entwicklung und ihre Einflüsse auf die Umwelt und traditionelle Lebensstile können sich in sich verändernden Mikrobiommustern manifestieren.

"Was großartig wäre, wäre eine Längsschnittstudie einiger dieser Gruppen, " sagt Hansen. "In den nächsten 20 Jahren Ihr Leben wird sich sicher schnell ändern, und es wäre interessant zu sehen, ob wir eine Verschiebung im Mikrobiom feststellen, wenn sich diese Lebensstilfaktoren ändern."

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