Raznolikost među ruralnim Afrikancima proteže se do njihovih crijevnih mikrobioma

Istraživanje Medicinske škole Perelman i Škole umjetnosti i znanosti ukazalo je na ulogu načina života, geografija, i genetika, s iznenađujućim sličnostima s američkim stanovništvom u nekim slučajevima

Naš mikrobiom, složena zajednica bakterija, gljive, paraziti, i drugi mikroorganizmi u i na našem tijelu, odražava način na koji živimo. Ako posjedujemo kućnog ljubimca, vjerojatno s njima dijelimo mikrobe. Ako jedemo meso, mikrobiom u našim crijevima može izgledati drugačije od veganskog.

U sve većem području istraživanja kako bi se utvrdilo kako stječemo mikrobe koje nosimo u sebi i njihov utjecaj na naše zdravlje, većina analiza usredotočila se na ljude koji žive u razvijenim zemljama. No, u posljednjih nekoliko godina, znanstvenici su počeli istraživati ​​posjeduju li ljudi u neindustrijaliziranim društvima izrazito različite mikrobiome i, ako je tako, koji čimbenici oblikuju te razlike.

Novo izvješće, objavljeno u časopisu Biologija genoma , je učinio značajan napredak u rješavanju ovih pitanja. Predvođen timom genetičara sa Sveučilišta Pennsylvania, u suradnji s istraživačima iz Tanzanije, Bocvana, i Nacionalnim zavodima za zdravlje, studija je jedna od najvećih do sada za analizu crijevnih mikrobioma etnički raznolikih Afrikanaca, s uzorcima 114 bocvananskih i tanzanijskih ljudi iz sedam populacija, kao i usporedna grupa iz Sjedinjenih Država.

Rezultati ukazuju na širok raspon profila mikrobioma u svim populacijama, koji prakticiraju različite načine života, od agropastorala do pastira do lovca. Veličina razlika jednaka je razlikama koje se vide između industrijaliziranog i neindustrijskog stanovništva. No, istraživače su također zaintrigirale neočekivane sličnosti među skupinama.

"Kad smo ovo započeli, "kaže genetičarka Sarah Tishkoff, Penn integrira profesora Knoweldgea na Pennu i viši autor, "Moja je hipoteza bila da će prehrana biti pokretač u razlikovanju mikrobioma ove različite populacije. Moje najveće iznenađenje bilo je to što to nije bio slučaj."

Zapravo, podskup uzoraka ljudi koji govore Bantu i žive u poljoprivrednim zajednicama u Bocvani gotovo se nije razlikovao od onih prikupljenih od ljudi koji žive u području Philadelphije, uzorke koje je prikupio koautor studije Frederick Bushman, mikrobiolog na Penn's Perelman Medical School.

"Sastav bakterija nekih agropastorala u Bocvani bio je nevjerojatno sličan američkoj skupini, "kaže Matthew Hansen, znanstvenik u Tishkoffovom laboratoriju i jedan od vodećih autora na papiru. "To su ruralne skupine; imaju vrlo različit način života, ali im neki faktor daje vrlo sličnu mikrobiotu zdravim stanovnicima s područja Philadelphije."

Prethodni napori da se ispitaju mikrobiomi crijeva ruralnih Afrikanaca obično su uspoređivali jednu afričku populaciju s jednom ili više populacija iz industrijski razvijenih zemalja. Ove ranije studije ukazivale su na razlike među skupinama; na primjer, usporedbom crijevnih mikrobioma između Talijana i lovaca sakupljača Hadze u Tanzaniji identificirano je nekoliko skupina bakterija prisutnih u Hadzi koje prethodno nisu identificirane u populacijama sa Zapada.

No, kako bi se bolje razumjelo čimbenike koji utječu na mikrobnu raznolikost u ruralnim Afrikancima, Tishkoffov tim prikupio je uzorke sedam udaljenih afričkih populacija. Iz Tanzanije:lovci-sakupljači Hadza, Maasai stočari, Agropastoralisti Sandawe, koji su bili lovci-sakupljači do kraja 19. stoljeća, i agropastoralisti iz Burungea. I iz Bocvane:San lovci-sakupljači, Hererski pastiri koji govore bantu, i nekoliko skupina agropastorala koji govore Bantu.

Prikupljajući podatke, koja je zahtijevala od stanovnika udaljenih sela da dostave uzorke izmeta znanstvenicima, nije bio nimalo jednostavan proces. Alessia Ranciaro, koji su pomogli u vođenju napora prikupljanja podataka za rad, kaže da su ona i kolege iz ranog iskustva naučili kako se kretati kroz kulturne i logističke prepreke kako bi proces bio lakši i za sudionike i za znanstvenike.

Znanstvenici su ekstrahirali DNK iz uzoraka i sekvencirali dio gena 16S ribosomske RNA, naširoko koristi u studijama mikrobioma za pomoć u identifikaciji i usporedbi bakterija.

"Analiza vam omogućuje da u mnogim slučajevima klasificirate bakterije u uzorak do razine roda, "kaže Meagan Rubel, doktorand u Tishkoffovom laboratoriju koji je vodio rad. "Ali u uzorcima baza podataka koje koristimo, bakterija je klasificirana na temelju industrijaliziranih ili zapadnih skupina, pa ljudi koji žive ovim tradicionalnim stilom života mogu imati bakterije koje nikada prije nismo vidjeli. "

Iz rezultata koje su uspjeli dobiti, brzo su se pojavili široki obrasci. Posebno, bocvanski uzorci razlikovali su se od tanzanijskih. Crijevni mikrobiomi iz tanzanijske populacije imali su tendenciju imati veći broj mikroba u svakom uzorku, a pojedinci imaju tendenciju dijeljenja sličnih mikrobnih profila. U Bocvani, s druge strane, uzorci obično imaju manje mikrobnih vrsta, a mikrobiomi pojedinaca su se sve više razlikovali. Potonji uzorak bio je prisutan i u američkim uzorcima.

Iako analiza nije pokazala "pušački pištolj" koji objašnjava ovaj rezultat, istraživači pretpostavljaju da su razlozi povezani s Bocvaninim usporednim nacionalnim bogatstvom i pristupom medicinskoj skrbi.

"Bocvana ima dijamante i relativno je bogata, "kaže Tishkoff." Imaju besplatan medicinski sustav i besplatan obrazovni sustav, koja se jako razlikuje od Tanzanije. "

"Možete zamisliti da unutar spektra vrlo različitih skupina u afričkim zemljama, "kaže Rubel, "postoje skupine koje se podvrgavaju ovim blagim mjerama industrijalizacije koje bi mogle biti sve, od povećanog pristupa kliničkoj skrbi do različitih vrsta hrane. Upotreba antibiotika nešto je što doista može promijeniti crijevni mikrobiom, pa bi ljudi koji imaju veći pristup tome mogli vidjeti značajne pomake u svom mikrobiomu. "

Takvi pomaci mogli bi objasniti sličnosti između uzoraka iz Bocvane i SAD -a, iako istraživači kažu da je potrebno učiniti više kako bi se potvrdilo da je to tako.

Sveukupno, međutim, velike razlike u crijevnom mikrobiomu bile su očito vidljive između SAD -a i većine Afrikanaca. Unutar Afrike, učestalost nekih bakterijskih skupina mogla bi razlikovati populacije prema etničkoj pripadnosti i načinu života. Na primjer, dvije populacije lovaca i sakupljača, San i Hadza, posjedovali različite uzorke crijevnih bakterija u usporedbi sa pastirskim ili agropastoralističkim skupinama. U Dodatku, u populaciji masaja i hadza, dvije skupine u kojima je podjela rada između muškaraca i žena posebno ekstremna, istraživači su otkrili značajne spolne razlike u mikrobiomima koje su analizirali.

Da biste bolje razumjeli što bakterije u crijevima zapravo rade, istraživači su tražili molekularne putove koji su u datom uzorku obiluju različitim vrstama mikroba. U američkim uzorcima, identificirali su putove uključene u razgradnju zagađivača okoliša, poput bisfenola, koji uključuje bisfenol A, poznatiji kao "strašni BPA u plastici, "kaže Rubel, kao i DDT, insekticid odgovoran za prorjeđivanje ljuski jaja ptica koji je u SAD -u zabranjen od 1970 -ih.

Pronašli su dokaze o putevima razgradnje DDT-a i u uzorcima iz Bocvane, zemlja koja je nastavila koristiti kemikaliju za suzbijanje komaraca odgovornih za prenosive bolesti poput malarije.

Nalazi pokreću niz zanimljivih pitanja, na što se istraživači nadaju da će u budućnosti baciti više svjetla dodatnim analizama i temeljitim genetskim i genomskim sekvenciranjem. Također istražuju uzorke kako bi provjerili može li prisutnost gastrointestinalnih patogena imati primarnu ulogu u utjecaju na crijevnu mikrobiotu ljudi u područjima gdje su takve infekcije prisutne.

"Naš rad proširuje narativ, "kaže Rubel, "gdje se čini da trendovi mikrobioma prate razinu industrijalizacije među stanovništvom."

Znanstvenici primjećuju da čak ni ta udaljena afrička populacija nije statična u svom načinu života; razvoj i njegovi utjecaji na okoliš i tradicionalni način života mogu se očitovati u promjeni obrazaca mikrobioma.

"Ono što bi bilo sjajno učiniti je longitudinalno proučavanje nekih od ovih skupina, "kaže Hansen." U sljedećih 20 godina, njihovi će se životi brzo promijeniti, i bilo bi zanimljivo vidjeti nađemo li pomak u mikrobiomu kako se ti čimbenici načina života mijenjaju. "

• Transplantacija izmeta od određenih donatora bolja je od drugih
• Studija prvi put opisuje metabolizam crijevne mikrobiote u beba