Kaimo afrikiečių įvairovė apima jų žarnyno mikrobiomas

Perelmano medicinos mokyklos ir Menų ir mokslų mokyklos tyrimai parodė gyvenimo būdo vaidmenį, geografija, ir genetika, kai kuriais atvejais stebėtinai panašūs į JAV populiacijas

Mūsų mikrobiomas, sudėtinga bakterijų bendruomenė, grybai, parazitai, ir kiti mikroorganizmai mūsų kūne ir ant jo, atspindi mūsų gyvenimo būdą. Jei turime augintinį, greičiausiai su jais dalijamės mikrobais. Jei valgome mėsą, mūsų žarnyno mikrobiomas gali atrodyti kitaip nei veganas.

Augant studijų sričiai, siekiant nustatyti, kaip mes įsigyjame savyje pernešamus mikrobus ir jų įtaką mūsų sveikatai, dauguma analizių buvo sutelktos į žmones, gyvenančius išsivysčiusiose šalyse. Tačiau per pastaruosius kelerius metus, mokslininkai pradėjo tirti, ar nepramoninės visuomenės žmonės turi labai skirtingas mikrobiomas ir jei taip, kokie veiksniai formuoja tuos skirtumus.

Nauja ataskaita, paskelbta žurnale Genomo biologija , padarė didelę pažangą spręsdama šiuos klausimus. Jai vadovauja genetikų komanda iš Pensilvanijos universiteto, bendradarbiaujant su tyrėjais iš Tanzanijos, Botsvana, ir Nacionaliniai sveikatos institutai, tyrimas yra vienas didžiausių iki šiol, tiriant etniškai skirtingų afrikiečių žarnyno mikrobiomas, su mėginiais iš 114 Botsvano ir Tanzanijos žmonių iš septynių gyventojų, taip pat palyginimo grupė iš JAV.

Rezultatai rodo platų mikrobiomų profilių spektrą įvairiose populiacijose, kurie praktikuoja įvairius gyvenimo būdus, nuo agropastoralisto iki ganytojo iki medžiotojo-rinkėjo. Skirtumų dydis yra lygus skirtumams, pastebėtiems tarp pramoninių ir neturtingų gyventojų. Tačiau tyrėjus taip pat sudomino netikėti grupių panašumai.

„Kai tai pradėjome, “ - sako genetikė Sarah Tishkoff, „Penn“ integruoja „Penn“ žinių profesorių ir vyresnysis autorius, "Mano hipotezė buvo ta, kad dieta bus pagrindinis veiksnys, išskiriantis šių įvairių populiacijų mikrobiomą. Mano didžiausia staigmena buvo tai, kad taip nebuvo."

Iš tiesų, Botsvanos ūkininkų bendruomenėse gyvenančių bantu kalbančių žmonių pavyzdžių pogrupis beveik nesiskyrė nuo mėginių, surinktų iš žmonių, gyvenančių Filadelfijos rajone, mėginių, surinktų tyrimo bendraautoriaus Frederiko Bushmano, Peni Perelmano medicinos mokyklos mikrobiologas.

„Kai kurių Botsvanos agropastoralistų bakterijų sudėtis buvo nuostabiai panaši į JAV kohortą, “ - sako Matthew Hansenas. Tishkoff laboratorijos mokslininkas ir vienas iš šio straipsnio autorių. "Tai kaimo grupės; jų gyvenimo būdas labai skiriasi, tačiau kai kurie veiksniai suteikia jiems labai panašią mikrobiotą sveikiems Filadelfijos regiono gyventojams."

Ankstesnės pastangos ištirti kaimo afrikiečių žarnyno mikrobiomas paprastai palygino vieną Afrikos populiaciją su viena ar keliomis pramoninių šalių populiacijomis. Šie ankstesni tyrimai nurodė skirtumus tarp grupių; pavyzdžiui, palyginus žarnyno mikrobiomas tarp italų ir Hadzos medžiotojų-rinkėjų Tanzanijoje, buvo nustatyta keletas Hadzoje esančių bakterijų grupių, kurios anksčiau nebuvo identifikuotos vakariečių populiacijose.

Tačiau norėdami gauti išsamesnį supratimą apie veiksnius, turinčius įtakos Afrikos kaimo mikrobų įvairovei, Tishkoff komanda surinko mėginius iš septynių tolimų Afrikos gyventojų. Iš Tanzanijos:Hadza medžiotojai-rinkėjai, Masajų galvijų ganytojai, Sandawe agropastoralistai, kurie buvo medžiotojai-rinkėjai iki XIX amžiaus pabaigos, ir „Burunge“ agropastoralistai. Ir iš Botsvanos:San medžiotojai-rinkėjai, Bantu kalbantys Herero ganytojai, ir kelios bantu kalba kalbančių agropastoralistų grupės.

Renkant duomenis, dėl to reikėjo prašyti atokių kaimų gyventojų pateikti išmatų mėginius mokslininkams, tai nebuvo paprastas procesas. Alessia Ranciaro, padėjo vadovauti darbui rinkti duomenis, sako, kad ji ir kolegos iš ankstyvos patirties mokėsi, kaip pereiti prie kultūrinių ir logistinių kliūčių, kad procesas būtų sklandesnis tiek dalyviams, tiek mokslininkams.

Tyrėjai ištraukė DNR iš mėginių ir sekvenavo 16S ribosominės RNR geno dalį, plačiai naudojamas mikrobiomų tyrimuose, siekiant padėti nustatyti ir palyginti bakterijas.

"Analizė leidžia daugeliu atvejų klasifikuoti mėginyje esančias bakterijas iki genties lygio, “ - sako Meagan Rubel, Tishkoff laboratorijos doktorantas, kartu vadovavęs darbui. "Tačiau mūsų naudojamose pavyzdinėse duomenų bazėse bakterijos buvo klasifikuojamos pagal pramonines ar vakarų grupes, Taigi žmonės, gyvenantys tokiu tradiciniu gyvenimo būdu, gali turėti bakterijų, kurių mes niekada nematėme “.

Iš rezultatų, kuriuos jie galėjo gauti, greitai atsirado platūs modeliai. Pažymėtina, Botsvanos pavyzdžiai skyrėsi nuo Tanzanijos. Tanzanijos gyventojų žarnyno mikrobiomose buvo daugiau mikrobų kiekviename mėginyje, ir asmenys buvo linkę dalintis panašiais mikrobų profiliais. Botsvanoje, iš kitos pusės, mėginiuose paprastai buvo mažiau mikrobų rūšių, o individų mikrobiomos buvo labiau skirtingos viena nuo kitos. Pastarasis modelis taip pat buvo JAV mėginiuose.

Nors analizė nenurodė „rūkančio ginklo“, paaiškinančio šį rezultatą, tyrėjai daro prielaidą, kad priežastys yra susijusios su lyginamuoju Botsvanos nacionaliniu turtu ir galimybe gauti medicininę priežiūrą.

„Botsvana turi deimantų ir yra gana turtinga, "sako Tishkoffas." Jie turi nemokamą medicinos sistemą ir nemokamą švietimo sistemą, kuri labai skiriasi nuo Tanzanijos “.

„Galite įsivaizduoti, kad Afrikos šalių labai skirtingų grupių spektre “ - sako Rubelis, "Yra grupių, kurioms taikomos šios švelnios industrializacijos priemonės, kurios gali būti viskas - nuo didesnės prieigos prie klinikinės priežiūros iki įvairių maisto produktų. Antibiotikų vartojimas tikrai gali pakeisti žarnyno mikrobiomą, Taigi žmonės, turintys daugiau galimybių tai pasiekti, gali pastebėti pastebimus savo mikrobiomos pokyčius “.

Tokie poslinkiai galėtų padėti paaiškinti Botsvanos ir JAV mėginių panašumus, nors mokslininkai teigia, kad reikia nuveikti daugiau darbo, kad tai patvirtintų.

Apskritai, vis dėlto, Dideli žarnyno mikrobiomo skirtumai buvo akivaizdūs tarp JAV ir daugumos afrikiečių. Afrikos viduje, kai kurių bakterijų grupių dažnis gali diferencijuoti populiacijas pagal etninę kilmę ir gyvenimo būdą. Pavyzdžiui, dvi medžiotojų ir rinkėjų populiacijos, San ir Hadza, turėjo skirtingus žarnyno bakterijų modelius, palyginti su ganytojų ar agropastoralistų grupėmis. Papildomai, Maasai ir Hadza populiacijose, dvi grupės, kuriose vyrų ir moterų darbo pasidalijimas yra ypač ekstremalus, tyrėjai nustatė reikšmingus lyčių skirtumus jų analizuojamose mikrobiomose.

Norėdami geriau suprasti, ką iš tikrųjų daro žarnyno bakterijos, tyrėjai ieškojo molekulinių kelių, kurių buvo gausu įvairiose mikrobų rūšyse tam tikrame mėginyje. JAV mėginiuose, jie nustatė būdus, kaip suskaidyti aplinkos teršalus, kaip bisfenolis, kuris apima bisfenolį A, geriau žinomas kaip „baisusis BPA plastikuose“, “ - sako Rubelis, taip pat DDT, nuo 1970 -ųjų JAV uždraustas insekticidas, atsakingas už paukščių kiaušinių lukštų retinimą.

Jie rado DDT skilimo būdų įrodymų ir mėginiuose iš Botsvanos, šalis, kuri ir toliau naudojo šią cheminę medžiagą uodams, atsakingiems už perduotas ligas, tokias kaip maliarija, kontroliuoti.

Išvados kelia daug įdomių klausimų, į kuriuos tyrinėtojai tikisi ateityje nušviesti atlikdami papildomas analizes ir kruopščią rūdos genetinę bei genominę seką. Jie taip pat tiria mėginius toliau, norėdami išsiaiškinti, ar virškinimo trakto patogenai gali atlikti pagrindinį vaidmenį įtakojant žmonių žarnyno mikrobiotą tose vietose, kur tokios infekcijos yra paplitusios.

„Mūsų darbas išplečia augantį pasakojimą, “ - sako Rubelis, "kur atrodo, kad mikrobiomų tendencijos stebimos atsižvelgiant į populiacijų industrializacijos lygį".

Mokslininkai pastebi, kad net šios atokios Afrikos populiacijos savo gyvenimo būdo praktikoje nėra statiškos; vystymasis ir jo įtaka aplinkai bei tradiciniam gyvenimo būdui gali pasireikšti keičiant mikrobiomų modelius.

„Tai, ką būtų puiku padaryti, būtų išilginis kai kurių šių grupių tyrimas, - sako Hansenas. - Per ateinančius 20 metų jų gyvenimas tikrai greitai pasikeis, ir būtų įdomu pamatyti, ar keičiant šiuos gyvenimo būdo veiksnius mes pastebime mikrobiomos pasikeitimą “.

• Išmatų persodinimas iš tam tikrų donorų yra geresnis nei kitų
• Tyrime pirmą kartą aprašomas žarnyno mikrobiotos metabolizmas kūdikiams