Разнообразие сельских жителей Африки распространяется и на микробиомы их кишечника

Исследования Медицинской школы Перельмана и Школы искусств и наук указывают на роль образа жизни, география и генетика, с удивительным сходством с населением США в некоторых случаях

Наш микробиом, сложное сообщество бактерий, грибы паразиты, и другие микроорганизмы в нашем теле и на нем, отражает наш образ жизни. Если у нас есть домашнее животное, мы, вероятно, делимся с ними микробами. Если мы едим мясо, Микробиом нашего кишечника может отличаться от микробиома вегана.

В постоянно растущей области исследований, направленных на определение того, как мы приобретаем микробы, которые носят внутри нас, и их влияние на наше здоровье, большинство анализов сосредоточено на людях, живущих в развитых странах. Но в последние несколько лет ученые начали исследовать, обладают ли люди в неиндустриальных обществах совершенно разными микробиомами и, если так, какие факторы формируют эти различия.

Новый отчет, опубликовано в журнале Геномная биология , добилась значительных успехов в решении этих вопросов. Под руководством группы генетиков из Пенсильванского университета, в сотрудничестве с исследователями из Танзании, Ботсвана, и Национальные институты здоровья, исследование является одним из крупнейших на сегодняшний день по анализу микробиомов кишечника этнически разнообразных африканцев, с образцами 114 жителей Ботсваны и Танзании из семи популяций, а также группа сравнения из США.

Результаты указывают на широкий спектр профилей микробиома в разных популяциях, которые практикуют множество разных образов жизни, от агронома до скотовода и охотника-собирателя. Величина различий сравнима с различиями, наблюдаемыми между промышленно развитым и непромышленным населением. Однако исследователей также заинтриговали неожиданные сходства между группами.

"Когда мы это начали, "говорит генетик Сара Тишкофф, Penn Integrates Knoweldge Профессор Пенсильванского университета и старший автор, «Моя гипотеза заключалась в том, что диета будет определяющим фактором в различении микробиома этих разнообразных популяций. Больше всего меня удивило то, что это не так».

По факту, подмножество выборок от людей, говорящих на банту, живущих в фермерских сообществах в Ботсване, почти не отличалось от образцов, собранных от людей, живущих в районе Филадельфии, образцы, собранные соавтором исследования Фредериком Бушманом, микробиолог в Медицинской школе Перельмана Пенна.

"Бактериальный состав некоторых животноводов в Ботсване был поразительно похож на когорту США, "говорит Мэтью Хансен, ученый в лаборатории Тишкова и соавтор статьи. «Это сельские группы; у них совсем другой образ жизни, но какой-то фактор дает им микробиоту, очень похожую на здоровых жителей Филадельфии».

Предыдущие попытки изучить микробиомы кишечника сельских жителей Африки обычно сравнивали одну африканскую популяцию с одной или несколькими популяциями из промышленно развитых стран. Эти более ранние исследования указали на различия между группами; Например, Сравнение микробиомов кишечника итальянцев и охотников-собирателей хадза в Танзании выявило несколько групп бактерий, присутствующих в хадза, которые ранее не были идентифицированы в популяциях жителей Запада.

Но чтобы получить более полное представление о факторах, влияющих на микробное разнообразие сельских жителей Африки, Команда Тишкова собрала образцы из семи отдаленных африканских популяций. Из Танзании:охотники-собиратели хадза, Масаи-скотоводы, Агрономы Сандаве, которые были охотниками-собирателями до конца 19 века, и агрономы Бурунге. И из Ботсваны:сан охотники-собиратели, Говорящие на банту скотоводы гереро, и несколько групп агрономов, говорящих на языке банту.

Сбор данных, требовало, чтобы жители отдаленных деревень предоставили ученым образцы фекалий, отнюдь не был простым процессом. Алессия Ранчиаро, кто помогал руководить сбором данных для работы, говорит, что она и ее коллеги на своем раннем опыте узнали, как преодолевать культурные и логистические препятствия, чтобы сделать процесс более плавным как для участников, так и для ученых.

Исследователи извлекли ДНК из образцов и секвенировали часть гена рибосомной РНК 16S, широко используется в исследованиях микробиома для выявления и сравнения бактерий.

«Во многих случаях анализ позволяет классифицировать бактерии в образце до уровня рода, "говорит Миган Рубель, докторант в лаборатории Тишкова, который руководил работой. "Но в примерах баз данных, которые мы используем, бактерии классифицируются по промышленным или западным группам, поэтому у людей, ведущих этот традиционный образ жизни, могут быть бактерии, которых мы никогда раньше не видели ».

По результатам, которые они смогли получить, быстро появились широкие закономерности. В частности, Ботсванские образцы отличались от танзанийских. Микробиомы кишечника из популяций Танзании, как правило, содержат большее количество микробов в каждом образце, и люди, как правило, имели схожие микробные профили. В Ботсване, с другой стороны, образцы, как правило, содержат меньше видов микробов, и микробиомы людей имели тенденцию больше отличаться друг от друга. Последний образец также присутствовал в образцах из США.

Хотя анализ не указал на «дымящийся пистолет», объясняющий этот результат, исследователи предполагают, что причины связаны со сравнительным национальным богатством Ботсваны и доступом к медицинскому обслуживанию.

"Ботсвана имеет бриллианты и относительно богата, - говорит Тишкофф. - У них бесплатная медицинская система и бесплатная система образования, что сильно отличается от Танзании ".

"Вы можете себе представить, что среди самых разных групп в африканских странах, "говорит Рубель, «есть группы, которые проходят эти мягкие меры индустриализации, которые могут быть чем угодно, от расширенного доступа к клинической помощи до различных видов продуктов питания. Использование антибиотиков - это то, что действительно может изменить микробиом кишечника, поэтому люди, которые имеют к этому больший доступ, могут заметить заметные сдвиги в своем микробиоме ".

Такие сдвиги могут помочь объяснить сходство между образцами из Ботсваны и США. хотя исследователи говорят, что необходимо провести дополнительную работу, чтобы подтвердить, что это так.

Общий, тем не мение, Широкие различия в микробиоме кишечника были очевидны между США и большинством африканцев. В Африке, частота встречаемости некоторых бактериальных групп может дифференцировать популяции по этнической принадлежности и образу жизни. Например, две популяции охотников-собирателей, сан и хадза, имели разные образцы кишечных бактерий по сравнению с группами скотоводов или агрономов. Кроме того, в популяциях масаи и хадза, две группы, в которых разделение труда между мужчинами и женщинами особенно экстремально, исследователи обнаружили значительные половые различия в проанализированных ими микробиомах.

Чтобы лучше понять, что на самом деле делают бактерии в кишечнике, исследователи искали молекулярные пути, которые присутствовали в большом количестве среди различных видов микробов в данном образце. В образцах из США они определили пути, участвующие в разложении загрязнителей окружающей среды, такой как бисфенол, который включает бисфенол А, более известный как «опасный бисфенол-А в пластмассах, "говорит Рубель, а также ДДТ, инсектицид, отвечающий за прореживание яичной скорлупы птиц, запрещенный в США с 1970-х годов.

Они также обнаружили доказательства путей расщепления ДДТ в образцах из Ботсваны, страна, которая продолжает использовать это химическое вещество для борьбы с комарами, вызывающими такие передаваемые заболевания, как малярия.

Полученные данные поднимают ряд интересных вопросов. на которую исследователи надеются пролить больше света с помощью дополнительных анализов и тщательного генетического и геномного секвенирования в будущем. Они также исследуют образцы, чтобы выяснить, может ли присутствие желудочно-кишечных патогенов играть основную роль во влиянии на микробиоту кишечника людей в регионах, где такие инфекции распространены.

"Наша работа расширяет растущее повествование, "говорит Рубель, «где тенденции микробиома, кажется, совпадают с уровнем индустриализации среди населения».

Ученые отмечают, что даже эти отдаленные африканские народы не статичны в своем образе жизни; Развитие и его влияние на окружающую среду и традиционный образ жизни могут проявляться в изменении паттернов микробиома.

"Было бы здорово провести продольное исследование некоторых из этих групп, - говорит Хансен. - В течение следующих 20 лет их жизнь наверняка быстро изменится, и было бы интересно посмотреть, обнаружим ли мы сдвиг в микробиоме по мере изменения этих факторов образа жизни ».

• Пересадка кала от одних доноров лучше, чем от других
• Исследование впервые описывает метаболизм кишечной микробиоты у младенцев.