Rozmanitosť medzi vidieckymi Afričanmi sa rozširuje aj na ich črevné mikrobiómy

Výskum Perelmanovej lekárskej fakulty a Školy umení a vied poukázal na úlohu životného štýlu, geografia, a genetika, v niektorých prípadoch s prekvapivou podobnosťou s populáciou USA

Náš mikrobióm, komplexné spoločenstvo baktérií, huby, parazity, a ďalšie mikroorganizmy v našich telách a na nich, odráža spôsob, akým žijeme. Ak vlastníme domáce zviera, pravdepodobne s nimi zdieľame mikróby. Ak jeme mäso, mikrobióm v našich črevách môže vyzerať inak ako u vegána.

V rastúcom študijnom odbore s cieľom zistiť, ako získavame mikróby, ktoré nosíme v sebe, a ich vplyv na naše zdravie, väčšina analýz sa zamerala na ľudí žijúcich v rozvinutých krajinách. Ale za posledných niekoľko rokov vedci začali skúmať, či ľudia v nepriemyselných spoločnostiach majú výrazne odlišné mikrobiómy a, ak áno, aké faktory formujú tieto rozdiely.

Nová správa, uverejnené v časopise Biológia genómu , urobila významné pokroky pri riešení týchto otázok. Vedie tím genetikov z University of Pennsylvania, v spolupráci s výskumníkmi z Tanzánie, Botswana, a Národné ústavy zdravia, štúdia je jednou z najväčších doposiaľ analyzujúcich črevné mikrobiómy etnicky rozmanitých Afričanov, so vzorkami od 114 ľudí z Botswananu a Tanzánie zo siedmich populácií, ako aj porovnávaciu skupinu z USA.

Výsledky poukazujú na široký rozsah profilov mikrobiómov v rámci populácií, ktorí praktizujú celý rad rôznych životných štýlov, od agropastoralistu cez pastiera po lovca a zberača. Rozsah rozdielov je porovnateľný s rozdielmi medzi industrializovanou a nepriemyselnou populáciou. Vedcov však zaujala aj neočakávaná podobnosť medzi skupinami.

„Keď sme s tým začali, “hovorí genetička Sarah Tishkoffová, Penn integruje profesora Knoweldge z Pennu a hlavného autora, "Moja hypotéza bola, že strava bude hlavným faktorom pri rozlišovaní mikrobiómu týchto rôznych populácií. Moje najväčšie prekvapenie bolo, že to tak nebolo."

V skutočnosti, podmnožina vzoriek od ľudí hovoriacich bantuským jazykom žijúcich v poľnohospodárskych komunitách v Botswane bola takmer na nerozoznanie od vzoriek zozbieraných od ľudí žijúcich v oblasti Philadelphie, vzorky zozbierané spoluautorom štúdie Frederickom Bushmanom, mikrobiológ na Penn's Perelman School of Medicine.

„Bakteriálne zloženie niektorých agropastoralistov v Botswane bolo nápadne podobné americkej kohorte, “hovorí Matthew Hansen, vedec v Tishkoffovom laboratóriu a spoluautor článku na papieri. "Sú to vidiecke skupiny; majú veľmi odlišný životný štýl, ale určitým faktorom je, že im poskytujú veľmi podobnú mikrobiotu ako zdraví obyvatelia z Philadelphie."

Predchádzajúce snahy preskúmať črevné mikrobiómy vidieckych Afričanov zvyčajne porovnávali jednu africkú populáciu s jednou alebo viacerými populáciami z priemyselných krajín. Tieto predchádzajúce štúdie poukázali na rozdiely medzi skupinami; napríklad, porovnanie črevných mikrobiómov medzi Talianmi a lovcami a zberačmi hadzov v Tanzánii identifikovalo niekoľko skupín baktérií prítomných v hadze, ktoré neboli predtým identifikované v populáciách západných obyvateľov.

Aby sme však získali podrobnejšie pochopenie faktorov ovplyvňujúcich mikrobiálnu diverzitu vo vidieckych Afričanoch, Tishkoffov tím zhromaždil vzorky zo siedmich vzdialených afrických populácií. Z Tanzánie:lovci a zberači Hadzy, Pastieri dobytka Masajov, Agropastoralisti Sandawe, ktorí boli lovcami a zberačmi až do konca 19. storočia, a Burunge agropastoralisti. A z Botswany:Sanskí lovci a zberači, Bantusky hovoriaci pastieri hererstva, a niekoľko skupín bantusky hovoriacich agropastoralistov.

Zhromažďovanie údajov, čo si vyžiadalo požiadať obyvateľov odľahlých dedín o poskytnutie vzoriek stolice vedcom, nebol to v žiadnom prípade jednoduchý proces. Alessia Ranciaro, ktorý pomáhal viesť úsilie v oblasti zberu údajov pre túto prácu, hovorí, že sa s kolegami z raných skúseností naučila navigovať v kultúrnych a logistických prekážkach, aby bol proces plynulejší pre účastníkov aj pre vedcov.

Vedci extrahovali DNA zo vzoriek a sekvenovali časť génu 16S ribozomálnej RNA, široko používaný v štúdiách mikrobiómov na pomoc pri identifikácii a porovnávaní baktérií.

„Analýza vám v mnohých prípadoch umožňuje klasifikovať baktérie vo vzorke až po úroveň rodu, “hovorí Meagan Rubel, doktorand v Tishkoffovom laboratóriu, ktorý prácu viedol. „Ale vo vzorových databázach, ktoré používame, baktéria bola klasifikovaná na základe priemyselných alebo západných skupín, takže ľudia žijúci týmto tradičným životným štýlom môžu mať baktérie, aké sme nikdy predtým nevideli. “

Z výsledkov, ktoré dokázali získať, rýchlo sa objavili široké vzorce. Pozoruhodne, vzorky Botswananu sa líšili od tanzánskych. Črevné mikrobiómy z tanzánskych populácií mali tendenciu mať v každej vzorke vyšší počet mikróbov, a jednotlivci mali tendenciu zdieľať podobné mikrobiálne profily. V Botswane na druhej strane, vzorky mali tendenciu mať celkovo menej mikrobiálnych druhov, a mikrobiómy jednotlivcov sa od seba zvyčajne líšili. Tento posledný vzor bol prítomný aj vo vzorkách USA.

Aj keď analýza nepoukazovala na „fajčiarsku pištoľ“, ktorá vysvetľuje tento výsledok, vedci predpokladajú, že dôvody sú spojené s komparatívnym národným bohatstvom Botswany a prístupom k lekárskej starostlivosti.

„Botswana má diamanty a je relatívne bohatá, „Majú bezplatný lekársky systém a bezplatný vzdelávací systém,“ hovorí Tishkoff. čo je veľmi odlišné od Tanzánie. “

„Viete si predstaviť, že v spektre veľmi odlišných skupín v afrických krajinách, “hovorí Rubel, "Existujú skupiny, ktoré prechádzajú týmito miernymi opatreniami industrializácie, ktoré môžu byť všetko od zlepšeného prístupu ku klinickej starostlivosti po rôzne druhy potravín. Používanie antibiotík je niečo, čo môže skutočne zmeniť črevný mikrobióm," takže ľudia, ktorí k tomu majú lepší prístup, môžu vo svojom mikrobióme vidieť výrazné posuny. “

Takéto posuny by mohli pomôcť vysvetliť podobnosť medzi vzorkami Botswany a USA, hoci vedci tvrdia, že je potrebné urobiť viac práce, aby sa potvrdilo, že je to tak.

Celkovo však medzi USA a väčšinou Afričanov boli zrejmé veľké rozdiely v črevnom mikrobióme. V rámci Afriky, frekvencia niektorých bakteriálnych skupín môže odlišovať populácie podľa etnicity a životného štýlu. Napríklad dve populácie lovcov a zberačov, San a Hadza, mali rôzne vzorce črevných baktérií v porovnaní s pastierskymi alebo agropastoralistickými skupinami. Navyše, v populácii Masajov a Hadzov, dve skupiny, v ktorých je deľba práce medzi mužmi a ženami obzvlášť extrémna, vedci zistili významné rozdiely v pohlaví v mikrobiómoch, ktoré analyzovali.

Aby ste pochopili viac o tom, čo baktérie v čreve skutočne robili, vedci hľadali molekulárne cesty, ktoré boli v danej vzorke bohaté na rôzne mikrobiálne druhy. Vo vzorkách USA identifikovali cesty zapojené do odbúravania znečisťujúcich látok v životnom prostredí, ako je bisfenol, ktorý zahŕňa bisfenol A, lepšie známy ako „obávaný BPA v plastoch“, “hovorí Rubel, ako aj DDT, insekticíd zodpovedný za riedenie vaječných škrupín vtákov, ktorý je v USA zakázaný od 70. rokov minulého storočia.

Vo vzorkách z Botswany našli dôkazy aj o dráhach rozpadu DDT, krajina, ktorá naďalej používa túto chemikáliu na kontrolu komárov zodpovedných za prenos chorôb, ako je malária.

Zistenia vyvolávajú množstvo zaujímavých otázok, na ktoré vedci dúfajú, že v budúcnosti prinesú viac svetla ďalšími analýzami a dôkladným genetickým a genomickým sekvenovaním. Ďalej skúmajú vzorky, aby zistili, či prítomnosť gastrointestinálnych patogénov môže hrať primárnu úlohu pri ovplyvňovaní črevnej mikrobioty ľudí v oblastiach, kde sú takéto infekcie rozšírené.

„Naša práca rozširuje narastajúci príbeh, “hovorí Rubel, "kde sa zdá, že trendy mikrobiómov sledujú úroveň industrializácie medzi populáciami."

Vedci poznamenávajú, že ani tieto vzdialené africké populácie nie sú vo svojich životných štýloch statické; vývoj a jeho vplyvy na životné prostredie a tradičný životný štýl sa môžu prejavovať v posúvaní vzorcov mikrobiómov.

„Čo by bolo skvelé urobiť, je dlhodobá štúdia niektorých z týchto skupín, “hovorí Hansen.„ V priebehu nasledujúcich 20 rokov ich život sa určite rýchlo zmení, a bolo by zaujímavé zistiť, či nájdeme posun v mikrobióme, pretože sa tieto faktory životného štýlu menia. “

• Transplantácia výkalov od niektorých darcov je lepšia ako u ostatných
• Štúdia prvýkrát popisuje metabolizmus črevnej mikrobioty u detí