Raznolikost Afričanov na podeželju se razteza na njihove črevesne mikrobiome

Raziskave na Medicinski fakulteti Perelman in na Fakulteti za umetnost in znanost so pokazale vlogo pri načinu življenja, geografija, in genetika, s presenetljivimi podobnostmi s prebivalstvom ZDA v nekaterih primerih

Naš mikrobiom, kompleksna skupnost bakterij, glive, paraziti, in drugi mikroorganizmi v našem telesu in na njem, odraža način našega življenja. Če imamo hišnega ljubljenčka, verjetno z njimi delimo mikrobe. Če jemo meso, mikrobiom v našem črevesju je lahko drugačen od veganskega.

Na rastočem področju raziskav ugotavljamo, kako pridobivamo mikrobe, ki jih nosimo v sebi, in njihov vpliv na naše zdravje, večina analiz se je osredotočila na ljudi, ki živijo v razvitih državah. Toda v zadnjih nekaj letih, znanstveniki so začeli raziskovati, ali imajo ljudje v neindustrializiranih družbah izrazito različne mikrobiome in, če je tako, kateri dejavniki oblikujejo te razlike.

Novo poročilo, objavljeno v reviji Biologija genoma , je pri obravnavi teh vprašanj naredil pomemben napredek. Pod vodstvom skupine genetikov z Univerze v Pennsylvaniji, v sodelovanju z raziskovalci iz Tanzanije, Bocvana, in Nacionalni inštitut za zdravje, študija je ena največjih do sedaj za analizo črevesnih mikrobiomov etnično raznolikih Afričanov, z vzorci 114 prebivalcev Bocvane in Tanzanije iz sedmih populacij, kot tudi primerjalna skupina iz Združenih držav.

Rezultati kažejo na široko paleto profilov mikrobiomov v vseh populacijah, ki izvajajo različne življenjske sloge, od agropastoralista do pašnika do lovca in nabiralca. Velikost razlik je enaka razlikam med industrializiranim in neindustrijskim prebivalstvom. Vendar so raziskovalce zanimale tudi nepričakovane podobnosti med skupinami.

"Ko smo začeli s tem, "pravi genetičarka Sarah Tishkoff, Penn integrira profesorja Knoweldgea na Pennu in višji avtor, "Moja hipoteza je bila, da bo prehrana gonilni dejavnik pri razlikovanju mikrobioma teh različnih populacij. Moje največje presenečenje je bilo, da temu ni bilo tako."

Pravzaprav, podskupina vzorcev ljudi, ki govorijo bantu, ki živijo v kmečkih skupnostih v Bocvani, se skoraj ni razlikovala od tistih, zbranih pri ljudeh, ki živijo na območju Philadelphije, vzorce, ki jih je zbral soavtor študije Frederick Bushman, mikrobiolog na Penn's Perelman Medical School.

"Bakterijska sestava nekaterih agropastoralistov v Bocvani je bila presenetljivo podobna ameriški kohorti, "pravi Matthew Hansen, znanstvenik v Tishkoffovem laboratoriju in soavtor na prispevku. "To so podeželske skupine; imajo zelo drugačen življenjski slog, vendar jim določen dejavnik daje zelo podobno mikrobioto zdravim prebivalcem na območju Philadelphije."

Prejšnja prizadevanja za preučevanje črevesnih mikrobiomov podeželskih Afričanov so običajno primerjala eno samo afriško populacijo z eno ali več populacijami iz industrializiranih držav. Te prejšnje študije so pokazale razlike med skupinami; na primer primerjava črevesnih mikrobiomov med Italijani in lovci-nabiralci Hadza v Tanzaniji je odkrila več skupin bakterij, prisotnih v Hadzi, ki jih prej niso identificirali pri populacijah z zahoda.

Toda za bolj natančno razumevanje dejavnikov, ki vplivajo na mikrobno raznolikost pri podeželskih Afričanih, Tishkoffova ekipa je zbrala vzorce sedmih oddaljenih afriških populacij. Iz Tanzanije:lovci in nabiralci Hadze, Pastirji goveda maasai, Agropastoralisti Sandawe, ki so bili lovci in nabiralci do konca 19. stoletja, in Burunge agropastoralisti. In iz Bocvane:San lovci in nabiralci, Pastirji Herera, ki govorijo bantu, in več skupin agropastoralistov, ki govorijo Bantu.

Zbiranje podatkov, ki je zahteval od prebivalcev oddaljenih vasi, da znanstvenikom predložijo vzorce iztrebkov, nikakor ni bil preprost postopek. Alessia Ranciaro, ki so pomagali pri prizadevanjih za zbiranje podatkov pri delu, pravi, da sta se ona in sodelavci iz zgodnjih izkušenj naučili, kako premagati kulturne in logistične ovire, da bi proces olajšal tako udeležence kot znanstvenike.

Raziskovalci so izvlekli DNK iz vzorcev in sekvencirali del gena 16S ribosomske RNA, se pogosto uporablja v študijah mikrobiomov za pomoč pri prepoznavanju in primerjavi bakterij.

"Analiza vam v mnogih primerih omogoča razvrstitev bakterij v vzorec do ravni rodu, "pravi Meagan Rubel, doktorand v Tishkoffovem laboratoriju, ki je vodil delo. "Toda v vzorčnih bazah podatkov, ki jih uporabljamo, bakterija je razvrščena glede na industrializirane ali zahodne skupine, zato imajo ljudje, ki živijo s tem tradicionalnim načinom življenja, bakterije, ki jih še nikoli nismo videli. "

Iz rezultatov, ki so jih lahko dobili, hitro so se pojavili široki vzorci. Predvsem, vzorci iz Bocvana so se razlikovali od tanzanijskih. Črevesni mikrobiomi iz tanzanijske populacije so imeli običajno večje število mikrobov v vsakem vzorcu, in posamezniki so si ponavadi delili podobne mikrobne profile. V Bocvani, po drugi strani, vzorci imajo običajno manj mikrobioloških vrst, mikrobiomi posameznikov pa so bili med seboj bolj različni. Slednji vzorec je bil prisoten tudi v vzorcih v ZDA.

Čeprav analiza ni pokazala na "kajenje pištole", ki pojasnjuje ta rezultat, raziskovalci domnevajo, da so razlogi povezani s primerjalnim nacionalnim bogastvom Bocvane in dostopom do zdravstvene oskrbe.

"Bocvana ima diamante in je relativno bogata, "pravi Tishkoff." Imajo brezplačen zdravstveni sistem in brezplačen izobraževalni sistem, ki se zelo razlikuje od Tanzanije. "

"Lahko si predstavljate, da v spektru zelo različnih skupin v afriških državah, "pravi Rubel, "Obstajajo skupine, ki se podvržejo tem mehkim ukrepom industrializacije, ki so lahko vse od povečanega dostopa do klinične oskrbe do različnih vrst živil. Uporaba antibiotikov je nekaj, kar lahko resnično spremeni črevesni mikrobiom, zato lahko ljudje, ki imajo do tega več dostopa, opazijo izrazite premike v svojem mikrobiomu. "

Takšni premiki bi lahko pomagali razložiti podobnosti med vzorci iz Bocvane in ZDA, čeprav raziskovalci pravijo, da je treba potrditi, da je temu tako.

Na splošno, vendar velike razlike v črevesnem mikrobiomu so bile takoj očitne med ZDA in večino Afričanov. V Afriki, pogostost nekaterih bakterijskih skupin bi lahko razlikovala populacije po etnični pripadnosti in življenjskem slogu. Na primer, dve populaciji lovcev in nabiralcev, San in Hadza, so imeli različne vzorce črevesnih bakterij v primerjavi s pašniki ali agropastoralisti. Poleg tega v populaciji Maasai in Hadza, dve skupini, v katerih je delitev dela med moškimi in ženskami še posebej ekstremna, raziskovalci so ugotovili pomembne spolne razlike v mikrobiomih, ki so jih analizirali.

Če želite bolje razumeti, kaj bakterije v črevesju dejansko počnejo, raziskovalci so iskali molekularne poti, ki so bile v danem vzorcu bogate po različnih mikrobnih vrstah. V ameriških vzorcih opredelili so poti, ki sodelujejo pri razgradnji onesnaževal okolja, kot je bisfenol, ki vsebuje bisfenol A, bolj znan kot "strašni BPA v plastiki, "pravi Rubel, pa tudi DDT, insekticid, odgovoren za redčenje jajčnih lupin ptic, ki je bil v ZDA prepovedan od sedemdesetih let.

Ugotovili so tudi poti razgradnje DDT v vzorcih iz Bocvane, država, ki še naprej uporablja kemikalijo za zatiranje komarjev, odgovornih za prenos bolezni, kot je malarija.

Ugotovitve odpirajo številna zanimiva vprašanja, o katerih raziskovalci upajo, da bodo z dodatnimi analizami in rudarskim temeljitim genetskim in genomskim sekvenciranjem v prihodnosti osvetlili več svetlobe. Nadalje preiskujejo vzorce, da bi ugotovili, ali ima lahko prisotnost gastrointestinalnih patogenov glavno vlogo pri vplivanju na črevesno mikrobioto ljudi na območjih, kjer so takšne okužbe razširjene.

"Naše delo širi naraščajočo pripoved, "pravi Rubel, "kjer se zdi, da trendi mikrobiomov sledijo stopnji industrializacije vseh populacij."

Znanstveniki ugotavljajo, da niti te oddaljene afriške populacije niso statične v svojem načinu življenja; razvoj in njegovi vplivi na okolje in tradicionalni način življenja se lahko kažejo v spreminjanju vzorcev mikrobiomov.

"Kaj bi bilo super narediti, je longitudinalna študija nekaterih od teh skupin, "pravi Hansen." V naslednjih 20 letih njihovo življenje se bo zagotovo hitro spremenilo, in zanimivo bi bilo videti, če ugotovimo premik v mikrobiomu, ko se ti dejavniki življenjskega sloga spreminjajo. "

• Presaditev blata pri določenih darovalcih je boljša od drugih
• Študija prvič opisuje presnovo črevesne mikrobiote pri dojenčkih