Elemeztem a bélben lévő baktériumokat. És ez lehet az orvostudomány jövője

Mindannyian ismerjük a "bélérzéseket", a "bélreakciókat" és a "bélösztönöket", de valójában mennyire ismerjük vagy érdekeljük a belünket? Ahogy egyre jobban tudatában vagyunk annak, mit teszünk a gyomrunkba, feltűnő, hogy mennyire tudatlanok maradunk a belekben zajló események iránt. És kiderült, hogy nagyon sok minden történik odalent.

elemeztem

A mikrobiológusok megdöbbentő előrelépéseket tettek legbelsőbb titkaink feltárásában. Kiderült, hogy mélyen bennünk van egy komplex ökoszisztéma, amely az élet fantasztikus sokféleségének ad otthont - amely fajokhoz nagyon kevés tartozik.

Legtöbbünk számára, gyanús az idegen testek miatt, küzdelem annak megértése érdekében, hogy a lényegünkben kevesebbek vagyunk - vagy inkább sokkal többen vagyunk -, mint emberek. De tény, hogy a bélben körülbelül 100 billió organizmus él. Ha mindet összeállítanád, akkora méretűek lennének, mint egy futball. A sejteket tekintve a mikrobiális fajta körülbelül három az egyikkel meghaladja az emberi társaikat. A gének tekintetében a mikrobiális előny inkább 300: 1.

Ez azt jelenti, hogy óriási mennyiségben vagyunk, akik nem mondhatjuk magunkat. Ez egy sor érdekes filozófiai és anatómiai kérdést vet fel, amelyek közül a legsürgetőbbek lehetnek: aggódnunk kellene-e?

Nos, nem nagyon aggódtam a baktériumok miatt, mielőtt kipróbáltam volna a bél tartalmát. Meglehetősen nyugodt véleményt vallottam arról, hogy mindaddig, amíg a mosdó rendszeresen fehérül, fogat mosok és a konyhai felületeket ésszerűen tisztán tartom, akkor nem kell túl sokat gondolkodnom azon, hogy mi folyik mikrobiális szinten. De nincs olyan, hogy saját fekáliádat kanalaznád egy Perspex konténerbe, hogy megállj és elmélkedj azon, mi az, amivel tele vagyunk. Pontosan ezt a kellemetlen feladatot tapasztaltam tavaly októberben, amikor székletmintát gyűjtöttem, amelyet hidegen csomagolva küldtem el az írországi Cork University College BioSciences Intézetébe.

Az intézet Európa egyik vezető központja annak a kutatásnak, amelyet ma mikrobiomnak neveznek - vagyis mindazoknak a baktériumoknak, vírusoknak, gombáknak, archeáknak és eukariótáknak, amelyek az emberi testben lakoznak kívül és belül. Ezeknek a vendégeknek a leegyszerűsített nézete hagyományosan parazita vagy kórokozó szempontjaikra összpontosít. Vagy meglehetősen ártalmatlanul kötötték meg a szabad utat, vagy közvetlen veszélyt jelentettek a házigazdájukra.

De a legújabb gondolkodásmód szerint ez a mikrobák hatalmas serege létfontosságú elem az emberi egészség megőrzésében és fenntartásában. A mikrobiomnak ilyen nagy jelentősége van abban, hogy a tudósok ma külön szervként tekintenek rá, amelynek dinamikus metabolikus aktivitása van. De mi is pontosan ez a tevékenység, és mindez velem fog tervezni?

Paul O'Toole a Cork BioSciences Intézetének részét képező Táplálkozási Gyógyszerészeti Központ professzora. A lelkes maratonfutó úgy néz ki, mintha tudna egy-két dolgot a bélrendszerről. Ő koordinálta a kormány által finanszírozott tanulmányt - amelyet véletlenül indítottak közvetlenül az ír gazdaság összeomlása előtt - Eldermet címmel, amelynek célja az volt, hogy az ír élelmiszeripar segítse az idős emberek élelmiszertermékeinek fejlesztését. Ehhez szükségük volt a bél mikrobiotájának tudásbázisára. Tehát O'Toole elkezdte vizsgálni, hogyan befolyásolja az étrend Írország idős lakosságának mikrobiotáját.

Az orvvadászból lett vadőrnek van egy eleme, mert valami bakteriális ellenségnek indult. "Körülbelül 15 évet töltöttem kórokozókkal, ahol megpróbálta megölni őket" - mondja nekem az irodájában. "PhD fokozatot staphylococcusban végeztem. Egy szervezet, egy gén. A leforrázott bőr szindróma nevű állapoton dolgoztam, ahol a staphylococcusok megfertőzik a köldökcsonkot, és ha toxint termelnek, akkor a baba minden héja lehámlik."

A staphylococcusok elleni küzdelemből probiotikumokba költözött - azok a szervezetek, amelyek állítólag jók lehetnek számunkra -, amelyeket kereskedelmi formában kapszulákba és joghurtokká dekantáltak, és a nyilvánosság számára "barátságos baktériumként" hirdettek. De rájött, hogy nem tudja hatékonyan tanulmányozni a probiotikumokat elszigetelten, mert előnyeik gyakran közvetettek.

"Rájöttem, hogy tanulmányoznom kell az egész vásznat" - mondja. Így találta magát a mikrobiómban való részvétel, éppen akkor, amikor intenzív biomedicinális kutatás tárgyává vált.

Két labor van, magyarázza O'Toole, amely feldolgozta a mintámat. Az első a nedves laboratórium volt, ahol különféle molekuláris támadások révén DNS-t nyertek ki, amelynek 95% -a baktérium volt. Ezt aztán külsõ társaságnak küldték szekvenálásra - több mint 30 000 szekvencia volt -, majd egy hatalmas adatállományt gyűjtöttek össze az O'Toole által "az egész napos statisztikákat készítő számítógépes majmoknak nevezett csomók" néven az intézet adatlabor.

Alig egy évvel ezelőtt ez a folyamat felfelé, 400 fontba került. Most akár 15 fontért is megteheti. Amit kap, az egy pár kördiagram, amely felsorolja a bélben található mikrobiotát különböző filogenetikai szinteken, és narratív magyarázatot ad arra, hogy mi a jelentőségük. A filogentikus szintek ebben az esetben egyszerűen a felbontás különböző szintjeire utalnak.

A legszélesebb szinten a törzsszintet, a mikrobiotámat, mint mindenki másét, két típus uralta: firmicutes és bakteroidetes. A nyugati étrend, amely alatt hajlamosak vagyunk az észak-amerikai étrendet érteni, magas zsír- és fehérjetartalmú. Ebben a diétában a bakteroidettek általában a bél mikrobiotájának több mint 55% -át teszik ki, és néha Észak-Amerikában akár 80% -át is. Európában az átlagos szám országonként változó. Az én esetemben 34% -om volt.

Az észak-amerikai étrend ellentéte annak, amit O'Toole "természetes étrendnek" nevez. "Az előzményeink az afrikai síkságon nem rágták a hamburgert" - magyarázza. "Futkároztak növényi ételeket és leveleket fogyasztva, és időnként mókust ettek, ha szerencséjük volt."

Növényi étrenden a mikrobiota a másik fő menedékház, a firmicutes javára billen. A növényekben található komplex szénhidrátok egy részét nem képes a szervezetünk egyedül megemészteni. Ezeket a bél mikrobiotájának kell lebontania, amely enzimeket termel a hosszú láncok felaprítására és rövid láncú zsírsavakká fermentálására, mint például a kizárólag baktériumok által előállított butirát - acetát és propionát.

Ezek a zsírsavak hasznosak a szervezet számára. A butirát például olyan energiaforrást biztosít, amelyhez a belünket bélelő sejtek közvetlenül hozzáférhetnek. Ez szabályozza a sejtek szaporodását a bélben, és úgy gondolják, hogy karcinogénellenes tulajdonságokkal rendelkezik. Mindez azt jelentette, hogy az 51% -os firmicutes pontszámom egészséges jel volt.

Nagyítás a nemzetség szintjén, amely részletesebb képet nyújt a mikrobiális összetételemről, a jó hír folytatódott. Háromszor annyi volt a butiráttermelő roseburia, mint az egészséges kohorszban, amelyet O'Toole tanulmányában használtak. A normálnál sokkal több lachnospira, de sokkal kevesebb bakteroid (nem tévesztendő össze a bakteroidetesekkel) és alisztipusok - ahogy O'Toole tudományosabban fogalmazva "bugger all".

Ezek ismét pozitív eredmények voltak. A Lachnospira lebontja a pektineket és fermentálja az étkezési rostokat, és nekem háromszor több van, mint jellemző. És a bakteroidok gyakran társulnak húsalapú, magas fehérjetartalmú és magas zsírtartalmú étrendekhez, ahogyan az alistipák is inkább azoknál az embereknél vannak jelen, akik kevesebb növényi ételt fogyasztanak. Összegezve ez azt jelentette, hogy a belem - a hatos csomag hiánya ellenére - valószínűleg jó állapotban volt. Természetesen nem az a fajta dolog, amellyel büszkélkedhet a vacsorákon. "Az átlagosnál lényegesen nagyobb mennyiségű lachnospira van nálam" - valószínűleg nem olyan beszélgetési gambit, amely lenyűgözni fogja a nem mikrobiológusokat, még akkor is, ha sikerül helyesen ejteni a szót. De ahogy ma már tudjuk, hogy a magas koleszterinszintet el kell kerülni, úgy hamarosan elkezdhetünk tudatában lenni annak a baktériumszámnak, amely a jó egészség markere, főleg, hogy csökken a teszt ára.

Volt azonban egy-két olyan eredmény, amelynek O'Toole küzdelmet okozott. Különösen magas a natranaerobiusom, a baktériumok nemzetsége, amely magas sótartalmú, erősen lúgos környezetben virágzik. Sok sushit ettem? Nem, bár szeretem a halat, inkább a főttet szeretem. Sok halat készítettem elő? Legfeljebb hetente egyszer.

Bár a natranaerobiusban semmi baljósat nem talált, zavarta, hogy nem tudta egészen ujjával rátenni a bélben lévő bőségét. De addigra sikerült vak előrejelzést adnia étrendemről, amely állhatatlanul pontos volt. Nagyon kevés bizonyítékot látott a húsevésről - 30 éve nem ettem húst. De rengeteg bizonyíték volt a magas rosttartalomra, ami jó, mert a baktériumok rosttal táplálkoznak. Ha nem tápláljuk a baktériumokat, akkor azok táplálkoznak belőlünk - pontosabban a vastagbélünk bélésében. Bizonyíték volt a sok halról és a zöldségek nagy választékáról is. Mindez pontosan képviseli az étrendemet.

Azt javaslom, hogy kielégítő legyen, hogy jóslata jó legyen.

- Kicsit kísérteties rendben - ért egyet. "De ez elgondolkodtatott a hasznosságán. Úgy értem, nem különösebben hasznos elmondani az embereknek, hogy mit esznek."

O'Toole-t a mikrobiom diagnosztikai potenciálja érdekli. "Valószínűleg kitalálhatnánk, milyen gyulladásos paraméterei vannak" - mondja, és egy olyan kifejezéssel rögzít, amelyben a háziorvosok szakosodtak, amikor felkeresi az orvosi feljegyzések tanulmányozását: semleges, hajthatatlan és szorongást kiváltó. Nem csak azt nem tudom, hogy mik a gyulladásos paramétereim, és azt sem, hogy mit jelentenek a gyulladásos paraméterek.

O'Toole elmagyarázza, hogy jelentős összefüggéseket sikerült megállapítani a bél mikrobiota és a gyulladás, a szarkopénia és a kognitív funkció között.

"A gyulladás - mondja -" nem duzzadt hüvelykujj. A gyulladás azt jelenti, hogy mennyire aktiválódott az immunrendszere. Azt hiszem, hogy a gyulladásos markerei alapszintűek. Lapos. Idős embereknél nem. Idős embereknél az immunrendszer általában be van kapcsolva, és ez nem jó, mert ha be van kapcsolva, amikor téli influenzát kapnak, minden energiájuk szellemeket kergetve merül fel. Tehát el akarja utasítani a gyulladást. "

A szarkopénia izomtömeg-vesztést jelent. Ez azért történik, ahogy öregszünk, mert a test kevésbé hatékonyan alakítja a fehérjét izommá, ezért az idősebb embereknek több fehérjével kell rendelkezniük. "Úgy gondoljuk, hogy az idős emberek bélbaktériumainak szűkülete miatt a bél kevésbé hatékony a fehérjék felszívásában" - mondja O'Toole.

A kognitív funkció részben kapcsolódik az úgynevezett agy-bél tengelyhez. Amint mindazok a kifejezések, mint a "bélverés" és a "bélérzet", sugallják, valóban van intim kapcsolat az agy és a bél között. A belünk pontosan reagál az érzelmek és a mentális állapotok változására. De ez kétirányú utca: tanulmányok azt sugallják, hogy agyunk és érzelmeink is érzékenyek arra, ami a belünkben zajlik.

Általában a kognitív funkció csak lassan csökken, ahogy öregszünk, de egyes esetekben gyorsan felgyorsulhat.

"Vannak olyan élettani okok, mint az Alzheimer-kór és a szenilis demencia, amelyek megmagyarázzák a gyors kognitív károsodást" - mondja O'Toole. "De a veszteség mértékét befolyásolhatják a baktériumok által előállított vegyületek is, és ezt célozzuk meg. A baktériumok analóg vegyi anyagokat állítanak elő, más szóval azonosak a normális emberi adókkal. Reméljük, hogy javíthatunk az idős emberek adatfeldolgozási képessége. "

Mindezen kérdésekben, különösen az idősek körében, közös a bél mikrobiota szűkülete, amely viszont általában az étrend szűkülésének eredménye. Ezt O'Toole többször is hangsúlyozza.

"A sokszínűség a kulcs. Amit a szűk diverzitású étrendet folytató emberekkel látunk, az az, hogy a mikrobiota összeomlik. Jó hasonlat lenne egy olyan ökoszisztéma, mint egy esőerdő, ahol rengeteg növény és állat van kölcsönhatásban. Több tízezer alatt alakult ki évekig, akkor az egyik kulcsfajt, egy fát kivágják, és ökológiai összeomlást kap.

"És ha van egy úr, akinek a felesége meghalt, és ő főzött mindent, majd hirtelen pirítóst és lekvárot eszik, a bél mikrobiota sokfélesége össze fog omlani - mert az étrend sokfélesége korrelál a mikrobiota sokféleségével -, és akkor kap egy számos egészségügyi probléma. "

Azt mondja nekem, hogy a mikrobiális sokféleségem lenyűgözően széles, és összefoglalásképpen azt javasolja, hogy az étrendem "elég véresen jó" legyen. Felejtsd el az 5-2 diétát, hirtelen úgy érzem, hogy egy bestseller diétakönyvet írok Guts: Az egészséges táplálkozás mikrobiális útmutatója címmel. Egy értelemben természetesen nem nagy teljesítmény. Tanulmányok azt mutatják, hogy a megváltozott étrendnek csak rövid időre van szüksége a mikrobiota drámai megváltoztatásához, bár ugyanolyan gyorsan változik vissza, amint az étrend eldobásra kerül.

De ez a látszólag felszínes kapcsolat az étel és a mikrobák között a valóságban meglehetősen mély, mert először az emberi testtel való együtt evolúcióról beszél több tízezer év alatt. Mint minden organizmus és faj, az emberek is úgy fejlődtek, hogy sajátos kapcsolatban álljanak egy adott mikrobakészlettel.

A Földön több százezerféle mikroba létezik, de csak ezren élnek együtt az emberekkel. Így másodsorban azt sugallja, hogy abba kell hagynunk önmagunkat, mint különálló entitásokat a testünket gyarmatosító mikrobáktól.

"Az orvostudomány azon időszakán mentünk keresztül, amelyben antibiotikumokat fejlesztettünk ki" - mondja O'Toole. "A második világháborúig olyan hülyeségek miatt haltunk meg, mint a tüdőgyulladás és a kicsi sebből vágtató vérmérgezés. Tehát az antibiotikumok nagy sikert arattak. Aztán az volt a visszahatásunk, hogy túl sokat írtunk fel nekik, és nem tudjuk ellenőrizni a kórokozók. De most intelligensebb megértésünk van az emberekről, mint kimérákról. "

A csíra nélküli lét boldogtalan lenne. A vizsgálatok kimutatták, hogy a baktériummentesen laboratóriumban nevelt egér nem képes megfelelő immunrendszert vagy hatékony emésztőrendszert kialakítani. Sokkal több ételt kell fogyasztania a kalóriák kinyerése érdekében. Az embereket először a mikrobák kolonizálják a születés során. Ezután az anyatejen keresztül, amely probiotikumokat (jótékony mikrobákat) és prebiotikumokat (a probiotikumok növekedését elősegítő vegyületek) egyaránt tartalmaz.

"Megerősítő bizonyítékok vannak" - mondja O'Toole -, hogy az autoimmun betegségek és az immunregulációs betegségek robbanása a nyugati társadalomban a bélbaktériumok csecsemőkortól kezdődő elnyomásának tudható be.

"A csecsemők immunrendszerét valószínűleg arra tanítják, hogy különbséget tegyen az ön és a nem között a baktériumok összefüggésében. A Nature publikációban két újabb tanulmány mutat be, amelyek szerint a butirát fontos a szabályozó T-sejtek - az immunsejtek egyik ágának - felvételéhez, amely ellenőrizzék a gyulladásos bélbetegségben és az irritábilis bél szindrómában játszódó folyamatokat. "

Körülbelül két évre van szükség a születéstől a szelekción keresztül, amíg a gyermek eléri az érett mikrobiómát. Számos olyan jelenség járulhat hozzá a gyermekkori mikrobiális fogyáshoz. Az egyik a császármetszések növekedése.

"Azoknak a csecsemőknek, akiket korábban anyjuk mikrobiotájával telepítettek a szülőcsatornába, ma már olyan bélmikrobiota van, amely inkább hasonlít a kórház falaihoz, mint anya hüvelyi mikrobiotájához."

A másik az anyatej hiánya, a harmadik pedig az antibiotikumok fokozott használata. O'Toole szerint egy tanulmány szerint az antibiotikumok ismételt használata a mikrobiotát az elhízást elősegítő irányba tereli. Valójában számos olyan tanulmány található a világon, amelyek még gyerekcipőben járnak, de rámutatnak a mikrobiota és a különböző betegségek és panaszok közötti összefüggésekre, mint az irritábilis bél szindróma, a gyulladásos bélbetegség, a második típusú cukorbetegség, a Parkinson-kór, az Alzheimer-kór, az autizmus, a depresszió, szív- és érrendszeri betegségek és vastagbélrák.

De egyelőre egyik sem meggyőző és sok rendkívül spekulatív. A mikrobiómák kutatásának potenciális egészségügyi előnyeivel kapcsolatos olyan állítások után, amelyek általában segítik a finanszírozást, egy kis szkeptikus visszahatás történt.

Több cikk rámutatott arra, hogy rengeteg hiperbola volt, de nem volt elegendő anyag. És egyelőre az orvosi szakma nem siet mikrobiológiai szakemberek előállítására.

"Az orvostudomány köztudottan lassan alkalmazza az új ötleteket" - mondja O'Toole. Idézi Barry Marshall, ausztrál orvos esetét, akinek állítását a gyomorfekély és a gyomorrák bakteriális okának megállapítására az 1980-as években az egészségügyi intézmény átfogóan kinevette. - Körülbelül 20 évvel később megkapta a Nobel-díjat.

Szerinte a probléma az, hogy a mikrobiológusok nagyon jól felfedezték a bélbaktériumokat és meghatározták, milyen szerepet játszhatnak, de lassan fejlesztették ki a mechanizmusokat a szilárd ok-okozati összefüggések és gyakorlati alkalmazások létrehozására.

"Én személy szerint remélem, hogy ez nem lesz minden megoldása, mert nem lesz hiteles, egyszerűen nem igaz. Rengeteg bizonyíték van arra, hogy az emberi főbb betegségek többségének fiziológiai vagy életmódbeli alapja van, de egyeseknél valószínű, hogy a bél mikrobiota olyan moduláló tényező, amely hozzájárul az általános kockázat kialakulásához. "

Jelenleg O'Toole étrend-kiegészítőkkel szeretné csökkenteni az alacsonyabb diverzitású mikrobiotát az időseknél. "De attól tartunk, hogy amint azt a Világ Vadvédelmi Alapja mondja, a kihalás örökké tarthat. Ha egy idős emberből hiányzik egy különösen jó baktérium, akkor előfordulhat, hogy csak diétával nem tudjuk visszaszerezni."

A megoldás ebben az esetben a széklet mikrobiota transzplantációja lehet, amelyet O'Toole segítőkészen tisztáz, "az a gondolat, hogy valaki más kakát átültetünk befogadóvá". Ami szépen visszavezet minket oda, ahonnan elkezdtem. Ha a saját ürülékének összegyűjtése ellentmondásos, akkor másnak beadva minden tisztességes emberi ösztönnek ellentmond.

De ez már Észak-Amerikában történik, és O'Toole azt sugallja, hogy az ilyen transzplantációk segíthetnek megakadályozni a vastagbél fekélyesedését - ez olyan állapot, amely néhány évvel ezelőtt majdnem megölte apámat. Végül mindez visszatér arra, amit betett és kivett . És ebben a fáradhatatlan életciklusban nem szabad megdöbbennünk, ha még a hulladékunknak sem kell pazarolni.

Felhívjuk figyelmét, hogy a BioSciences Institute nem képes egyedi elemzést kínálni, és ezt csak a cikk céljaira tette.