Mikrober tilpasse seg deres nye miljø sammen med sine innvandrerverter

Mikrober tilpasse seg deres nye miljø sammen med sine innvandrerverter

En nylig artikkel publisert av Dan Knights 'gruppe ved University of Minnesota og rapportert i tidsskriftet Cell rapporterer at tarmmikrobiell sammensetning og mangfold endret seg innen måneder i innvandrere fra landlige asiatiske miljøer til USA. Forfatterens viktigste funn var:

  • Innvandring til USA fra landlige regioner i Asia er forbundet med tap av tarmmikrobielle arter, mangfold og tap av bakterielle enzymer assosiert med plantefiberforringelse
  • Bacteroides Stammer forskjøvet fiberfordøyende Prevotella stammer etter tid brukt i USA
  • Tap av mangfold økte med fedme og ble sammensatt over generasjoner

"Folk begynte å miste sine innfødte mikrober nesten umiddelbart etter at de kom til USA," sa riddere når de ble intervjuet av The Washington Post. "Mangelen på mangfold var ganske uttalt: Bare å komme til USA, bare bosatt i USA, var assosiert med et tap på ca. 15 prosent av mikrobiom mangfold." Interessant nok hadde innvandreres barn en annen 5 til 10 prosent tap av mangfold .

Riddere og kollegaer undersøkte relativ overflod og mangfold av tarmmikrober og deres geninnhold i avføringprøver fra mer enn 500-innvandrerkvinner fra landlige områder i Asia, Hmong og Karen-folket. For å få et øyeblikksbilde før og etter ankomst i USA, tok forskerne også mikrobiologiske prøver fra 19 Karen kvinner før avreise og etter ankomst. Forskerne sammenlignet alle disse mikrobiomene med de av 36 europeiske amerikanere som er født i USA.

Den dominerende arten i innvandrernes tarm endret seg fra stammer av en gruppe bakterier som ble kalt Prevotella til en gruppe som heter Bacteroides. Slekten Prevotella tilhører taxa Bacteroidites som sammen med taxa firmicutes utgjør flertallet av tarmmikrober i det humane GI-systemet.

Lignende forskjeller i tarmmikrobiell taxa mellom restene av jakterammerpopulasjoner i Afrika (Hadza) og Sør-Amerika (Yanomami), og befolkninger som bor i industrialiserte land, spesielt i Nord-Amerika, Europa og Australia, er tidligere beskrevet (Smits et al. Vitenskap 357, 2017; De Filippo, PNAS 2010). Industrialiserte populasjoner har mikrobioter som domineres av Bacterioidites, mens tradisjonelle befolkninger over de afrikanske, asiatiske og sydamerikanske kontinenter, som inkluderer en rekke livsstil fra landbrukerne til jägersamlere, har mikrobioter som delvis er preget av deres overflod av Prevotella taxa, akkurat som i ridderstudiet (Smits et al. Vitenskap).

Village Afrika Burkina Faso
For eksempel, i en studie av tarmbakterier av barn i Burkina Faso, en region i Afrika, Prevotella utgjør 53% av tarmbakteriene, men var fraværende i aldersbestemte europeiske barn. Studier indikerer også at langsiktig diett er sterkt forbundet med tarmmikrobiomsammensetningen. De som spiser mye protein og animalsk fett som er typiske for vestlig diett, har overveiende bakterier, mens de som bruker mer komplekse karbohydrater, spesielt fiber, Prevotella-arter dominere. Prevotella arter produserer enzymer som fordøyer fiberholdige matvarer som er mer vanlige i Asia enn USA.

Mens disse tarmmikrobielle forskjellene mellom mennesker som bor i forskjellige deler av verden, i utgangspunktet virket som et stabilt regionalt trekk, viser to nyere studier, inkludert den av Knight, sterkt at de er påvirket av diett og andre livsstilsfaktorer. Gjør tarmmikrobiota som er programmert i løpet av de første 3-årene, tilpasse seg ulike dietter og krav til de mest effektive metabolske maskineri?

For å svare på dette spørsmålet, Justin Sonnenburg og hans gruppe så på mulige sammenhenger mellom sesongvariasjoner av diettvaner og sammensetningen og funksjonell kapasitet av tarmmikrobiotaen. Hadzas bor i Riftdalen i Øst-Afrika har to forskjellige årstider: en våt sesong fra november til april og en tørr sesong fra mai til oktober. Selv om forbruket av fiberrike knoller og planter oppstår året rundt, er berøring av fôr og honning forbrukere hyppigere i løpet av den våte sesongen, mens jakt er mest vellykket i tørrperioden, noe som resulterer i forbruk i forbruk av magert møt fra vilt. Perioden med høyere kjøttforbruk var knyttet til en økning i Bacteroidetes-arter i tarmen. Den samme klassen av mikrober avviste igjen i løpet av den våte sesongen til en stat med betydelig likhet med de av industrialisert mikrobiota. Den taxa som drives til uoppdagelige nivåer i Hadza microbiota i løpet av den våte sesongen, samsvarer med taxaer som er sjeldne eller fraværende, uansett årstid, i industrialiserte populasjoner. I motsetning til endringene i industriske populasjoner i gutmikrobiell mangfold og rikdom, samt uttrykk for tydelige mønstre av fordøyelsesenzymer, returnerte Hadzas mikrobiome alltid til sitt fulle mangfold i tørketiden.

Det ville vært fascinerende å vite om tarmmikrobielle reduksjoner i tarmmikrobiell mangfold og fibernedbrytende arter sett i ridders innvandrere ville ha vært reversible ved retur til deres land og kostvaner for opprinnelse, slik det skjer i Hadzas i de forskjellige årstider , eller hvis disse endringene var permanente som de er i industrialiserte land.

Har de raske endringene i tarmmikrobiell sammensetning og funksjon hatt noen konsekvenser for innvandrernes helse? Det antas generelt at når mikrobiell mangfold reduseres øker risikoen for sykdommer som fedme, diabetes og metabolsk syndrom, selv om kausalitet mellom mikrobielle forandringer og menneskelige sykdommer fortsatt er etablert. Faktisk, Knights 'gruppe observert at fedme priser blant mange av studien innvandrere økte opp til seks ganger. De som ble overvektige, mistet også en ekstra 10 prosent av sitt mangfold.

Ettersom de observerte endringene i innvandrernes diett var langsommere enn de observerte raske endringene i tarmmikrobiometrene til innvandrere tyder på at andre faktorer enn nordamerikansk mat må ha spilt en rolle, blant annet stress forbundet med gjenbosetting og tilpasning til et nytt miljø, vannrenhet, eksponering for medisiner, spesielt antibiotika og andre livsstilsfaktorer.

kommentarer:

  • Flere studier viser variasjoner i tarmmikrobiell mangfold og relativ overflod av mikrobiell taxa. Disse variasjonene kan forekomme i et syklisk, sesongbasert mønster i enkelte populasjoner, eller kan oppstå når en befolkning beveger seg fra ett land og tradisjonelle kostvaner til en med høyt fett, høyt sukker og lavt kosthold diett.
  • I industrialiserte land skjer en økning i mikrobiell mangfold og overflod kun innenfor en viss båndbredde, men når vanligvis ikke nivåene i tradisjonelle samfunn.
  • Selv om forskjeller i diettinntak ser ut til å spille en fremtredende rolle i denne mikrobiomevariasjonen, kan andre faktorer enn diett være ansvarlig, særlig stress, fysisk aktivitet, hygiene og renhet i drikkevannet.
  • Til nå er det imidlertid ikke identifisert noe årsakssammenheng mellom tarmmikrobielle endringer og fedme eller andre sykdommer.