Szerkesztőségi cikk: A diétás baktériumok: Miért vagyunk az, amit mikrobáink fogyasztanak

Az úttörő mikrobiológiai tudós, Prof. Patrice Cani elárulja, hogy munkája miként tárta fel a bélmikrobák világának egyik legeredményesebb felfedezését, és hogyan befolyásolják az emberi fiziológiát

baktériumok

Patrice Cani professzor,

Louvaini Egyetem, Belgium

Patrice Cani, a belgiumi Louvaini Egyetem élettani és táplálkozási professzora a mikrobiomák kutatásának világszerte vezető tudósa. Közel 20 évet töltött a terepen, a mikrobiom közösség egyik leghírhedtebb kutatójává vált. Úttörő munkája a bélbaktériumok iránti nagy elismerést és az emberi fiziológiához való hozzájárulásuk nagy részét faragta ma. Néhány legismertebb felfedezése új baktériumfajok, köztük az Akkermansia muciniphila jellemzését vonta maga után, amelyről kimutatták, hogy hatékonyan módosítja a súlyt, a bél egészségét, a gyulladásokat és az inzulinrezisztenciát. A Twitteren „@MicrObesity” néven ismert és a „Bélben bízunk” címszóval itt a SelectScience beszél Kanival, hogy többet megtudjon erről az izgalmas területről és a tudományos siker felé vezető útjáról.

Hogyan kezdett érdeklődni a mikrobióm iránt, amikor az akkori tudományos közösség annyira alábecsülte?

A mikrobiotával a 2000-es évek elején kezdtem foglalkozni, amikor az egyáltalán nem volt általános kutatási terület, és a bélmikrobák emberi fiziológiában való hozzájárulását sem értékelték akkoriban. Ugyanabban a laboratóriumban kezdtem dolgozni, mint Marcel Roberfroid professzor, aki néhány évvel később Glenn Gibson professzorral együtt javasolta a pre-biotikus koncepciót, és ez volt az a tény, ahol tudományosan megszületett a téma iránti elbűvölésem. Gyorsan érdeklődni kezdtem a prebiotikumok - nem emészthető élelmiszer-összetevők - és a kardiometabolikus rendellenességek, nevezetesen az elhízás és a cukorbetegség között. Nathalie Delzenne professzorral együtt arra kerestük a választ, hogy egyes élelmi rostok, amelyeket a vastagbélben baktériumok fermentáltak, miért indukálják a zsírtartalom alacsonyabb fejlődését a fogyasztást követően. Innen haladtam a bélben lévő mikrobiális összetétel vizsgálata, majd a mikroba-gazda kölcsönhatások molekuláris skálán történő vizsgálata felé.

2004-ben felfedeztem egy metabolikus endotoxémiát, amelyben a bélhám integritásának megváltozása magasabb endotoxinszinttel rendelkező mikrobák révén lehetővé teszi a mikrobiómából származó lipopoliszacharidok transzlokációját a véráramba és az inzulinrezisztencia kiváltását. Ez a felfedezés volt számomra valóban a történet kezdete. Azóta kutatócsoportommal újszerű kölcsönhatásokat tárhattunk fel a mikrobák sokfélesége és a táplálékfelvétel között, ami már a korai idők folyamán implikálja a bél-agy tengelyt, és végül 2007-ben alkalmam volt felfedezni az Akkermansia muciniphila-t. Ez a magam és Willem de Vos professzor közötti együttműködésnek volt köszönhető. Most az időm nagy részét arra fordítom, hogy megvizsgáljam, hogyan képesek a baktériumok beilleszkedni és befolyásolni fiziológiánkat molekuláris skálán.

Az Akkermansia az utóbbi időben nagy érdeklődést váltott ki a hírek iránt - leírnád azt a munkát, amely ehhez a felfedezéshez vezetett?

Igen, tehát de Vos professzor volt az, aki 2004-ben valóban izolálta a baktériumot egy egészséges fiatal nő beléből. Együtt, miután hozzáférhettünk metagenomikus elemzés 2006-ban egerek mikrobáit szekvenáltuk, amelyeket prebiotikumokkal kezeltek, és sok változást találtunk; a legérdekesebb, hogy száz tényezőváltozás történt a jelenlévő Akkermansia számában.

Különös azonban az volt, hogy míg felfedeztük az LPS által kiváltott metabolikus endotoxémiát, ez a (LPS-t tartalmazó) gram-negatív baktérium pozitívan korrelált a bél fokozott egészségével. Azt is megállapítottuk, hogy az Akkermansia szinte minden egészséges egyénnél jelen volt, de nem tudtuk megfelelően megérteni annak működését. Ezért megvizsgáltuk szerepét a magas zsírtartalmú étrenddel kezelt rágcsálókban. Megállapítottuk, hogy az Akkermansia-t kapó egereknél megnőtt a nyákréteg vastagsága és megerősödtek a szoros csatlakozások az epitheliák között. Ezeknek a rágcsálóknak csökkent az étrend által kiváltott inzulinrezisztencia és kisebb a tömeg/zsírtömeg-gyarapodás, ami azt jelzi, hogy mikrobiota-összetételünk legalább részben enyhítheti a rossz étrend hatásait. Az emberi alanyok elemzésével ugyanezt találtuk; Az akkermansia sokkal kevésbé volt túlsúlyos egyéneknél, és fordítottan korrelált a cukorbetegséggel.

Tehát ez lehet az „arany tabletta” a súlygyarapodás ellensúlyozására?

Nos, az orvostudomány legtöbb dolgához hasonlóan számos tényező befolyásolja a fiziológiát, és ebben az esetben fontos megjegyezni, hogy az elhízás ugyanaz. Mikrobiota szempontjából minden egyénnek egyedi mikrobiális „ujjlenyomata” van - összetételét, mennyiségét és együttes előfordulását tekintve. Ennek számos oka van, beleértve a génexpressziós mintákat, az immunrendszert és az étrendet. Az immunrendszer egyformán egyedi az egyének között, ezért a bélbaktériumok hosszú távú toleranciája eltér. De véleményem szerint ez utóbbi, a diéta a legfontosabb. Folyamatosan tápláljuk a mikrobákat, mind az elfogyasztott táplálékkal, mind a bél lumenében leadott sejtekkel. Noha nem értjük teljesen, hogyan működik ez, a diéta a leghatékonyabb módszer a mikrobiota összetételének módosítására.

Mindazonáltal az Akkermansia felfedezése óriási következményekkel járhat a jövőben a beteg javára. A baktériumok jellemzése után úgy döntöttünk, hogy megpróbáljuk ezeket a preklinikai eredményeket emberre fordítani. Eltartott egy ideig a megfelelő közeg kifejlesztése, de kollégáim és munkatársaim ezt meg tudták csinálni. A következő lépés a baktériumok pasztörizálás útján történő elpusztítása volt az alanyokba történő beadás előtt - aktivitásuk legalább részben fenntartása érdekében. A megállapítások azonban kissé zavaróak voltak: a pasztőrözési folyamat valójában növelte a gazdával kölcsönhatásban lévő felületi komponensek expozícióját, ami az aktivitás intenzívebbé vált.

Az idén megjelent Nature Medicine cikkben megmutathattuk, hogy a túlsúlyos egyedek jól reagálnak az élő vagy pasztörizált baktériumok napi adagolására. Bár ez nem egy hatékonysági vizsgálat volt, elképesztő módon három hónap után mégis volt jótékony hatása a pasztörizált csoportra. A koleszterinszint csökkent, az inzulinrezisztencia csökkent és a testtömeg kis mértékben csökkent. Tekintettel az időkeretre, a kis mintaméretre és a beadott dózisra, el voltak ragadtatva ennek a kísérletnek az eredményeivel.

Melyek a következő lépések? Hogyan használják jelenleg a klinikán a mikrobiotát, és hogyan prognosztizálja ennek változását az elkövetkező években?

Az Akkermansia esetében természetesen nagyobb kohorszban be kell mutatnunk, hogy ezek a megállapítások fennmaradnak. Nagyobb populációkban előfordulhat néhány ellentétes tényező, amelyek szerepet játszhatnak - például a gyógyszeres kezelések, nevezetesen a metformin, befolyásolhatják a hatékonyságot.

Természetesen rengeteg nagy tekintélyű kutató dolgozik ezen a területen, és olyan ragyogó munkát végeznek, amelyet a jövőben látni fogunk. A székletmikrobiota transzplantátumokat (FMT) a klinikán használják súlyos clostridium difficile fertőzések kezelésére, nagy hatással, de valóban hiszem, hogy a bélmikrobák forradalmának kezdetén vagyunk az orvostudományban. A jövőben különböző szinteken játszhatunk majd a mikrobiotával, és felhasználhatjuk őket még fel nem fedezett és rendkívül hatékony terápiás vegyületeikért. Az Akkermansia egy, de még sokan jönnek.