Az emberi bélmikrobiális közösségek közös jellemzői: Az elhízáshoz kapcsolódó változatok

Milliárd mikroba él a bélben, ahol segít lebontani és kivonni az energiát és a tápanyagokat az elfogyasztott ételből. Mégis, a tudósok keveset értettek arról, hogy a mikrobáknak ez a megkülönböztető keveréke hogyan változik egyénenként.

kapcsolódó

Most, amikor a mikrobiális fajokat a sovány és elhízott, azonos és testvér nőstény ikrek és anyáik belében katalogizálták, az erőteljes DNS-szekvenátorok új generációjának felhasználásával a St. Louis-i Washingtoni Egyetem Orvostudományi Karának kutatói felfedezték, hogy minden egyes ember hordoz egy egyedülálló baktériumgyűjtemény, bár a közösségek hasonlóbbak a családtagok között.

Amikor a tudósok mélyebben megvizsgálták a mikrobák DNS-ét, feltűnő hasonlóságot találtak: A baktériumfajok különféle gyűjteményei közös génkészletet hordoztak, amelyek kulcsfontosságú funkciókat láttak el, kiegészítve az emberi génjeink által végzett funkciókat.

"Bár vannak különbségek abban, hogy kik vannak ott az egyes bélközösségeink között, ezek a különböző mikrobacsoportok közös génkészletet hordoznak, amelyek kulcsfontosságú funkciókat látnak el. Ezek a funkciók kiegészítik az emberi génjeink által végzett feladatokat" - mondja Jeffrey I. Gordon vezető szerző, MD, a Washington Egyetem Genomtudományi Központjának igazgatója.

Ezenkívül, amikor a tanulmány vezető szerzője, Peter Turnbaugh, a Gordon laboratóriumában dolgozó végzős hallgató, megkötötte az elhízott és sovány ikerpárok mikrobaközösségének DNS-ét vagy mikrobiomját, azt találta, hogy az elhízott személyek közel 300 baktériumot képviselnek gének, amelyek közül sokat a kalóriáknak az ételből való kinyerésére és a tápanyagok feldolgozására fordítanak. Ez az új bizonyíték alátámasztja Gordon korábbi, egereken végzett kutatását, amely kapcsolatot teremtett az elhízás és a bélbaktériumok által az étrendből származó energiatermelés hatékonysága között.

A bélbaktériumok közösségének összehasonlítása mind a családokon belül, mind a családok között Gordon és munkatársai székletmintákat nyertek 31 azonos ikerpárból, 23 testvéri ikerpárból és 46 anyjukból. Az ikrek 20-30 évesek voltak, és európai vagy afrikai származásúak. Mindegyik ikerpár vagy sovány volt, vagy elhízott, a testtömeg-index (BMI) szerint. Minden iker Missouriban született, de ma már az egész országban élnek. Részt vesznek a Missouri Adolescent Female Twins Study-ban, a Missouri-i születésű ikrekről szóló, a Washington Egyetem Ph.D., a pszichiátria professzora által vezetett, hosszú ideje tartó tanulmányban, amelynek célja a környezet és a genetika hatásainak megfejtése. emberi egészség szempontjából.

A jelenlegi vizsgálatban minden egyes személy székletmintákat adott két hónap különbséggel, lehetővé téve a kutatók számára, hogy nyomon kövessék a baktériumközösségek ingadozásait az idő múlásával. A nők legalább hat hónapig nem szedtek antibiotikumokat, amelyekről ismert, hogy megváltoztatják a bélközösséget.

Kezdetben a kutatók szekvenálták az összes mikrobában található gént. Ez a gén, a 16S rDNS, az élet vonalkódjaként működik, és felhasználható a mikrobaközösségben jelen lévő fajok katalogizálására anélkül, hogy tenyésztenie kellene a baktériumokat.

Meglepő módon a vizsgálat 154 résztvevőjének belében nem találtak egyetlen bőséges baktériumfajt sem. Míg a családtagok nagyobb valószínűséggel hordoztak hasonló baktériumfajgyűjteményeket, a hasonlóság mértéke azonos volt a testvér ikerpárokéval, függetlenül attól, hogy ugyanabban a házban éltek, vagy az Egyesült Államok különböző régióiban éltek - találták a kutatók.

"Ez arra utal, hogy a korai környezeti expozíció kulcsfontosságú szerepet játszik annak meghatározásában, hogy mely mikrobák gyarmatosítják a béltraktusunkat" - mondja Gordon. "Úgy tűnik, hogy korai környezetünkből óriási számú gént szerzünk be - mikrobiális génjeink formájában." Ezek a mikrobiális gének, emberi génjeinkkel együtt alkotják „metagenómánkat”.

A jelenlegi kutatás a folyamatban lévő emberi mikrobiom projekt része, amelynek célja nemcsak az egészséges testekhez és bizonyos betegségállapotokhoz kapcsolódó mikrobiális fajok és gének katalogizálása, hanem annak megértése, hogyan működnek mikrobiális közösségeink. Becslések szerint a mikrobasejtek tízszeresével meghaladják az emberi sejtek számát. Becslések szerint a mikrobák sokkal többet hordoznak, mint a 20 000 gén, amelyek a DNS-t alkotják, amelyet szüleinktől örököltünk.

"Ez a tanulmány számos kaput nyit meg olyan területeken, amelyeket fontos feltárni" - mondja Gordon. "De mielőtt magabiztosan társíthatnánk az őshonos mikrobaközösségekben bekövetkező változásokat bizonyos betegségek kockázatához, nagyon fontos, hogy meghatározzuk azokat a normális variációkat, amelyek ezekben a közösségekben előfordulnak az egyéneken belül és azok között, valamint azokat a tényezőket, amelyek a mikrobák ezen változásait vezérelhetik ökológia. Szeretnénk megérteni, hogy a modern életmódunk, a változó kulturális hagyományok, az új technológiák és a nyugati étrend miként alakítják a belek mikrobiomját. Figyelembe kell vennünk az emberi evolúció egy másik dimenzióját, nevezetesen azt, amely mikrobiómáink szintjén fordul elő, társadalmaink gyorsan átalakulnak. Úgy gondoljuk, hogy a világ különböző részein élő ikrek tanulmányozása különösen hasznos módja ennek az új kutatási területnek az előrehaladásának. "