Mikrober tilpasse sig deres nye miljø sammen med deres indvandrerværter

Mikrober tilpasse sig deres nye miljø sammen med deres indvandrerværter

En ny artikel udgivet af Dan Knights 'gruppe ved University of Minnesota og rapporteret i tidsskriftet Cell rapporterer, at tarmmikrobial sammensætning og mangfoldighed ændret sig inden for måneder i indvandrere fra landdistrikterne asiatiske miljøer til USA. Forfatterens nøglefund var:

  • Indvandring til USA fra landdistrikter i Asien er forbundet med tab af tarmmikrobielle arter, mangfoldighed og tab af bakterielle enzymer i forbindelse med nedbrydning af plantefiber
  • Bacteroides stammer forskudt fiberfordøjende Prevotella stammer efter tid brugt i USA
  • Manglende tab steg med fedme og blev sammensat i generationer

"Folk begyndte at miste deres native mikrober næsten umiddelbart efter ankomsten til USA," sagde riddere, da de blev interviewet af The Washington Post. "Manglende mangfoldighed var ret udtalt: Bare at komme til USA, som bor i USA, var forbundet med et tab af ca. 15 procent af mikrobiomdiversitet." Interessant nok havde indvandrernes børn en anden 5 til 10 procent tab af mangfoldighed .

Riddere og hans kolleger undersøgte den relative overflod og mangfoldighed af tarmmikrober og deres genindhold i afføringprøver fra mere end 500-indvandrerkvinder fra landdistrikter i Asien, Hmong og Karen-folket. For at få et øjebliksbillede før og efter ankomsten i USA tog forskere også mikrobiome prøver fra 19 Karen kvinder før deres afgang og efter deres ankomst. Forskerne sammenlignede alle disse mikrobiomer med de af 36 europæiske amerikanere, der blev født i USA.

Den dominerende art i indvandrernes tarm ændrede sig fra stammer fra en gruppe af bakterier, der blev kaldt Prevotella til en gruppe kaldet Bacteroides. Slægten Prevotella tilhører taxa Bacteroidites som sammen med taxa Firmicutes udgør størstedelen af ​​tarmmikrober i det humane GI-område.

Lignende forskelle i tarmmikrobiell taxa mellem rester af jægersamlerbefolkninger i Afrika (Hadza) og Sydamerika (Yanomami), og befolkninger, der lever i industrialiserede lande, især i Nordamerika, Europa og Australien, er tidligere blevet beskrevet (Smits et al. Videnskab 357, 2017; De Filippo, PNAS 2010). Industrialiserede populationer har mikrobioter, som domineres af Bacterioidites, mens traditionelle befolkninger på tværs af de afrikanske, asiatiske og sydamerikanske kontinenter, som omfatter en række livsstil fra landdistrikterne landbrugere til jægersamlere, har mikrobiotaser, der til dels er præget af deres overflod af Prevotella taxa, ligesom i ridderens undersøgelse (Smits et al. Videnskab).

Landsbyafrika Burkina Faso
For eksempel I en undersøgelse af tarmbakterier af børn i Burkina Faso, en region i Afrika, Prevotella udgjorde 53% af tarmbakterierne, men var fraværende i aldersbestemte europæiske børn. Undersøgelser viser også, at langsigtet kost er stærkt forbundet med tarmmikrobiomsammensætningen. De, der spiser rigeligt med proteiner og animalske fedtstoffer, der er typiske for vestlig kost, har overvejende bakteriebakterier, mens for dem, der bruger mere komplekse kulhydrater, især fibre, Prevotella-arterne dominere. Prevotella arter producerer enzymer, der fordøjer fiberholdige fødevarer, der er mere almindelige i Asien end USA.

Mens disse tarmmikrobielle forskelle mellem mennesker, der bor i forskellige dele af verden, oprindeligt syntes at være et stabilt regionalt træk, har to nyere undersøgelser, herunder den af ​​Knight, tydeligt påstået, at de er påvirket af kost og andre livsstilsfaktorer. Går tarmmikrobioten, som er programmeret i løbet af de første 3-år, tilpasning til forskellige kost og krav på det mest effektive metaboliske maskineri?

For at besvare dette spørgsmål, Justin Sonnenburg og hans gruppe undersøgt mulige forhold mellem sæsonmæssige variationer i kostvaner og sammensætning og funktionel kapacitet af tarmmikrobioten. Hadzas bor i Rift Valley i Østafrika har to forskellige årstider: en våd sæson fra november til april og en tør sæson fra maj til oktober. Selv om forbruget af fiberrige knolde og planter forekommer året rundt, er foder til foraging og honning hyppigere i løbet af den våde sæson, mens jagt er mest vellykket i tørsæsonen, hvilket resulterer i forbrug i forbrug af magert mødes fra vildtlevende vildt. Perioden med højere kødforbrug var forbundet med en stigning i bakterier med bakterier i tarmen. Den samme klasse af mikrober faldt igen i løbet af den våde sæson til en stat med signifikant lighed med de af industrialiserede mikrobioter. Taxa, der drives til uopdagelige niveauer i Hadza microbiota i løbet af den våde sæson, svarer til taxa, der er sjældne eller fraværende uanset årstid i industrialiserede populationer. I modsætning til de ændringer, der ses i industrialiserede populationer i gutmikrobial diversitet og rigdom, samt udtryk for forskellige mønstre af fordøjelsesenzymer, returnerede Hadzas mikrobiome altid til sin fulde mangfoldighed i tørsæsonen.

Det ville have været fascinerende at vide, om tarmen mikrobielle reduktioner i gut mikrobielle mangfoldighed og fibernedbrydende arter set i ridders indvandrere ville have været reversibel ved at vende tilbage til deres jord og kostvaner oprindelse, som det sker i Hadzas i de forskellige årstider , eller hvis disse ændringer var permanente, som de er i industrialiserede lande.

Har de hurtige ændringer i gutens mikrobielle sammensætning og funktion haft nogen konsekvenser for indvandrernes sundhed? Det antages generelt, at efterhånden som mikrobiell mangfoldighed falder, øges risikoen for sygdomme som fedme, diabetes og metabolisk syndrom, selv om der fortsat er årsag til årsag mellem mikrobielle ændringer og menneskelige sygdomme. Faktisk har Knights 'gruppe observeret, at fedmefrekvens blandt mange af undersøgelsesinvandrerne steg op til seks gange. De, der blev overvægtige, mistede også en ekstra 10 procent af deres mangfoldighed.

Da de observerede ændringer i indvandrernes kost var langsommere end de observerede hurtige ændringer i indvandrernes tarmmikrobiom foreslår, at andre faktorer end nordamerikansk mad skal have spillet en rolle, herunder stress forbundet med genbosættelsen og tilpasning til et nyt miljø, vandrenhed, eksponering for medicin, især antibiotika og andre livsstilsfaktorer.

Kommentarer:

  • Flere undersøgelser viser variationer i tarmmikrobial diversitet og relativ overflade af mikrobiel taxa. Disse variationer kan forekomme i et cyklisk, sæsonbetonet mønster i nogle populationer eller kan forekomme, når en befolkning flytter fra et land og traditionelle kostvaner til en med højt fedtfattig sukker og lavfedt kost.
  • I industrialiserede lande sker en stigning i mikrobiell mangfoldighed og overflod kun inden for en vis båndbredde, men når generelt ikke niveauerne i traditionelle samfund.
  • Selvom forskelle i diætindtagelse ser ud til at spille en fremtrædende rolle i disse mikrobiomvariationer, kan andre faktorer end kosten være ansvarlige, især stress, fysisk aktivitet, hygiejne og renhed i drikkevandet.
  • Til dato er der imidlertid ikke identificeret noget årsagsforhold mellem tarmmikrobielle ændringer og fedme eller andre sygdomme.