Човекот и неговите бактерии НЗЗ

Неколку трилиони бактерии живеат од луѓе и ги преземаат виталните задачи таму. Иако составот на видовите може да варира во голема мера од личност до личност, целиот геном што популацијата го носи со себе е многу сличен.

Бактериите ешерихија коли се чувствуваат добро во цревата на човекот. Сликата е направена со електронски микроскоп за скенирање. (Слика: NIH/Википедија)

Кога човечкиот геном бил целосно секвенциониран во 2003 година, на многумина им се чинело неверојатно дека суштество комплексно како што луѓето можат да управуваат со само 30 000 гени. За овие луѓе секако е смирувачко да слушнат дека тоа не е така. Бидејќи без приближно 100 трилиони (10 14) бактерии кои колонизираат луѓе, тие не би биле одржливи, барем не во формата што ја имаат денес. Насекаде на кожата, во устата или во цревата, гигантски број на бактерии формираат мали процветани екосистеми. Тие се хранат со човечки отпад, распаѓаат несварливи влакна, произведуваат некои важни витамини и го поддржуваат нивниот домаќин во одбрана од патогени бактерии. Ова е причината зошто некои научници исто така ги сметаат луѓето како еден вид суперорганизам, кој се состои од многу човечки клетки и околу 10 пати повеќе бактериски клетки. Гледано на овој начин, бактерискиот геном ќе го прошири човечкиот геном на околу 30 милиони гени. Сепак, до денес, малку е познато за влијанието што овие гени и нивните носители навистина го имаат врз луѓето. Но, тоа е предмет на растечка област за истражување.

Бактериите ешерихија коли се чувствуваат добро во цревата на човекот. Сликата е направена со електронски микроскоп за скенирање. (Слика: NIH/Википедија)

Бактериите колонизираат бебиња

Бактериските колонии кои колонизираат лице се единствени за секоја индивидуа. Како се појавуваат овие разлики - на пример во однос на исхраната, генетските карактеристики на лицето или случајно изложување на микроорганизми - сè уште е прашање на шпекулации. Одредени болести, како што се хронично воспалително заболување на цревата или инвазии на патогени бактерии, се поврзани со нарушување на внатрешната рамнотежа во бактерискиот екосистем. Досега најдобро истражено човечко бактериско општество е цревната флора, се смета дека е најгусто населена од сите познати екосистеми и се проценува дека е дом на околу 500 до 1000 различни видови и околу 7000 подвидови. Појавата и нумеричкиот однос на видовите го сочинуваат индивидуалниот профил, така да се каже, личен отпечаток од прст, на личност.

Патрик О. Браун и Чана Палмер од Медицинскиот факултет на Универзитетот Стенфорд во Калифорнија испитуваа како настанува индивидуалното бактериско општество. За да го направат ова, тие редовно ги анализирале бактериите во примероците на столицата од 14 бебиња од раѓање до двегодишна возраст. Бидејќи штом бебето се роди од стерилната средина во матката, бактериите од различни родови и видови ја освојуваат сеуште комплетно подлогата. Се покажа дека секое бебе има многу личен состав од самиот почеток, кој иако се менуваше со текот на времето, секогаш задржуваше непогрешливо индивидуален профил.

Паралелните флуктуации во појавата и исчезнувањето на одделни видови кај дизиготни двојки близнаци сугерираа дека генетиката и случајниот контакт со различни средини играат улога во колонизацијата. Првите имигранти доаѓаат од акумулацијата на бактерии кај мајката, што е прикажано со споредби со примероци од нивната вагина, столица и мајчино млеко. По околу една година, сите бебиња имаа релативно сличен профил, станувајќи се повеќе и повеќе сличен на оној на типично општество за возрасни бактерии. Преминувањето на цврста храна претставува јасна точка на пресврт од бебешко-бактериско општество во типична цревна флора за возрасни. На овој начин, бактериите идеално се прилагодуваат на условите во цревата, а сепак останува индивидуален профил, но и сличности меѓу нив Членовите на семејството постојат со години. Последното го покажуваат резултатите од неодамна објавената студија со 31 монозиготни и 23 дизиготни возрасни близнаци и нивните мајки.

Истражувачите од групата на Jeефри Гордон на Универзитетот во Вашингтон во Сент Луис успеале да покажат дека цревната флора помеѓу членовите на семејството е повеќе слична од онаа меѓу неповрзани луѓе. Сличноста помеѓу идентични близнаци беше најголема, онаа помеѓу дигиготи само малку помала и таа кај мајките нешто поголема. Ова може да сугерира дека генетиката има помало влијание од заедничката средина, бидејќи иако идентични близнаци делат 100 проценти од гените, а дизиготите само околу 25%, сличностите помеѓу бактериските друштва кај идентичните близнаци биле само малку поголеми. Меѓутоа, ако некој ги земе предвид резултатите од другите истражувачки групи на оваа тема, сè уште нема единствена слика.

Цревната флора влијае на тежината

Во неколку студии, истражувачите од групата Гордон успеаја да покажат дека исхраната има силно влијание врз структурата на цревната флора. Научниците веќе неколку години го истражуваат влијанието на бактериите врз искористеноста на енергијата кај глувците и луѓето и, меѓу другото, покажаа дека бактериите ја зголемуваат апсорпцијата на молекулите на шеќер во цревата. Покрај тоа, се чини дека тие го промовираат навлегувањето на масни киселини во масните клетки преку комплициран и сè уште не разбран механизам. На овој начин, многуте бактерии му помагаат на неговиот домаќин подобро да ја искористи храната што ја јаде. И кај глувците и кај луѓето, околу 90 проценти од цревната флора се состои од бактериски видови од 2 од околу 70 постоечки поделби на бактерии, фирмикутите и бактериодетите. И, како што истражувачите можеа да покажат, диетата има големо влијание врз тоа кои видови на бактерии се претежно во цревата.

Глувците кои биле ставени на типична западна диета богата со маснотии и јаглени хидрати, покажале промени во цревната флора за неколку недели. Типично, некои членови на одредена класа на поделбата Firmicutes, моликутите, не се особено чести кај цревата на глувците. Сепак, по промената на исхраната, тие станаа значително почести. Во исто време, претставниците на Бактериодетите беа инхибирани. Истражувачите, исто така, забележале акумулација на часови Моликути кај луѓе во врска со дебелината. Сепак, откако овие луѓе беа ставени на диета, тие изгубија тежина и во исто време цревната флора се нормализира. Едно лице може да ја промени структурата на неговата цревна флора преку диета.

Но, самите бактерии исто така можат да имаат силно влијание врз домаќинот: Тие можат да имаат директно влијание врз неговата тежина. Истражувачите го покажаа ова со целосно пресадување на бактериите од глувци кои со недели се хранеле со висока енергетска храна во тенки глувци кои немале сопствена цревна флора, бидејќи биле одгледувани во апсолутно стерилни услови. Иако тенки глувци одржувале нормална исхрана, тие по трансплантацијата станале дебели, значително повеќе од глувците кои добиле цревна флора од глувци со нормална тежина. Како што истражувачите можеа да покажат, се чини дека ова се должи на фактот дека видовите бактерии кои се почести кај масните глувци ги претвораат несварливите влакна во лесно сварливи масни киселини многу поефикасно отколку оние кај тенки глувци. Индивидуалното бактериско општество има одлучувачко влијание врз тоа колку енергија глувчето добива од храната.

Гените се вообичаени

Истите истражувачи неодамна пронајдоа докази дека ваквите метаболички разлики се контролираат од геномот донесен од цревните бактерии и дека постојат поголеми сличности помеѓу две лица на ниво на геном отколку на ниво на вид. За да го направат ова, во гореспоменатата студија, тие ја испитале таксономската и генетската поставеност на бактериите во примероците на столицата од 31 монозиготни и 23 дизиготни близнаци, кои биле или дебели или и слаби, и нивните мајки. Како што се испостави, разновидноста на бактериските видови беше јасно ограничена во однос на дебелината. Очигледно, прекумерната количина на храна доведува до намалена разновидност во цревната флора.

Но, сега истражувачите сакаа да знаат дали постои заеднички именител кај сите индивидуи, т.е. одредени видови или бактериски гени кои се секогаш застапени. За да го направат ова, тие го анализирале целиот геном на бактериите, т.н. микробиом, во примероци на столица од 18 лица - 3 дебели и тенки парови близнаци и нивните мајки. Анализата покажала дека всушност имало повеќе сличности на ниво на ген отколку на ниво на вид. Значи, се чини дека различните видови бактерии со исти гени извршуваат многу слични функции во цревата. Кога истражувачите потоа ги споредиле микробиомите на дебелите луѓе со оние на слабите, откриено е дека одредени бактериски гени се значително почести кај дебелите луѓе, особено кај оние што ги распаѓаат јаглехидратите.

Генетскиот состав на бактериите одредува колку едно лице ефикасно ја користи својата храна. На овој начин, едно лице може да користи диета за да контролира кои видови или кои бактериски гени се почести во цревата, а тие за возврат влијаат на тоа колку енергија троши лицето. Како точно се случуваат овие интеракции помеѓу бактериските и човечките клетки во човечкиот суперорганизам и дали овие ефекти можат да се користат покрај диетата, сè уште не е познато. Сепак, дополнителното знаење и можните апликации може да се претворат во профитабилен бизнис во добро хранено општество со оглед на зголемувањето на здравствените трошоци.