Biliony bakterii, które zamieszkują Twoje ciało – zwane łącznie mikrobiomem – wydają się być dla Ciebie unikalne, niczym odcisk palca. Taki jest wniosek ze szczegółowego badania mikrobiomu jelit, jamy ustnej, nosa i skóry 86 osób.

W ciągu sześciu lat w mikrobiomie każdej osoby najlepiej utrzymywały się bakterie, które były najbardziej charakterystyczne dla danej osoby, a nie te wspólne dla całej populacji.

„Nasze wyniki podkreślają pogląd, że każdy z nas ma w organizmie zindywidualizowane mikrobiomy, które są dla nas wyjątkowe” – powiedział dr Michael Snyder, lekarz medycyny Stanford W. Ascherman, profesor genetyki FACS i dyrektor Stanford Center for Genomics and Personalized Medycyna. „Twoja genetyka, dieta i układ odpornościowy kształtują ten ekosystem”.

Nowe badanie, prowadzone przez Snydera we współpracy z biologiem z Jackson Laboratory, Georgem Weinstockiem, który zmarł w 2023 r., było częścią projektu Integrative Human Microbiome Project Narodowego Instytutu Zdrowia i zostało opublikowane 12 marca w czasopiśmie Gospodarz komórkowy i mikrob.

Badanie wykazało również kilka korelacji między mikrobiomem a zdrowiem: na przykład osoby chore na cukrzycę typu 2 wykazywały mniej stabilny i mniej zróżnicowany mikrobiom.

„Uważamy, że wraz z insulinoopornością zmienione lipidy, białka i inne metabolity we krwi zmieniają rodzaj składników odżywczych dostępnych dla mikrobiomu i wpływają na rozwój tych bakterii” – powiedział dr Xin Zhou, doktor habilitowany w dziedzinie genetyki i główny autor artykułu.

Śledzenie długoterminowe

Naukowcy zaczęli ostatnio doceniać rolę ludzkiego mikrobiomu w zdrowiu i chorobie. Jednak ogromne rozmiary mikrobiomu – około 39 bilionów drobnoustrojów w ciele przeciętnego człowieka – oraz fakt, że może się on stale zmieniać, utrudniają jego badania. Badacze mieli trudności z ustaleniem, czy istnieje jeden idealny skład mikrobiomu i czy zmiana składu drobnoustrojów może złagodzić chorobę.

Snyder, Zhou i ich współpracownicy postanowili śledzić mikrobiomy ludzi przez okres do sześciu lat, aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób drobnoustroje w organizmie człowieka zmieniają się w przypadku krótkich infekcji lub wystąpienia chorób przewlekłych. Co kwartał pobierali próbki mikrobiomu ze stolca, skóry, ust i nosa od 86 osób w wieku od 29 do 75 lat. Jeśli uczestnicy cierpieli na chorobę układu oddechowego, otrzymali szczepionkę lub przyjmowali antybiotyk, w ciągu pięciu tygodni pobierano dodatkowe trzy do siedmiu próbek. Każdą próbkę mikrobiomu poddano sekwencjonowaniu genetycznemu w celu ujawnienia zawartych w niej bakterii.

Jednocześnie badacze zebrali mnóstwo innych danych klinicznych na temat zdrowia uczestników, aby zbadać, w jaki sposób różne czynniki korelują ze zmianami w mikrobiomie.

W sumie badacze przeanalizowali 5432 próbki biologiczne i wygenerowali 118 124 374 pomiarów.

„Badanie drobnoustrojów z różnych miejsc ciała przez tak długi okres czasu pozwoliło nam po raz pierwszy spojrzeć na cały mikrobiom jako na pojedynczy, płynny system” – powiedział Snyder.

Skoncentruj się na stabilności

Potwierdzając ustalenia z poprzednich badań, nowe badanie ujawniło kilka bakterii, które często występowały w mikrobiomach zdrowych ludzi, a także wyraźną zmianę w mikrobiomie ludzi podczas infekcji i innych chorób. Jednak o wiele bardziej wymowna niż poszczególne typy bakterii była stabilność mikrobiomu. W okresach zdrowia mikrobiom człowieka rzadko ulegał drastycznym zmianom. Podczas infekcji lub rozwoju cukrzycy liczba bakterii tworzących mikrobiom ulega większym wahaniom.

„Odkryliśmy, że kiedy dopada nas przeziębienie, następuje tymczasowa zmiana w mikrobiomie; staje się bardzo rozregulowane” – powiedział Zhou. „W przypadku cukrzycy ten podpis jest taki sam pod wieloma względami, z tą różnicą, że jest raczej długotrwały, a nie tymczasowy”.

Kiedy badacze skupili się na tym, które drobnoustroje najprawdopodobniej zmieniają się na przestrzeni lat, ze zdziwieniem odkryli, że bakterie najbardziej charakterystyczne dla danego osobnika są najbardziej stabilne.

„Wiele osób podejrzewałoby, że bakterie, którymi się dzielimy, będą najważniejsze, a zatem najbardziej stabilne” – powiedział Snyder. „Odkryliśmy coś zupełnie przeciwnego — mikrobiom osobisty jest najbardziej stabilny. Sugeruje to ponadto, że nasz osobisty mikrobiom, inny niż osobisty mikrobiom wszystkich innych osób, jest integralną częścią naszego zdrowia. Ma to sens, ponieważ wszyscy mają inne zdrowe wartości wyjściowe”.

Dane przyniosły kolejną niespodziankę: mikrobiomy w różnych miejscach ciała były ze sobą silnie powiązane. Chociaż obecne są różne typy bakterii, gdy zmienia się mikrobiom jednego obszaru ciała, inne również się zmieniają. Jeśli na przykład bakterie w nosie zmienią się na początku infekcji dróg oddechowych, drobnoustroje jelitowe, jamy ustnej i skóry również szybko zaczną się zmieniać. Kiedy bakterie jelitowe zmieniają się wraz z cukrzycą, zmieniają się także bakterie na skórze, ustach i nosie.

Połączenia ze zdrowiem

Na podstawie próbek krwi pobranych w trakcie badania zespół Snydera podejrzewa, że ​​układ odpornościowy jest wspólnym ogniwem łączącym drobnoustroje w różnych obszarach ciała i łączącym ogólny stan zdrowia mikrobiomu. Poziomy niektórych białek odpornościowych we krwi zmieniały się zgodnie z mikrobiomem. Ponadto lipidy – tłuszcze we krwi – również powiązano ze zmianą stabilności mikrobiomu, co w pewnym stopniu wyjaśnia związek z cukrzycą.

Grupa wskazała kilka czynników środowiskowych, które odegrały rolę w kształtowaniu mikrobiomu: Mikroorganizmy zmieniały się w sposób przewidywalny wraz z porami roku, na przykład prawdopodobnie ze względu na zmieniający się poziom wilgotności i światła słonecznego, a także dostępność świeżej żywności. Jednak te czynniki środowiskowe, w tym dieta, nadal nie wyjaśniają dużej zmienności między ludźmi.

Naukowcy twierdzą, że nowe dane zamykają drzwi do poglądu, że istnieje mikrobiom będący złotym standardem, który każdy powinien starać się osiągnąć, aby zapewnić optymalny stan zdrowia.

„Zamiast tego zmierzamy w stronę koncepcji, że mamy osobisty mikrobiom, który jest niezwykle ważny dla naszego zdrowia metabolicznego i odpornościowego. Nasze zdrowie metaboliczne i odpornościowe również w ogromnym stopniu wpływa na nasz mikrobiom – wszystko jest ze sobą powiązane.

Mikrobiom różni się znacznie między ludźmi” – powiedział Snyder. „Sposób, w jaki go karmisz i na co jest narażony, prawdopodobnie ma duży wpływ na twoje zdrowie i wciąż musimy to dopracować na wiele sposobów”.

Odniesienie: Zhou X, Shen X, Johnson JS i in. Profilowanie podłużne mikrobiomu w czterech miejscach ciała ujawnia stabilność rdzenia i zindywidualizowaną dynamikę zarówno w zdrowiu, jak i w chorobie. Mikrob gospodarz komórkowy. 2024. doi: 10.1016/j.chom.2024.02.012

Ten artykuł został ponownie opublikowany z poniższego materiały. Uwaga: materiał mógł zostać zmieniony pod względem długości i treści. Aby uzyskać więcej informacji, skontaktuj się z cytowanym źródłem.