Чтобы пролить свет на роль этих бактерий, группа исследователей во главе с доцентом Массачусетского технологического института Эриком Альмом недавно проследила колебания бактериальных популяций двух субъектов исследования в течение целого года. Результаты, описанные в выпуске журнала Genome Biology от 25 июля, предполагают, что, хотя эти популяции довольно стабильны, они подвергаются ежедневным колебаниям в ответ на изменения в диете и других факторах.
«В любой день количество одного вида может измениться во много раз, но через год этот вид останется на том же среднем уровне», — говорит Альм, доцент кафедры биологической и экологической инженерии Карла Ван Тасселя. Автор статьи. «В значительной степени основным фактором, который, как мы обнаружили, объясняет эти различия, была диета».
Альм и Лоуренс Дэвид, доцент Университета Дьюка и ведущий автор статьи, начали исследование в 2009 году, примерно в то же время, когда Национальные институты здравоохранения запустили проект «Микробиом человека» — попытку проанализировать состав бактериальных сообществ, обнаруженных в люди, включая кишечник, а также другие органы, такие как кожа, носовые ходы и рот.По словам Алма, существует несколько тысяч штаммов бактерий, которые могут населять кишечник человека, но только несколько сотен из них встречаются у каждого конкретного человека. В течение одного года оба участника исследования собирали ежедневные пробы стула, чтобы можно было измерить популяции бактерий. Они также использовали приложение для iPhone, чтобы отслеживать такие факторы образа жизни, как диета, сон, настроение и упражнения, создавая огромное количество данных.
Анализ этих данных показал, что диетические изменения могут вызывать ежедневные колебания в популяциях различных штаммов бактерий. Например, увеличение количества клетчатки коррелировало с увеличением популяций Bifidobacteria, Roseburia и Eubacterium rectale. Четыре штамма, включая Faecalibacterium prausnitzii, который участвует в защите от воспалительных заболеваний кишечника, коррелировали с употреблением цитрусовых.Во время исследования каждый из двух субъектов пережил событие, которое резко изменило микробиом кишечника.
Субъект B испытал пищевое отравление, вызванное сальмонеллой, а субъект A отправился в развивающуюся страну, где в течение двух недель страдал от диареи.Во время заражения Субъекта Б количество сальмонелл увеличилось с 10 процентов кишечного микробиома до почти 30 процентов. В то же время практически исчезли популяции бактерий типа Firmicutes, которые считаются полезными для здоровья человека. После того, как субъект выздоровел, количество Firmicutes увеличилось примерно до 40 процентов от общего микробиома, но большинство штаммов отличалось от тех, что присутствовали изначально.
«На самом деле не было общего изменения в уровне Firmicutes. Уровни сильно различаются от человека к человеку, но что бы ни случилось с человеком, который поддерживает определенный уровень, способен пережить такое огромное оскорбление. На этом уровне это действительно интересный исследовательский вопрос », — говорит Альм, добавляя, что ответ может заключаться в диетических различиях.Во время поездки у субъекта А также наблюдались серьезные нарушения микробиома, но после возвращения в Соединенные Штаты микробиом вернулся в норму.
В отличие от выздоровления Субъекта Б от пищевого отравления, популяции Субъекта А вернулись к своему первоначальному составу.Теперь исследователи планируют выяснить, почему популяции микробиома, как правило, возвращаются к среднему значению, специфичному для отдельного хозяина, после того, как они значительно увеличились или уменьшились.
Они также планируют изучить, как иммунная система реагирует на изменения в микробиоме, измеряя ежедневные изменения уровней цитокинов и гормонов. Чтобы облегчить такие последующие исследования, они также работают над носимыми датчиками, которые будут собирать большую часть необходимых данных с меньшими усилиями, требующимися от субъектов.
Конечная цель, говорит Альм, — собрать данные от отдельных пациентов, которые можно было бы проанализировать для создания персонализированной системы мониторинга для людей, страдающих воспалительными заболеваниями кишечника или другими заболеваниями, склонными к периодическим обострениям. Такая система может определять, когда кто-то приближается к обострению, и рекомендовать диетические изменения, которые могут помочь избежать этого.