A baktériumok segítenek a növekedésben
- Retweet
- Nyomtatni
- Küld
Jelenleg számos olyan tanulmány létezik, amelyek a bél mikrobiota és gazdája közötti szimbiotikus kapcsolatot mutatják be. A rezidens bélbaktériumok változatossága és stabilitása létfontosságú az anyagcseréhez, amely közvetlenül kapcsolódik az étrendhez. Ebben az értelemben az alacsony táplálékkal rendelkező gyermekek mikrobiájának bizonytalan fejlődést mutatnak, ami hosszú távon befolyásolja növekedésüket. A közelmúltban, legyengített növekedési egereken végzett vizsgálatok során azt figyelték meg, hogy az alultáplált gyermekek bélbaktériumai, amikor ezekhez az állatokhoz kerülnek át, nagy előnyökkel járnak számukra a nagyobb súly- és méretgyarapodás kapcsán. Ezt a jelenséget az inzulinszerű növekedési faktor magasabb fehérjetartalma is kísérte. Éppen ellenkezőleg, az alacsony tápanyag-tartalmú gyermekek mikrobiotájának csíramentes egerekbe történő átvitelénél nem volt ilyen hatás. Ezek az eredmények bizonyítékot szolgáltatnak arra vonatkozóan, hogy a mikrobiota okozati összefüggésben van az alultápláltsággal, amely potenciális célpontot jelent a közvetlen terápiás szerek számára, amelynek célja a bél mikroorganizmusainak életképességének növelése és ezáltal a gyermekek alultápláltságának leküzdése.
A gyermek alultápláltsága az öt évnél fiatalabb gyermekek halálának közel felét okozza világszerte, és a korai gyermekkorban a megfelelő táplálékbevitel helyreállítására irányuló erőfeszítések szerény eredményeket hoztak. Alternatív megoldás a bélben élő baktériumok populációjának módosítása, az úgynevezett mikrobiota, amely felelős a bél metabolikus aktivitásának modulálásáért. Valójában a gyermek alultápláltsága korábban a mikrobiotában bekövetkezett változásokkal társult. A legújabb kutatások azt is megállapították, hogy összetételét a krónikus alultápláltság módosítja. Másrészt e mikrobaközösségek módosítása egerekben javíthatja az étrenddel járó növekedési hiányt.
A születés és a 3 éves kor közötti időszak kritikus jelentőségű az emberek növekedése és fejlődése szempontjából. A betegségek eredetének évtizedes kutatásai azt mutatták, hogy a környezet hatása ebben az időszakban hozzájárulhat a patológiák kialakulásához az élet későbbi szakaszaiban. Például egy korai táplálékhiány vagy -felesleg egész életen át tartó következményekkel járhat az anyagcserére és a szív- és érrendszeri egészségre. A bél mikrobiota szubbiotikus szerepe miatt az anyagcserében úgy gondolják, hogy az összetételének megváltozása ilyen egészségügyi problémákhoz vezethet.
Az elfogyasztott étel releváns lehet annak meghatározásában, hogy mely bélmikrobák szaporodnak. Minden baktériumfaj optimális anyagcsere-környezettel rendelkezik, amely támogatja növekedését. Például a növényi rostokban gazdag étrend elősegíti az állati zsírokban gazdag étrendtől jelentősen eltérő mikrobiota kialakulását. Válaszul a mikrobiota emészthetetlen alkotórészeket, például rostot alakít olyan vegyületekké, amelyek hasznosak a bélsejtek növekedéséhez és az immunrendszer egészséges fejlődéséhez. De mi történik a bél mikrobiotájával, ha a gyermekek alultápláltak?
Laura V. Blanton és munkatársai (doi: 10.1126/science.aad3311) kutatásai foglalkoztak ezzel a problémával. A szerzők malawi gyermekek székletmintáiból tanulmányozták a mikrobiotát, növekedési hiányossággal vagy anélkül. A normálisan növekvő gyermekek eredményeit használták fel az egészséges mikrobiota fejlődés modelljének levezetésére. Amikor a modellt a teljes kohorszon alkalmazták, a szerzők azt találták, hogy azoknak a gyermekeknek, akiknek súlygyarapodási problémáik voltak, éretlen mikrobiájuk volt általában az egészséges testsúlyúakhoz képest.
A kutatók ezt követően megvizsgálták, hogy a bél mikrobiota különbsége hozzájárulhat-e a növekedés károsodásához. Ehhez a gyermekek székletmintáiból izolált baktériumokat használták és csíramentes egerek belének kolonizálására használták fel őket, amelyekből hiányoztak a bél mikroorganizmusai. A szerzők ezután tápanyagszegény táplálékkal etették az egereket, tükrözve a tipikus malawi étrendet.
Néhány hét elteltével a növekedéskárosodott donorokból származó mikrobiotát hordozó egerek (növekedési retardált egerek) lényegesen kisebb súlyt kaptak, mint az egészséges gyermekekből származó mikrobiotával rendelkező kontrollcsoport. Ha azonban a két csoportot ugyanabban a ketrecben helyezték el, akkor a kontroll mikrobái gyorsan áthelyezhetők az elakadt egerekbe, helyreállítva ezzel az állatok súlyát. A kutatók ezt a hatást két baktériumfajnak tulajdonították: a Ruminococcus gnavus törzsnek és a Clostridium symbiosumnak. Csíramentes egerekbe juttatva, a növekedést gyengített donor mikrobiotával együtt ezek a fajok erőteljes súlygyarapodást eredményeztek (1. ábra).
1. ábra: Segítség egészséges bélből.
Különböző kutatások elemezték, hogy a bélbaktériumok változásai hogyan befolyásolják a gyermekek növekedését. a, Fiatal egerek, akiknek a belét egészséges malawi gyermekek mikrobiotája gyarmatosítja, jelentős súlygyarapodást tapasztalnak, még akkor is, ha tápanyag-szegény étrendet fogyasztanak velük. Ez a súlygyarapodás részben az inzulinszerű növekedési faktor megnövekedett termelésének tudható be, amelyet a mikrobiota egyes komponenseinek jelenléte elősegít. b, ezzel szemben a növekedési problémákkal küzdő gyermek mikrobiotáját hordozó egerek nem híznak. c, két mikrobiális faj bevezetésével, amelyek elősegítik a növekedést a kolonizációs stádiumban, vagy kiegészítve az állatok étrendjét cukrokkal, úgynevezett szialilezett tejoligoszacharidokkal, vissza lehet állítani a súlygyarapodást egészséges szintre.
Annak érdekében, hogy jobban megértsék, hogyan segíti elő az R. gnavus és a C. symbiosum a növekedést, Blanton és munkatársai tömegspektrometriával vizsgálták az egerek ürülékét és máját. Az aminosavak lebomlásából származó melléktermékek szintje alacsonyabb volt a visszaállított súlygyarapodású egerek szerveiben, mint az elakadt állatoké. A szerzők azt javasolták, hogy mindkét faj hozzáadása módosítsa az állatok anyagcseréjét, amihez hozzátartozik az aminosavak lebontása a növekedés és a sovány tömeg termelése révén.
Egy második publikációban (Science. 2016 Feb 19; 351 (6275): 854-7) Martin Schwarzer és munkatársai további nyomokat szolgáltattak arra vonatkozóan, hogy a mikrobiota miként stimulálhatja rendszeresen a növekedést korai életkorban. A szerzők összehasonlították a normál fiatal egerek növekedését a mikroorganizmus-mentes egerek növekedésével, megmutatva, hogy a mikrobiota jelenléte nagy mennyiségű inzulinszerű növekedési faktor termelésével elősegítette a növekedést. Ha az egereket alacsony tápanyagtartalmú környezetbe helyezték, akkor ennek a fehérjének a mikrobiális stimulálása részben csökkenti a növekedési hiányt. Nem minden baktériumtörzs képes ilyen módon elősegíteni a növekedést: az egyik faj, a Lactobacillus plantarum különböző törzsei eltérő hatással voltak a növekedésre. Ezek az adatok rávilágítanak arra a tényre, hogy mindegyik mikroorganizmus eltérő módon hat kölcsönhatásba gazdájával, ami arra utal, hogy az egerekben a baktériumok jótékony hatása emberben nem replikálódhat.
Egy harmadik vizsgálatban (Cell. 2016 Feb 25; 164 (5): 859-71) Charbonneau és munkatársai bizonyítékot szolgáltattak arra, hogy a specifikus törzsek tenyésztése nem az egyetlen módja a mikrobiota-függő növekedés serkentésének. A szerzők táplálkozási problémákkal küzdő gyermekek anyáinak tejét tanulmányozták, és megállapították, hogy a tejükben általában alacsonyabb mennyiségű oligoszacharid, egy speciális cukor található. Ezek a molekulák érdekesek, mivel az emberi tejben bőségesen vannak, a tehéntejben azonban nem. Annak megvizsgálására, hogy az oligoszacharidok rendelkeznek-e előnyös tulajdonságokkal az értékelt paraméter szempontjából, a szerzők elakadt növekedési egereket állítottak elő Blanton és munkatársaihoz hasonló kísérleti stratégia alkalmazásával. A szialilezett oligoszacharidokból álló tej bevezetése a legyengült növekedésű állatok étrendjébe jelentősen megnövelte a súlyukat, míg más típusú cukorral történő kiegészítés vagy az egerek kolonizálatlan béllel történő kezelése nem eredményezett ilyen előnyt.
A többi vizsgálattal ellentétben Charbonneau és munkatársai a tejoligoszacharidok jótékony hatásait nem tulajdonították egy adott mikroorganizmusnak. A cukrok hozzáadásával csak a keményítő anyagcseréjében és más folyamatokban részt vevő mikrobiális gének transzkripcióját sikerült növelni. A szerzők arra a következtetésre jutottak, hogy az ebből eredő növekedést számos komplex kölcsönhatás okozta az egész mikrobiális közösségben. Az interakciók mögött álló konkrét mechanizmusokat azonban még meg kell határozni.
Bibliográfiai forrás
Mikrobiom: billióért eszik
Derrick M. Chu és Kjersti Aagaard
Szülészeti és Nőgyógyászati Osztály, Baylor College of Medicine, Houston, Texas 77030, USA