Znajdź zawartość

Dokonany w ostatniej dekadzie postęp w dziedzinie rekonstrukcji i sekwencjonowania starego DNA daje nam wgląd w niedostępne wcześniej aspekty przeszłości. Ostatnim niezwykłym osiągnięciem w tej dziedzinie jest badanie mikrobiomu jamy ustnej prehistorycznych ludzi. Mikrobiomu, który wskutek radykalnej zmiany diety i stosowania antybiotyków jest u współczesnych ludzi zupełnie inny od tego, z którym ewoluowaliśmy przez dziesiątki i setki tysięcy lat. Opisanie prehistorycznego mikrobiomu pozwoli nam nie tylko lepiej poznać warunki, w jakich żyli nasi przodkowie ale może też przyczynić się do opracowania nowych metod leczenia. Dzięki rekonstrukcji dawnego mikrobiomu możemy dowiedzieć się, jakie funkcje odgrywał on w przeszłości i co w międzyczasie straciliśmy. Naukowcy z Niemiec, USA, Hiszpanii i Meksyku zbadali kamień nazębny 12 neandertalczyków i 52 ludzi współczesnych, którzy żyli w okresie od 100 000 lat temu do czasów obecnych. Dzięki słabej higienie jamy ustnej w odkładającym się kamieniu nazębnym zachował się interesujący naukowców materiał. Jego zbadanie nie było łatwe. Współautorka badań, Christina Warinner i jej zespół przez niemal 3 lata dostosowywali dostępne narzędzia do sekwencjonowania DNA oraz programy komputerowe do pracy z fragmentami, jakie udaje się pozyskać z prehistorycznego materiału. Ich praca przypominała układanie wymieszanego stosu puzzli, na który składały się puzzle z różnych zestawów, a część z nich całkowicie zniknęła. Naukowcom zależało na sukcesie, gdyż wiedzieli, że w tym stosie znajdą nieznane dotychczas informacje. Jesteśmy ograniczeni do badań obecnie istniejących bakterii. Całkowicie ignorujemy DNA z organizmów nieznanych lub takich, które prawdopodobnie wyginęły, mówi Warinner. W końcu udało się pozyskać fragmenty kodu genetyczne ze szczątków 46 badanych ludzi. Kamień nazębny to idealne miejsce do poszukiwania dawnych mikroorganizmów. Bez regularnego mycia zębów zostają w nim bowiem uwięzione resztki pożywienia i innej materii organicznej. Zostają one zamknięte w kamieniu i są w ten sposób chronione przed zanieczyszczeniem, gdy ciało się rozkłada. To idealne miejsce do poszukiwania niezanieczyszczonych próbek. Badacze znaleźli w ustach badanych osób bakterie z rodzaju Chlorobium. Ich współcześni kuzyni korzystają z fotosyntezy i żyją w stojącej wodzie w warunkach beztlenowych. Nie spotyka się ich w ludzkich ustach. Wydaje się, że zniknęły stamtąd przed 10 000 lat. Naukowcy przypuszczają, że Chlorobium albo trafiło do mikrobiomu ust paleolitycznych ludzi wraz z pitą przez nich wodą z jaskiń lub też było stałym elementem mikrobiomu przynajmniej niektórych z nich. Jednak sama rekonstrukcja materiału genetycznego bakterii to nie wszystko. Na podstawie DNA możemy odgadywać, z jakich białek zbudowana była bakteria, ale już niekoniecznie to, jakie molekuły były przez te białka wytwarzane. Dlatego też naukowcy wyposażyli Pseudomonas protegens w parę prehistorycznych genów z kamienia nazębnego. Okazało się, że geny te doprowadziły do wytwarzania furanów przez P. protegens. Współczesne bakterie wykorzystują furany do przesyłania sygnałów, a badania sugerują, że podobnie robiły bakterie prehistoryczne. Mimo że naukowcom udało się nakłonić współczesne bakterie do ekspresji genów bakterii prehistorycznych, to nie ma tutaj mowy o ożywianiu bakterii sprzed tysiącleci. Nie ożywiliśmy tych mikroorganizmów, zidentyfikowaliśmy za to kluczowe geny, które służyły im do wytwarzania interesujących nas molekuł, wyjaśnia Warinner. « powrót do artykułu

Istnienie dużych różnic pomiędzy mikrobiomem jelit samców i samic norki amerykańskiej było olbrzymim zaskoczeniem dla naukowców. Sugeruje to bowiem, że u mięsożerców może istnieć nierozpoznana dotychczas różnica pomiędzy obiema płciami, co z kolei ma znaczenie dla badań nad dziką przyrodą. To duże zaskoczenie, gdyż przewód pokarmowy mięsożerców jest bardzo krótki i prosty. Jest on znacznie krótszy i mniej poskręcany niż jelita zwierząt wszystko- i roślinożernych, które wyewoluowały bardziej złożony system do rozkładania materii roślinnej. A fakt, że jelita mięsożerców są tak proste oznacza,że jest mniej czasu na to, by układ odpornościowy – który różni się u samców i samic – mógł wpływać na zróżnicowanie mikroorganizmów. A mimo to widzimy znaczące różnice pomiędzy płciami u tego gatunku, mówi profesor Erin McKenney z Nort Carolina State University. Z praktycznego punktu widzenia, odkrycie to jest niezmiernie ważne dla planowania przyszłych badań, dodaje główna autorka artykuły, profesor Diana Lafferty z Northern Michigan University. Specjaliści zajmujący się badaniem dziko żyjących zwierząt mięsożernych często używają technik nieinwazyjnych, np. zbierają i badają ich odchody. Zwykle nie wiemy, czy znalezione odchody pochodzą od samca czy samicy. Nasze odkrycie oznacza, że analizowanie mikrobiomu anonimowych próbek może nie dawać nam dokładnego obrazu badanej populacji. Będziemy musieli sprawdzać płeć zwierzęcia, by prawidłowo interpretować posiadane dane, wyjaśnia Lafferty. Eksperci są zainteresowani mikrobiomem jelitowym dzikich zwierząt, gdyż na jego podstawie można ocenić zdrowie i dobrostan populacji. Możemy dzięki temu zrozumieć na przykład, jak zwierzęta reagują na zmiany środowiskowe, stwierdzają naukowcy. Jednak takie badania nastręczają wiele trudności. Uczeni zastanawiają się na przykład, czy czas i temperatura nie wpływają na skład mikroorganizmów obecnych w odchodach. Czy np. szybko zebrane odchody można porównywać z tymi, zebranymi po kilku dniach? Autorzy najnowszych badań wybrali amerykańską norkę jako modelowego mięsożercę, gdyż jest to gatunek, który można trzymać w niewoli, żywić standardową dietą, a ich jelita są podobne do jelit innych mięsożerców. W badaniu wzięło udział 5 samców i 5 samic. Wszystkie zwierzęta były w mniej więcej tym samym wieku, były zdrowe, trzymano je oddzielnie i karmiono taką samą dietą. Odchody były zbierane natychmiast po ich wydaleniu. Każda próbka była dzielona na dwie części. Jedną część przechowywano w temperaturze poniżej temperatury zamarzania, drugą zaś w temperaturze powyżej 21 stopni Celsjusza. Codziennie, przez pięć kolejnych dni, sekwencjonowano DNA mikroorganizmów obecnych w próbkach. Naukowców czekały dwie niespodzianki. Pierwszą z nich było spostrzeżenie, że ani czas ani temperatura nie powodowały znaczących zmian w mikrobiomie. To dobra wiadomość. Kilkudniowe odchody wciąż dostarczają dokładnych informacji umożliwiających ocenę składu mikrobiomu zwierzęcia, mówi McKennedy. Drugą niespodzianką było zaś zauważenie dużej różnicy pomiędzy mikrobiomem samców i samic. Obie płci nie tylko mają w jelitach różne gatunki bakterii, lecz także te gatunki, które są dla nich wspólne, różnią się wielkością populacji. Naukowcy nie wiedzą, co jest przyczyną tych różnic. Większość z obecnych badań nad mikrobiomem było robionych na wszystko- i roślinożercach. Nas interesuje mikrobiom mięsożerców. Sądziliśmy, że u tych zwierząt jest on bardzo prosty. Okazuje się, że tak nie jest, dodaje Lafferty. Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach Journal of Mammalogy. « powrót do artykułu

Utrata różnorodności jelitowej flory bakteryjnej grozi poważnymi konsekwencjami, w tym chronicznymi chorobami. Niewiele jednak wiemy o tym, jak wyglądały mikrobiomy ludzi żyjących w epoce przedprzemysłowej. Wiemy natomiast, jak olbrzymią rolę odgrywa prawidłowy mikrobiom. Tymczasem autorzy najnowszych badań donoszą, że w ostatnim tysiącleciu doszło do poważnego „wymierania” w ludzkim mikrobiomie. Już wcześniejsze badania wykazały, że społeczeństwa przemysłowe charakteryzuje zarówno mniejsze zróżnicowanie mikrobiomu jak i większe występowanie chorób chronicznych, jak cukrzyca czy otyłość. Dlatego też międzynarodowy zespół naukowy, w skład którego wchodzili specjaliści m.in. z Uniwersytetu Harvarda czy Instytutu Historii Człowieka im. Maxa Plancka, postanowił porównać skład genomu ludzi współczesnych z osobami, żyjącymi przed 1000-2000 lat. Dotychczas próby rekonstrukcji mikrobiomu ludności sprzed epoki przemysłowej polegały na porównywaniu próbek odchodów współczesnych społeczności zbieracko-łowieckich ze współczesnymi społecznościami przemysłowymi. Badania takie pokazują, że społeczności łowiecko-zbierackie mają znacznie bardziej zróżnicowany mikrobim, a uboższy mikrobiom społeczności przemysłowych jest powiązany z występowaniem chorób cywilizacyjnych, jak np. alergie czy cukrzyca. Jednak badania takie nie dawały odpowiedzi na pytanie, jak bardzo mikrobiom współczesnych łowców-zbieraczy jest podobny do mikrobimu ludzi sprzed epoki przemysłowej. Autorzy nowych badań dysponowali 8 dobrze zachowanymi niezanieczyszczonymi próbkami kału, datowanymi na lata 0–1000 n.e. Udało im się nie tylko wyizolować z nich genom bakterii, ale odróżnić też genom mikroorganizmów, które mieszkały w jelitach od tych, które znajdowały się w glebie i migrowały do odchodów. W ten sposób uzyskali 181 genomów, które zarówno pochodziły sprzed wieków, jak i jelit ludzi. Okazało się, że wiele z obecnych w koprolitach bakterii jest podobnych do bakterii z mikrobiomu współczesnych łowców-zbieraczy, a wśród nich są gatunku powiązane z dietą bogatą w błonnik. Jednak zauważono też spore i bardzo ważne różnice. Po pierwsze bakterie z koprolitów nie zawierały markerów antybiotykooporności. Po drugie zaś, mikrobiom ludzi żyjących 1000 i 2000 lat temu był znacznie bardziej zróżnicowany, niż współczesnych łowców-zbieraczy, nie mówiąc już o mikrobiomie społeczeństw przemysłowych. Mieliśmy zaledwie 8 próbek z ograniczonego geograficznie i czasowo obszaru, a i tak aż 38% mikroorganizmów było nam nieznanych, mówi Aleksandar Kostic z Harvard Medical School. Różnice są naprawdę duże. Na przykład bakterie z rodzaju Treponema nie występują w mikrobiomie osób z krajów uprzemysłowionych i rzadko występują u współczesnych łowców-zbieraczy. Były natomiast obecne w każdej próbce koprolitów. To sugeruje, że nie chodzi tutaj wyłącznie o zmiany diety, mówi Kostic. Uczony ma nadzieję, że w przyszłości uda się określić, w jaki sposób i dlaczego doszło do zniknięcia tych i innych bakterii z ludzkiego mikrobiomu. Co więcej, obecne badania potwierdzają to, co właśnie zauważyła Christine Warinner, genetyk z Uniwersytetu Harvarda. Jest ona współautorką obecnych badań, a przed kilkoma dniami opublikowała inne badania, w których informuje, że na zębach neandertalczyków i wczesnych H. sapiens znalazła mikroorganizmy, których dotychczas nie znano. Badania takie pokazują, że u ludzi na całym świecie doszło do zmiany mikrobimu. Współczesne społeczności nieprzemysłowe, w tym ich mikrobiomy, nie powinny być uważane za dobre przybliżenie do badania naszych przodków, mówi genetyk Mathieu Groussin z Massachusetts Institute of Technology. Badania te pokazują, że jeszcze w niedalekiej przyszłości nasze organizmy były zasiedlone przez znacznie bardziej zróżnicowane społeczności mikroorganizmów i mogły nie mieć czasu, by dostosować się do ich braku. « powrót do artykułu

Wirusy to najbardziej rozpowszechnione jednostki biologiczne na Ziemi. Z badań Wellcome Sanger Institute i European Bioinformatics Institute dowiadujemy się, że w jelitach ludzi żyje aż 140 000 gatunków wirusów. Ponad połowa z nich była dotychczas nieznana nauce. Badania przeprowadzono na 28 000 próbek mikrobiomu pobranych od ludzi w różnych częściach świata. Liczba i różnorodność wirusów zaskoczyły naukowców. Dokładniejsze scharakteryzowanie wirusów pozwoliło na stworzenie Gut Phage Database (GPD), która zostanie udostępniona i będzie ważnym narzędziem dla specjalistów badających zarówno mikrobiom jelit, jak i jego wpływ na ludzkie zdrowie. Nie od dzisiaj wiadomo, że pod wpływem mikrobiomu matka może odrzucić nowo narodzone dziecko, może rozwinąć się rak piersi, że mikrobiom wpływa na pracę układu odpornościowego, a jego zmiany prowadzą do zaburzeń snu i podwyższonego ciśnienia. Autorzy najnowszych badań zauważają, że większość zidentyfikowanych przez nich gatunków wirusów zamieszkujących ludzki przewód pokarmowy, to  wirusy, których materiałem genetycznym jest DNA, zatem materiał inny niż ten u większości znanych przeciętnemu człowiekowi patogenów jak SARS-CoV-2 czy Zika, które są wirusami RNA. Po drugie, badane próbki pochodziły od osób zdrowych, u których nie występowała żadna wspólna choroba. To fascynujące przekonać się, jak wiele nieznanych gatunków wirusów żyje w naszych jelitach oraz spróbować odnaleźć związki pomiędzy nimi jak i pomiędzy nimi, a ludzkim zdrowiem, mówi doktor Alexandre Almeida. Naukowcy odkryli przy okazji drugi najbardziej rozpowszechniony klad wirusów. Klady są to grupy organizmów mające wspólnego przodka. Nowo odkryty klad został nazwany Gubaphage. Liczebnością ustępuje on tylko kladowi crAssphage, odkrytemu w 2014 roku. Oba te klady wirusów wydają się infekować te same typy bakterii zamieszkujących nasze jelita. Jednak bez dalszych badań trudno określić, jaką rolę w mikrobiomie odkrywają Gubphage. Stworzona dzięki nowym badaniom baza GPD zaweira informacje o 142 809 genomach wirusów. « powrót do artykułu

Im więcej dowiadujemy się o mikrobiomie, czyli mikroorganizmach żyjących w naszym ciele, tym bardziej okazuje się, jak ważną rolę one odgrywają. Naukowców szczególnie zaś interesuje wpływ mikrobiomu jelit na mózg. Grupa pracująca pod kierunkiem naukowców z Salk Institute odkryła właśnie pewien szczep Escherichia coli, który – gdy znajdzie się w jelitach samicy myszy – powoduje, że matka odrzuca swoje młode. Podczas badań, których wyniki opublikowano na łamach Science Advances, wykazano bezpośredni związek pomiędzy konkretnym mikroorganizmem a zachowaniem matki. Chociaż badania prowadzono na myszach, ich wyniki to kolejny z rosnącego zbioru dowodów wskazujących, na wpływ mikroorganizmów jelitowych na rozwój mózgu i zachowania. O ile wiemy, to pierwszy dowód wskazujący, że odpowiednia mikroflora jelit jest potrzebna do prawidłowego zachowania się matki oraz wpływa na jej związek z dzieckiem, mówi główna autorka badań profesor Janelle Ayres, dyrektor Labortorium Fizjologii Molekularnej i Fizjologii Systemów. To kolejny dowód, na istnienie związku pomiędzy mózgiem a mikrobiomem i że mikroorganizmy są ważnym czynnikiem wpływającym na zachowanie swojego gospodarza. Naukowcy wciąż zdobywają nowe informacje na temat wpływu mikroorganizmów na mózg. Dotychczas powiązano skład mirkobiomu jelitowego z depresją, autyzmem, zaburzeniami lękowymi i innymi problemami. Trudno jest jednak badać wpływ konkretnego szczepu bakterii na mózg. Ayers i jej zespół zajmują się badaniami nad związkiem różnych organów z mózgiem. Badają tez jak mikrobiom wpływa na różne procesy w organizmie oraz czy ma on związek z rozwojem i zachowaniem. Ostatnio naukowcy badali myszy, które miały w jelitach tylko jeden szczep E.coli. Okazało się, że gdy w jelitach myszy występował szczep O16:H48 MG1655, młode nie rozwijały się prawidłowo. Były mniejsze od młodych innych myszy, gdyż były niedożywione. Stwierdziliśmy, że zachowanie młodych jest normalne, mleko matek również jest normalne, ma prawidłowy skład i wytwarzane jest w wystarczających ilościach. Okazało się, jednak, że matki odrzucały swoje dzieci. A przyczyną był konkretny szczep E.coli znajdujący się w ich jelitach, mówi Ayers. Dalsze badania wykazały, że młode myszy od matek z E.coli O16:H48 MG1655 mogą normalnie się rozwijać, jeśli poda im się czynnik wzrostu IGF-1 lub odda matkom zastępczym, które prawidłowo o nie dbają. To dowodzi, że zaburzenia rozwoju młodych mają związek z zachowaniem matek, a nie z samymi młodymi. "Nasze badania to bezprecedensowy dowód na to, że mikrobiom jelitowy może negatywnie wpływać na zachowania matki, co z kolei zaburza rozwój jej dziecka. Okazuje się zatem, że pojawienie się prawidłowych relacji matka-dziecko nie zależy tylko od hormonów, ale że znaczącą rkolę odgrywają też mikroorganizmy zasiedlające ciało matki", dodaje jedna z autorek badań, Yujung Michelle Lee. Uczeni chcieliby się dowiedzieć, w jaki sposób bakterie wpływają na zachowanie matek. Wstępne wyniki sugerują, że mogą one mieć wpływ na poziom serotoniny, hormonu związanego z dobrostanem i poczuciem szczęścia. Bardzo trudno jest badać te związki u ludzi, gdyż ludzki mikrobiom zawiera setki gatunków bakterii. Jeśli jednak zrozumiemy, jak działa to na modelach zwierzęcych, będziemy mogli przełożyć te odkrycia na ludzi i zbadać, czy mikrobiom i jego wpływ jest taki sam, mówi Ayres. Szczep O16:H48 MG1655 został znaleziony w ludzkich jelitach. Dotychczas jednak sądzono, że nie wywiera on ani pozytywnego, ani negatywnego wpływu na organizm człowieka. « powrót do artykułu

Naukowcy z Uniwersytetu Illinois w Chicago odkryli powiązania między zaburzonym snem a podwyższonym ciśnieniem i zmianami mikroflory jelit. Wyniki ich badań ukazały się w piśmie Physiological Genomics. Zespół chciał sprawdzić, czy 28-dniowy okres zaburzonego (pofragmentowanego) snu zmieni mikrobiom jelitowy szczurów. Ponieważ szczury są zwierzętami nocnymi, eksperymenty zaprojektowano w taki sposób, by zaburzać ich sen w dzień. Wyodrębniono także grupę kontrolną, która mogła spokojnie spać. Gryzoniom mierzono ciśnienie i tętno. Badano także odchody. Pomysł na badania wziął się stąd, że kilku badaczy pracowało w służbie zdrowia, co wiązało się z dyżurami na nocną zmianę. Kiedy szczurom zaburzano sen, następował wzrost ciśnienia. Ciśnienie pozostawało podwyższone nawet wtedy, gdy zwierzęta mogły z powrotem normalnie spać. To sugeruje, że dysfunkcyjny sen upośledza organizm przez dłuższy okres - podkreśla dr Katherine A. Maki. Niepożądane zmiany nastąpiły także w przypadku mikroflory jelit. Wbrew początkowym założeniom, zmiany te nie nastąpiły jednak od razu. Takie reakcje, jak nierównowaga między różnymi rodzajami bakterii, w tym wzrost organizmów związanych ze stanem zapalnym, pojawiły się po tygodniu. Gdy kończyło się zaburzanie snu, nie obserwowano natychmiastowego powrotu do normy. Nasze badanie wskazuje na istnienie złożonego systemu [zależności] z licznymi czynnikami patologicznymi. Z artykułu możemy się dowiedzieć, że naukowcy analizowali parametry z kilku okresów: wstępnego (od dnia -4. do -1.), wczesnej fragmentacji snu (dni 0.-3.), zaawansowanej fragmentacji snu (dni 6.-13.), późnej fragmentacji snu (dni 20.-27.) oraz regeneracji/odpoczynku (dni 28.-34.). Okazało się, że mniejsza ilość snu na godzinę w czasie fragmentacji snu wiązała się ze wzrostem średniego ciśnienia tętniczego. Analizy społeczności jelitowych i metabolitów pokazały, że w fazie zaawansowanej-późnej fragmentacji snu i regeneracji liczebność domniemanych bakterii produkujących krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (ang. short-chain fatty acids, SCFA) była inna u zwierząt kontrolnych i poddawanych interwencji. Etap zaawansowanej fragmentacji snu cechowały również niższa różnorodność alfa (wewnątrz społeczności), wzrost względnej liczebności proteobakterii (Proteobacteria) czy niższy stosunek Firmicutes do Bacteroidetes. Uzyskane wyniki ujawniają zależności między fragmentacją snu, średnim ciśnieniem tętniczym i metabolomem mikroflory oraz dają pewien wgląd w powiązania między zaburzonym snem a chorobami sercowo-naczyniowymi. Ponieważ w badaniu przyglądano się wielu zmiennym, na potrzeby raportu sen REM i NREM traktowano łącznie jako sen. Dr Maki napisała w przesłanym nam mailu, że w przygotowywanym dopiero artykule analizuje bardziej szczegółowo fazy snu. Trzeba na niego jednak poczekać jeszcze parę miesięcy. Gdy zapytaliśmy, czy niższy stosunek F:B może być interpretowany jako zmiana pozytywna (z innych badań wiadomo w końcu, że wyższy stosunek F:B jest typowy dla otyłości), dr Maki odpowiedziała, że wbrew pozorom sprawa nie jest wcale prosta, gdyż na stosunek [ten] może wpływać zmiana jednej lub obu zmiennych (wzrost/spadek Firmicutes lub Bacteriodetes). W dyskusji w naszym artykule odnotowaliśmy, że badania dotyczące nadciśnienia, które zestawiały podwyższone ciśnienie ze stosunkiem F:B, wskazywały zarówno na spadki, jak i wzrosty tego stosunku. W mojej opinii stosunek F:B nie powinien więc być prosto interpretowany jako "dobry" czy "zły". Może za to być wykorzystywany jako miara oceny globalnych zmian społeczności bakteryjnej mikrobiomu jelitowego. Uważam, że kolejne badania rzucą nieco światła na to, w jakich przypadkach obniżony bądź podwyższony stosunek F:B może być wskaźnikiem stanów chorobowych. Oprócz tego [należy nadmienić], że wiele bakterii będących domniemanymi producentami SCFA pochodzi z typu Firmicutes, dlatego więc uznaliśmy spadki F:B za zmianę odzwierciedlającą ustalenia dot. spadków w zakresie niższej liczebności domniemanych producentów SCFA. W przyszłości akademicy chcą się lepiej przyjrzeć zjawiskom zachodzącym w mikrobiomie jelitowym (np. metabolitom produkowanym przez bakterie). Zespół zamierza też przeanalizować zmiany cech snu. Amerykanom zależy również na określeniu, jak długo utrzymują się zmiany dot. ciśnienia krwi i mikrobiomu. Później uczeni sprawdzą, jak ich ustalenia przekładają się na ludzi. Przez obowiązki zaburzające sen ludzie zawsze będą narażeni na problemy zdrowotne [choroby sercowo-naczyniowe]. Chcielibyśmy potrafić zmniejszyć to ryzyko, obierając na cel ich mikrobiom (za pomocą nowych terapii albo zmian dietetycznych) - podsumowuje dr Anne M. Fink. « powrót do artykułu

Dostarczanie wraz z dietą odpowiednich typów włókien jest konieczne, by mogły się rozwijać prozdrowotne bakterie mikrobiomu jelit, zauważyli naukowcy z Wydziału Medycyny Washington University. Badania prowadzono na myszach, których jelita skolonizowano ludzkim mikrobiomem. Użyto przy tym nowych technik badania całego procesu odżywiania się. Naukowcy odkryli, że istnieją włókna, które pomagają w rozwoju pożytecznych dla nas mikroorganizmów i sprawdzili, które składniki tych włókien mają tak korzystny wpływ. Opracowali również sztuczną molekułę, która działała jak czujnik pozwalający monitorować procesy zachodzące w jelitach. Jesteśmy świadkami rewolucji w naukach o żywieniu. Dysponujemy bowiem zaawansowanymi narzędziami analitycznymi, które pozwalają nam na zidentyfikowanie konkretnych molekuł wchodzących w skład pożywienia. W ten sposób tworzymy zbiory informacji na temat składników odżywczych, co daje nam możliwość zrozumienia, w jaki sposób mikroorganizmy wchodzące w skład mikrobiomu jelit wykrywają i przekształcają te składniki w potrzebne im i nam produkty. Zrozumienie, jakich składników poszukują korzystne dla naszego zdrowia bakterie jest kluczem do stworzenia pokarmów poprawiających zdrowie, mówi główny autor badań, profesor Jeffrey I. Gordon, dyrektor Edison Family Center for Genome Sciences & Systems Biology. Nie od dzisiaj wiemy, że włókna w diecie pomagają w utrzymaniu zdrowia. Jednak zachodnia dieta jest uboga w owoce, warzywa, nasiona strączkowe i pełna ziarno. Włókna zawierają olbrzymie bogactwo różnorodnych złożonych molekuł. Dotychczas jednak nie wiadomo, które ze składników włókien są wykorzystywane przez bakterie mikrobiomu i które są dla nas najbardziej korzystne. Jako, że w ludzkim genomie występuje niewiele genów związanych z rozkładaniem włókien, a z kolei bakterie mikrobiomu mają bogate zestawy takich genów, nasza zdolność do trawienia włókien jest uzależniona od bakterii. Na potrzeby najnowszych badań naukowcy przyjrzeli się 34 różnym typom włókien, które zostały im dostarczone przez koncern Mondelez International. W przeszłości koncern nosił nazwę Kraft Foods, a obecnie jest właścicielem takich marek jak Belvita, Oreo, LU, Milka, Cadbury, TUC, Toblerone czy Alpen Gold. Wśród dostarczonych włókien były i takie, które nie są wykorzystywane w produkcji żywności, jak np. skórki z warzyw i owoców czy łuski z nasion. Badania rozpoczęto od hodowli myszy w sterylnych warunkach, których jelita skolonizowano bakteriami pochodzącym z jelit zdrowego człowieka. Genom tych mikroorganizmów został zsekwencjonowany i zachowany w bazie danych. Myszy posiadające ten modelowy ludzki mikrobiom były początkowo żywione ludzką dietą zawierającą dużo tłuszczów nasyconych a mało włókien. Następnie na podstawie tej diety stworzono 144 diety zawierające różne ilości i rodzaje włókien. Naukowcy szczegółowo monitorowali wpływ tych dodanych włókien na liczbę i rodzaj bakterii w jelitach myszy oraz sprawdzali ekspresję białek kodowanych przez genomy tych bakterii. Mikroorganizmy są wspaniałymi nauczycielami. Ich geny, które reagują na różne włókna, dostarczyły nam ważnych informacji na temat rodzajów molekuł, jakie w konkretnych włóknach były wykorzystywane przez bakterie, mówi Gordon. Jeden z głównych autorów badań, doktor Michael L. Patnode, wyjaśnia: nasze analizy pozwoliły na zidentyfikowanie włókien, które w sposób selektywny wpływały na bakterie z rodzaju Bacterioides. W wyniku eksperymentów dowiedzieliśmy się, że w włóknie z groszku aktywnym składnikiem molekularnym jest pewien typ polisacharydu o nazwie arabinan, podczas gdy w pektynie pochodzącej ze skórki pomarańczy Bacterioides poszukują polisacharydu o nazwie homogalakturonan, który pomaga im w namnażaniu się. Tak szczegółowe rozróżnienie było możliwe dzięki stworzeniu sztucznych molekuł zawierających mikroskopijne szklane kule magnetyczne. Na powierzchni każdej z kul nałożono konkretny polisacharyd z włókna, który dodatkowo oznaczono fluorescencyjnym znacznikiem. Molekuły takie jednocześnie wprowadzono do jelit myszy żywionych różnymi dietami, u których występowały różnej wielkości kolonie Bacterioides. Molekuły, po przejściu przez przewód pokarmowy myszy, były zbierane i badano ilość polisacharydów, jaka pozostała na powierzchni kul. To działało jak czujnik biologiczny, który pozwalał nam sprawdzić, jak obecność różnych gatunków Bacterioides wpływa na zdolność populacji bakterii do przetwarzania różnych polisacharydów. Byliśmy też w stanie badać stopień rozkładu włókien, dodaje Patnode. Bacterioides to najliczniej występujący rodzaj bakterii w ludzkim przewodzie pokarmowym. Okazało się też, że różne rodzaje Bacterioides bezpośrednio konkurują ze sobą o dostęp do zasobów, podczas gdy inne ustępują przed sąsiadującymi koloniami. Zrozumienie tych interakcji jest bardzo ważne dla stworzenia żywności, która w optymalny sposób będzie działała na mikrobiom jelit. « powrót do artykułu

Bakterie z blaszek miażdżycowych są prozapalne. Wg naukowców, może to prowokować reakcję zapalną oraz destabilizację i pękanie blaszek, a to z kolei groziłoby zawałem. Zespół, który przedstawił uzyskane wyniki na tegorocznym kongresie Europejskiego Towarzystwa Kardiologicznego, oceniał wkład mikrobiomu w niestabilność blaszek miażdżycowych. Akademicy zebrali grupę 30 pacjentów z ostrym zespołem wieńcowym (ang. Acute Coronary Syndrome, ACS) i 10 chorych ze stabilną chorobą wieńcową. Z próbek kału wyizolowano bakterie mikroflory jelitowej. Bakterie blaszek miażdżycowych wyekstrahowano z cewnika balonowego. Porównanie mikroflory jelitowej i z blaszek miażdżycowych pokazało, że w przypadku tej pierwszej skład był heterogeniczny, z zaznaczoną obecnością Bacteroidetes i Firmicutes. Blaszki miażdżycowe zawierały zaś głównie proteobakterie i Actinobacteria o fenotypie prozapalnym. To sugeruje wybiórczą retencję prozapalnych bakterii w blaszkach miażdżycowych, co może prowokować reakcję zapalną i pękanie blaszek - podkreśla Eugenia Pisano z Polikliniki Gemelli. Analizy ujawniły także różnice mikrobiomu jelitowego pacjentów z ostrym zespołem wieńcowym i stabilną chorobą wieńcową. Osoby z ACS miały więcej Firmicutes, Fusobacteria i Actinobacteria, podczas gdy Bacteroidetes i proteobakterie były liczniejsze u pacjentów ze stabilną chorobą wieńcową. Odkryliśmy odmienny skład mikrobiomu pacjentów z ACS i stabilną chorobą wieńcową. Różne związki wytwarzane przez te bakterie mogą wpływać na destabilizację blaszki i zawał. Potrzeba dalszych badań, by sprawdzić, czy metabolity oddziałują na niestabilność blaszki - opowiada Pisano. Włoszka dodaje, że jak dotąd badania nie wykazały bezsprzecznie, że zakażenia i wynikające z nich stany zapalne są bezpośrednio zaangażowane w proces destabilizacji blaszki i zapoczątkowanie zawału; antybiotyki przeciw Chlamydophila pneumoniae nie zmniejszyły np. ryzyka zdarzeń sercowych. Choć nasze studium było niewielkie, uzyskaliśmy ważne wyniki, które "reaktywowały" twierdzenie, że przynajmniej w pewnej podgrupie pacjentów wyzwalacze zapalne mogą odgrywać bezpośrednią rolę w destabilizacji blaszki. Dalsze badania pokażą, czy i u kogo antybiotyki mogą zapobiec zdarzeniom sercowo-naczyniowym. « powrót do artykułu

Bakterie mikrobiomu wpływają na reakcję na leki. Amerykanie zidentyfikowali bakterie jelitowe, które metabolizują ponad 150 doustnych leków. Możliwe, że da się wykorzystać geny czy gatunki bakteryjne do przewidywania zdolności mikroflory jelitowej danej osoby do metabolizowania leku - podkreśla Maria Zimmermann-Kogadeeva z Uniwersytetu Yale. To pierwszy krok w kierunku zidentyfikowania biomarkerów, które pomogą lekarzom przepisywać leki, które są najbezpieczniejsze i najbardziej skuteczne dla danego pacjenta. Przez długi czas uważano, że metabolizowanie leków jest rolą wyłącznie narządów, np. wątroby. Badania metabolizmu leków zazwyczaj nie oceniają wkładu mikrobiomu. Jednak anegdotyczne przykłady leków metabolizowanych przez mikroflorę pojawiały się w ostatniej dekadzie - dodaje Andrew Goodman. By sporządzić mapę połączeń między mieszkańcami jelit i lekami, naukowcy sprawdzali, czy i jak każdy z 271 doustnych leków jest chemicznie modyfikowany przez 76 rodzajów bakterii z ludzkiego przewodu pokarmowego. Okazało się, że prawie 2/3 leków były metabolizowane przez co najmniej 1 gatunek bakterii. W dalszym etapie autorzy raportu z pisma Nature sporządzili biblioteki genetyczne wybranych bakterii metabolizujących leki. Dzięki temu można było systematycznie zidentyfikować wiele genów odpowiedzialnych za chemiczne transformacje substancji. Stwierdzono, że liczba tych genów różni się zacznie u zdrowych osób, co może wyjaśniać, czemu mikrobiomy pewnych ludzi metabolizują leki szybko, podczas gdy u innych modyfikują te same leki wolno lub wcale. Mam nadzieję, że to badanie stanowi pierwszy krok w rozumieniu wkładu mikrobiomu do metabolizmu leków - podsumowuje Goodman. « powrót do artykułu

Oznaczany jako E171 tlenek tytanu(IV) - biel tytanowa - występuje w licznych produktach, m.in. majonezie czy paście do zębów. Stykamy się z nim codziennie, a ostatnie badania naukowców z Uniwersytetu w Sydney pokazały, że wpływa on na mikrobiom i może wyzwalać różne choroby, np. raka jelita grubego i nieswoiste zapalenia jelit (ang. inflammatory bowel diseases, IBD). Celem tego badania jest pobudzenie dyskusji o nowych standardach i regulacjach, tak by zagwarantować bezpieczne wykorzystywanie nanocząstek w Australii i na świecie - podkreśla prof. Wojciech Chrzanowski. Choć nanocząstki były/są powszechnie wykorzystywane w lekach, pokarmach, ubraniach itp., możliwe ich oddziaływania, zwłaszcza długoterminowe, nadal są słabo poznane. Spożycie E171 znacząco wzrosło w ciągu ostatniej dekady. Mimo że jest dopuszczony do wykorzystywania w żywności, nie ma dostatecznych dowodów na jego bezpieczeństwo. W tym kontekście warto np. zauważyć, że 17 kwietnia Francja wprowadziła rozporządzenie, na mocy którego zakazano sprzedaży produktów zawierających E171; zakaz ma wejść w życie 1 stycznia przyszłego roku i będzie obowiązywać przez rok. Od dawna wiadomo, że skład produktów ma wpływ na fizjologię i stan zdrowia, ale rola dodatków do żywności jest słabo poznana - podkreśla Chrzanowski, ekspert od nanotoksyczności. Coraz więcej dowodów świadczy o tym, że stała ekspozycja na nanocząstki ma wpływ na skład mikroflory jelit, a ponieważ mikrobiom stoi na straży naszego zdrowia, jakiekolwiek zmiany jego funkcji mogą wpłynąć na zdrowie ogólne. Opisywane badanie prezentuje dowody, że spożycie produktów zawierających E171 (tlenek tytanu) wpływa na mikrobiom i zapalenie jelit, co może prowadzić do takich chorób, jak rak jelita grubego oraz IBD. Prof. Laurence Macia dodaje, że badania australijskiej ekipy, które prowadzono na myszach, pokazują, że tlenek tytanu(IV) wchodzi w interakcje z bakteriami z przewodu pokarmowego i upośledza pewne ich funkcje. Skutkiem tego może być rozwój różnych chorób. Twierdzimy, że spożycie E171 powinno być lepiej regulowane przez odpowiednie organy. Podczas eksperymentów na gryzoniach zauważyliśmy, że choć tlenek tytanu(IV) nie zmieniał składu mikrobiomu, wpływał na aktywność bakterii i sprzyjał ich wzrostowi w formie niepożądanego biofilmu. Biofilm to bakterie, które ściśle do siebie przywierają; jego tworzenie stwierdzono w różnych chorobach, np. w raku jelita grubego. Szczegółowe wyniki badania ukazały się w piśmie Frontiers in Nutrition. Warto przypomnieć, że niecały miesiąc temu (25 kwietnia) pisaliśmy o tym, że inny popularny dodatek do żywności - propionian, który jest szeroko wykorzystywany np. w wypiekach - zwiększa poziom hormonów odpowiedzialnych za otyłość i cukrzycę. « powrót do artykułu

Podczas Europejskiego Kongresu Mikrobiologii Klinicznej i Chorób Zakaźnych, który odbywa się właśnie w Amsterdamie, poinformowano, że mikrobiom noworodków pozwala na przewidzenie ryzyka otyłości u dzieci. Na skład mikrobiomu dziecka może wpływać np. używanie przez ciężarną antybiotyków. Doktor Katja Korpela z fińskiego Uniwersytetu w Oulu i jej zespół wykazali, że istnieje związek pomiędzy składem mikrobiomu u nowo narodzonego dziecka, a jego tempem przybierania na wadze do wieku 3 lat. Wczesny mikrobiom jest niezwykle ważny dla dojrzewania układu pokarmowego i zaprogramowania procesów metabolicznych. W pierwszych miesiącach życia układ pokarmowy adaptuje się do warunków, w jakich będzie pracował, a to na stałe zmienia fizjologię i metabolizm dziecka. Już wcześniej obserwowano związek pomiędzy podawaniem noworodkom antybiotyków, a ich otyłością jako dzieci. Takie obserwacje sugerowały, że zmiany we wczesnym mikrobiomie mogą mieć długotrwałe skutki. Korpela i jej zespół przeprowadzili badania nad 212 noworodkach, rozpoczynając od pobrania i zbadania próbki smółki, pierwszych stolców noworodka. Kolejny raz stolec badano po roku. Za pomocą metod sekwencjonowania genetycznego określono gatunek i liczebność poszczególnych bakterii. Regularnie badano też wagę oraz stosunek wagi do wzrostu dziecka i odnotowano wszelkie przypadki użycia antybiotyków. Okazało się, że dzieci, które w pierwszym roku życia otrzymały antybiotyk, miały później w jelitach mniej Gram-dodatnik bakterii z rzędu promieniowców (Actinobacteria) niż dzieci wystawione w łonie matki na działanie antybiotyków oraz dzieci, które otrzymały antybiotyki szybko po urodzeniu. Miały też mniej promieniowców niż dzieci, które nigdy z antybiotykami się nie zetknęły. Stwierdzono również, że dzieci, które w wieku 3 lat miały nadwagę, jako noworodki miały w jetach nadmiar (29% wobec 15% u dzieci z prawidłową wagą) mikroorganizmów typu Bacterioidetes. Występowało u nich również stosunkowo mniej (19% wobec 35% u dzieci z prawidłową wagą) Proteobacteria. Naukowcy zauważyli również, że populacja Staphylococcus w smółce jest odwrotnie powiązana z długością ciała w wieku 1 i 2 lat. Dalsze analizy z użyciem algorytmów komputerowych wykazały, że o ile mikrobiom w 12 miesiącu życia nie pozwala przewidzieć ryzyka otyłości, to mikrobiom smółki jest dobrym wskaźnikiem nadwagi w wieku 3 lat. « powrót do artykułu

Skład flory bakteryjnej jelit może być inny nawet 28 dni po udarze. Ma to spore znaczenie dla procesu zdrowienia. Interesuje nas oś jelitowo-mózgowa, a więc to, jak jelita wpływają na mózg i na odwrót - wyjaśnia Allison Brichacek ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Wirginii Zachodniej. Wcześniejsze badania prezentowały natychmiastowy wpływ udaru na mikrobiom, nikt jednak nie sprawdzał, czy efekty te się utrzymują. By to sprawdzić, Brichacek i inni wywoływali udar u zwierząt. Uwzględnili też zdrową grupę kontrolną. Mikrobiomy porównywano 3, 14 i 28 dni po udarze. Pobrano też wycinki jelit. Okazało się, że 14. i 28. dnia u zwierząt po udarze występowało mniej dobrych dla zdrowia bakterii z rodziny Bifidobacteriaceae (bakterie z wchodzącego w jej skład rodzaju Bifidobacterium znajdują się np. w jogurtach). Wzrosła za to częstość innej rodziny - niekorzystnych Helicobacteraceae. Praktyczne skutki zaobserwowanych zmian nie są na razie znane. W modelu poudarowym obserwowano też wyższy stosunek bakterii z typu Firmicutes do Bacteriodetes; mówi się, że Firmicutes to bakterie związane z otyłością, a Bacteroidetes z beztłuszczową masą ciała. Wyższy stosunek Firmicutes do Bacteriodetes powiązano też z cukrzycą i stanem zapalnym. Po 14 dniach od udaru stosunek tych 2 typów bakterii był u zwierząt z grupy eksperymentalnej niemal 6 razy większy. Po 28 dniach spadł, ale nadal był ponad 3-krotnie wyższy niż w grupie kontrolnej. Oprócz tego naukowcy zauważyli, że udar powoduje nieprawidłowości jelitowe. Pod mikroskopem tkanki jelit zdrowych zwierząt przypominały uporządkowane kolonie koralowców U zwierząt po udarze dezorganizacja była zaś widoczna nawet po miesiącu. Między kosmkami jelitowymi było mniej miejsca, co utrudniało omywanie składnikami odżywczymi - opowiada Brichacek. Ich słaba cyrkulacja utrudnia regenerację po udarze. Jeśli okaże się, że jelito ma wpływ na naprawę mózgu, może leczenie poudarowe nie powinno koncentrować się tylko na tym, co dzieje się w mózgu. Może powinniśmy się zastanowić, co zrobić dla jelit. Bakterie jelitowe produkują krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA), które oddziałują na funkcje mózgu. Niektóre z tych kwasów są dobre, inne złe - wyjaśnia Candice Brown. Jeśli namnażają się bakterie produkujące złe SCFA, może to mieć zły wpływ na działanie mózgu. Należy się więc zastanowić, czy 1) "pchnięcie" mikrobiomu pacjenta poudarowego w zdrowszym kierunku, np. za pomocą suplementów czy prebiotyków, pomoże zapobiec spadkowi formy poznawczej/emocjonalnej i czy 2) obniżenie stosunku Firmicutes do Bacteriodetes ułatwi spadek wagi, obniży ryzyko cukrzycy i zmniejszy ryzyko kolejnych udarów. W kolejnym etapie badań Brown i Brichacek chcą sprawdzić, jak zaburzenia bariery jelitowej wpływają na ośrodkowy układ nerwowy. « powrót do artykułu

Mikrobiom szyjki macicy może sprzyjać śródnabłonkowym zmianom przednowotworowym wysokiego stopnia (ang. high-grade lesions). Autorzy raportu z pisma mBio podkreślają, że mikrobiom szyjki macicy wpływa na zakażenie wirusem brodawczaka ludzkiego (HPV) w większym stopniu niż dotąd sądzono. Naukowcy posłużyli się głębokim sekwencjonowaniem (ang. deep sequencing). Okazało się, że w obrębie zmian wysokiego stopnia znajduje się bogatsza i bardziej zróżnicowana "mieszanina" mikroorganizmów niż w zmianach niskiego stopnia i zdrowych szyjkach. Najliczniej reprezentowanymi taksonami związanymi ze zmianami dużego stopnia były Mycoplasmatales, Pseudomonadales i gronkowce (Staphylococcus). Wirusolog Peter C. Angeletti z Uniwersytetu Nebraski w Lincoln podkreśla, że zwłaszcza bakterie z rzędu Mycoplasmatales mogą sprzyjać wzrostowi zmian HPV-pochodnych. Angeletti dodaje, że choć udało się wskazać korelację między bakteriami i zmianami, nie wiadomo, jaki kierunek ma ten związek. Dane zdecydowanie przemawiają za tym, że bakterie znajdują się w zmianach. Ale jaka jest to relacja i czy bakterie znajdują się tam wcześniej od HPV? Gdyby okazało się, że bakterie ułatwiają wzrost neoplazji, przeleczenie antybiotykami mogłoby zapobiec rozwojowi raka szyjki macicy. Naukowcy analizowali sekwencje nukleotydowe genu 16S RNA w próbkach pobranych ze zmian 144 kobiet z Tanzanii (tutejszy wskaźnik umieralności na raka szyjki macicy należy do najwyższych na świecie). Najpierw porównano bakterie z próbek kobiet HIV-negatywnych i HIV-pozytywnych; wcześniejsze badania sugerowały bowiem, że zakażenie HIV zwiększa ryzyko infekcji HPV. Okazało się, że w próbkach kobiet HIV-dodatnich występował szerszy wachlarz unikatowych taksonów niż w próbkach kobiet HIV-negatywnych. W podgrupie kobiet zakażonych wirusem HIV i mających neoplazje, zmiany śródnabłonkowe wysokiego stopnia cechowała bardziej zróżnicowana populacja bakterii. Bakterie z rzędu Mycoplasmatales wykazywały najklarowniejszą korelację z natężeniem zmian. Średnio bakterie te były liczniejsze przy zmianach wysokiego stopnia i mniej liczne w neoplazjach niskiego stopnia. Akademicy stwierdzili tę samą zależność u kobiet HIV-dodatnich i HIV-ujemnych. W kolejnych etapach Angeletti chce zrozumieć wpływ flory bakteryjnej na HPV; bakterie mogą wpływać na wirusa brodawczaka ludzkiego bezpośrednio lub pośrednio, np. wywołując korzystny dla HPV stan zapalny. Rak szyjki macicy to najczęstszy nowotwór wywołany HPV. Zakażenia nim zwiększają jednak także ryzyko raka prącia czy ustnej części gardła. Niewykluczone, że i w tych lokalizacjach mikrobiom odgrywa istotną rolę. « powrót do artykułu

Niektórzy ludzie cierpią z powodu toksycznych skutków ubocznych leków, które innym pomagały. Naukowcy z Uniwersytetu Yale znaleźli winnego - mikrobiom. Na łamach Science ukazał się właśnie ich artykuł, w którym opisują szczegóły przekształcania 3 leków w szkodliwe związki. Jeśli zrozumiemy wkład mikroflory jelitowej w metabolizm leków, będziemy mogli zdecydować, co podać pacjentowi. Ewentualnie będziemy mogli zmienić mikrobiom, tak by poprawić reakcję chorego - opowiada dr Michael Zimmermann. Na początku Zimmermann, Andrew Goodman, Maria Zimmermann-Kogadeeva i Rebekka Wegmann (obecnie doktorantka na Politechnice Federalnej w Zurychu) badali lek antywirusowy BRV (brywudynę, która jest silnym inhibitorem replikacji wirusa ospy wietrznej i półpaśca). Zespół ustalił, w jaki sposób mikrobiom przekształca lek w szkodliwy hepatotoksyczny związek - bromowinylouracyl (BVU). Amerykanie zademonstrowali, że BRV jest rozkładany do BVU zarówno przez enzymy ssacze, jak i mikrobiologiczne. Na dalszym etapie brywudynę aplikowano myszom z bakteriami, które nie dysponowały enzymami potrzebnymi do rozkładu BRV do BVU; zabieg ten pozwalał ustalić wkład bakterii w poziom BVU w surowicy. Koniec końców powstał model farmakokinetyczny, który trafnie przewiduje osoczową ekspozycję na BVU i ocenia wkład gospodarza i mikrobiomu w farmakokinetykę. Symulacje ujawniły, w jaki sposób parametry leku, gospodarza i mikrobiomu wpływają na metabolizm. By ustalić, czy to podejście odnosi się do innych metabolizowanych przez mikrobiom leków, obliczano wkłady mikrobiologiczny i gospodarza w metabolizm 1) leku psychotropowego klonazepamu oraz 2) sorywudyny, leku strukturalnie pokrewnego do BRV. Okazało się, że mikroflora jelit odpowiadała za produkcję 20-80% krążących toksycznych metabolitów 3 badanych leków. Nowy model może pomóc w identyfikacji osób potencjalnie zagrożonych najsilniejszymi skutkami ubocznymi leków. Z drugiej strony przyda się naukowcom do opracowywania metod ich minimalizowania.   « powrót do artykułu

Coraz częściej dowiadujemy się o kolejnych, niezwykle ważnych dla naszego życia funkcjach, jakie spełnia mikrobiom. Niewiele jednak wiadomo, jak zmienia się on w czasie. Grupa naukowców badających mikrobiom tysięcy ludzi z całego świata zauważyła, że jest on zadziwiająco dokładnym zegarem biologicznym. Na tyle dokładnym, że badając go można z dużą dokładnością przewidzieć wiek człowieka, od którego pobrano próbki. Alex Zhavoronkov i jego koledzy z InSilico Medicine w stanie Maryland przeanalizowali ponad 3600 próbek mikrobiomu pobranych od 1165 zdrowych osób na całym świecie. Około 30% tych próbek pochodziło od osób w wieku 20–39 lat, kolejnych około 30% było próbkami pobranymi od osób w wieku 40–59 lat, a pozostała część została pobrana od osób liczących sobie 60–90 lat. Do analizy danych wykorzystano system maszynowego uczenia się. Najpierw trenowano go na 95 różnych gatunkach bakterii pobranych z 90% próbek. Algorytm otrzymał też informację o wieku osób, od których pobrano próbki. Następnie dano mu do przeanalizowania pozostałe 10% próbek i poproszono o określenie wieku osób, od których je pobrano. Dokładność przewidywania wieku na podstawie mikrobiomu wynosiła ± 4 lata. Okazało się, że najważniejsze do przewidzenia wieku było 39 gatunków bakterii. Zhavoronko i jego zespół odkryli, że w miarę jak się starzejemy zwiększa się ilość niektórych mikroorganizmy, np. Eubacterium hallii, która prawdopodobnie odgrywa ważną rolę w metabolizmie. Ubywa zaś innych bakterii, jak na przykład Bacteroides vulgatus, która jest łączona z wrzodziejącym zapaleniem jelita grubego. Współautor badań, Vadim Gladyshev z Uniwersytetu Harvarda uważa, że przyczyną tych zmian mogą być zmiany diety, wzorców snu i czuwania oraz aktywności fizycznej. Zdaniem naukowców mikrobiom jelitowy może zostać wykorzystany do badania tempa starzenia się jelit oraz do sprawdzenia, czy takie czynniki jak używanie alkoholu, antybiotyków, probiotyków czy dieta mają wpływ na ich długowieczność. Można też będzie porównywać pod tym kątem osoby zdrowe z osobami cierpiącymi np. na chorobę Alzheimera. Jeśli wyniki badań zespołu Zhavoronki zostaną pozytywnie zweryfikowane, to wiek określany przez mikrobiom można będzie wykorzystywać wspólnie z innymi biologicznymi markerami wieku, jak np. z długością telomerów, i w ten sposób określać rzeczywisty wiek biologiczny oraz stan zdrowia ludzi. Pomoże to też w lepszej ocenie tego, czy różne czynniki, w tym leki czy operacje chirurgiczne, wpływają na proces starzenia się. Prace Zhavaronki chwali Robin Knight, dyrektor Center for Microbiome Inovation na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego. Wraz z zespołem analizuje on właśnie 15 000 próbek zebranych w ramach American Gut Project, którego celem jest stworzenie podobnej technologii określania wieku. « powrót do artykułu

Typ mikrobiomu układu oddechowego może wpływać na naszą podatność na grypę. Wirus grypy wpływa głównie na komórki nabłonka oddechowego. Komórki nabłonka nosa i gardła otula złożona społeczność bakteryjna, dlatego Betsy Foxman z Uniwersytetu Michigan zaczęła przypuszczać, że mikrobiom dróg oddechowych może oddziaływać z wirusem i odgrywać pewną rolę w obronie przed grypą. W studium, którego wyniki ukazały się w piśmie PLoS ONE, uwzględniono 144 nikaraguańskie gospodarstwa domowe, w których w latach 2012-14 ktoś miał grypę. Wszystkich dorosłych i dzieci monitorowano do 2 tygodni. Naukowcy odwiedzali każde gospodarstwo 5 razy, pobierając próbki mikrobiomu dróg oddechowych wszystkich mieszkańców, a także prowadząc testy pod kątem zakażenia wirusem grypy. Uczestnicy badania prowadzili dzienniczki. Za pomocą modelowania mikrobiomy uczestników można było przypisać do jednej z pięciu kategorii. Okazało się, że między wizytami u około połowy badanych zachodziła zmiana typu społeczności bakteryjnej (ang. community state type, CST). Dzięki temu można było porównać typ mikrobiomu z prawdopodobieństwem zarażenia się grypą. We wszystkich grupach wiekowych jeden z typów mikrobiomu (CST4) wiązał się z obniżoną podatnością na grypę. Ten typ mikrobiomu był rzadszy wśród niemowląt i małych dzieci. Gdy już u nich występował, wydawał się mniej stabilny niż u starszych dzieci i dorosłych. Naukowcy podkreślają, że w ramach przyszłych badań trzeba sprawdzić, czy duży stopień zmiany typu mikrobiomu u wielu ochotników to normalne zjawisko u zdrowych osób, czy raczej reakcja na kontakt z wirusami grypy. « powrót do artykułu

W czasie dorocznego spotkania Society for Neuroscience zaprezentowano plakat, który przyciągnął uwagę specjalistów. Na zdjęciu w wysokiej rozdzielczości było bowiem widać... bakterię penetrującą i kolonizującą zdrową komórkę mózgową. Autorzy fotografii i stojących za nią badań zalecają ostrożność, gdyż badania znajdują się na wstępnym etapie, a widoczna na zdjęciu tkanka mózgowa została pobrana ze zwłok, więc mogła zostać zanieczyszczona. Jednak możliwość, że bakterie mogą bezpośrednio wpływać na procesy w mózgu, to coś pasjonującego. To przebój tygodnia. To tak, jakbyśmy w mózgu mieli osobną nieznaną dotychczas fabrykę molekularną. To coś przekraczającego ludzkie pojęcie, mówi neurolog Ronald McGregor z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles, który nie brał udziało w badaniach. Mózg jest mocno chroniony przed zewnętrznymi wpływami. Bakterie i wirusy czasem przedostają się przez barierę krew-mózg, często wywołując zagrażające życiu stany chorobowe. Od pewnego czasu pojawia się coraz więcej doniesień, że bakterie mikrobiomu jelitowego mogą pośrednio wpływać na nasz charakter czy zachowanie oraz na ryzyko wystąpienia chorób neurologicznych. Na przykład zachwianie równowagi mikrobiomu może prowadzić do zwiększonej produkcji protein przyczyniających się do rozwoju choroby Parkinsona. Jednak najnowsze badania sugerują coś, czego nikt sie nie spodziewał. Neuroanatom Rosalinda Roberts wraz ze swoim zespołem z University of Alabama w Birmingham (UAB) postanowiła zbadać różnice pomiędzy mózgami osób zdrowych i chorujących na schizofrenię. Pod mikroskopem badano tkankę mózgową pobraną wkrótce po śmierci tych osób. Przed około 5 laty Courtney Walker, magistrantka z laboratorium Roberts, zauważyła w preparatach niezidentyfikowane obiekty wyglądające jak pałeczki, które było widać pod mikroskopem elektronowym. Początkowo nie zwróciłam na to uwagi, bo szukałam czegoś innego. Pałeczki pojawiały się jednak w kolejnych preparatach. W końcu pani Roberts skonsultowała spostrzeżenie z innymi naukowcami z UAB. W bieżącym roku jeden z bakteriologów przyszedł z niespodziewaną wiadomością – zauważone struktury to bakterie jelitowe. Znaleziono je we wszystkich 34 badanych mózgach, z których połowa należała do osób zdrowych, a połowa do osób ze schizofrenią. Roberts zaczęła zastanawiać się, czy bakterie mogły przedostać się do mózgu w ciągu kilku godzin pomiędzy śmiercią pacjenta a usunięciem mózgu. Przyjrzała się więc preparatom mózgów myszy, które pobrano natychmiast po zabiciu zwierzęcia. Również w nich znalazła bakterie. Następnie przeanalizowała mózgi myszy, które są hodowane bez żadnego kontaktu z mikroorganizmami. W ich mózgach nie było bakterii. Sekwencjonowanie RNA bakterii z mózgów ujawniło, że należały one do trzech typów bakterii jelitowych: Firmicutes, Proteobakterii oraz Bakterioidetes. Naukowcy nie mają pojęcia, w jaki sposób bakterie dotarły z jelit do mózgu. Mogły przeniknąć barierę krew-mózg, mogły wędrować  po nerwach pomiędzy jelitami a mózgiem, mogły też dostać się przez nos. Zespół Roberts nie wie również, czy mają one negatywny czy pozytywny wpływ na mózg. W tkance nie znaleziono śladów zapalenia, co świadczyłoby o negatywnym ich wpływie, jednak naukowcy jeszcze nie przeprowadzili szczegółowych porównań bakterii w mózgach osób zdrowych i chorych. Jeśli przyszłe badania wykażą występowanie dużych różnic, może okazać się, że mózg posiada własny mikrobiom, który decyduje o jego zdrowiu i chorobie. Jak dotąd zauważono jednak pewne interesujące zjawiska. Wydaje się, że bakterie szczególnie chętnie kolonizują astrocyty, komórki wspomagające pracę neuronów. Bakterie skupiały się przede wszystkim przy końcach astrocytów, otaczających naczynia krwionośne w barierze krew-mózg. Dużo wskazuje też na to, że bakterie są bardziej liczne w długich włóknach projekcyjnych otoczonych mieliną. Uczeni nie są obecnie w stanie wyjaśnić tych zjawisk, jednak nie można wykluczyć, że bakterie przyciąga tam obecność cukru i tłuszczu. Odpowiadając na pytanie, dlaczego dotychczas nie zaobserwowano bakterii w mózgu, Roberts wyjaśnia, że bardzo rzadko mózgi osób zmarłych są poddawane badaniom za pomocą mikroskopu elektronowego. Poza tym neurolodzy, podobnie jak początkowo ona sama, mogą lekceważyć bądź nie rozpoznawać obecności bakterii w mózgu. Grupa Roberts musi jeszcze wykluczyć zanieczyszczenie tkanki bakteriami z powietrza lub narzędzi. Jeśli jednak nawet bakterie nie żyją normalnie w mózgach, to sposób ich kolonizowania mózgów zmarłych osób może być niezwykle intrygujący. Najbardziej jednak intrygującą możliwością jest istnienie mikrobiomu mózgu. Dużo rzeczy zostało tutaj do zbadania, mówi Teodor Postolache, psychiatra z University of Maryland, który specjalizuje się w badaniu Toxoplasma gondii i jej wpływu na mózg. Nie jestem zbytnio zdumiony faktem, że w mózgu można znaleźć inne mikroorganizmy. Jeśli jednak one tam normalnie żyją, to mamy do czynienia z prawdziwą rewolucją, mówi. Uczony dodaje, że być może bakterie jelitowe mają za zadanie ochronę mózgu przed szkodliwymi mikroorganizmami. Daleko nam do tego, by to udowodnić, ale to intrygujący trop, stwierdza. « powrót do artykułu

Bakterie jelitowe kontrolują ruchy muszek owocowych (Drosophila melanogaster). To badanie zapewnia dodatkowe dowody na powiązania jelita i mózgu, a w szczególności wskazuje, w jaki sposób bakterie mogą wpływać na zachowanie, w tym na ruchy - podkreśla dr Margaret Sutherland z amerykańskiego Narodowego Instytutu Zaburzeń Neurologicznych i Udaru (NINDS). Zespół prof. Sarkisa K. Mazmaniana z Kalifornijskiego Instytutu Technologii i Catherine E. Schretter zaobserwował, że pozbawione bakterii sterylne muszki były nadaktywne: chodziły szybciej, pokonywały większe odległości i robiły sobie krótsze przerwy niż owady z normalnym poziomem bakterii. Mazmanian badał, jakie bakterie jelitowe mogą oddziaływać na zachowanie D. melanogaster. Lokomocja jest ważna dla wielu aktywności, w tym dla spółkowania i poszukiwania pokarmu. Okazuje się [więc], że bakterie mogą być krytyczne dla podstawowych zachowań zwierząt. U owocówek występuje 5-20 gatunków bakterii, dlatego ekipa Mazmaniana podawała sterylnym (aksenicznym) muszkom pojedyncze szczepy bakterii. Gdy podano Lactobacillus brevis, ruchy powróciły do normalnej prędkości (L. brevis to jeden z 2 gatunków, które przywracały normalne zachowanie). Amerykanie ustalili także, że krytyczna dla tego procesu może być izomeraza ksylozy (ksylozoizomeraza, Xi), występujący u L. brevis enzym rozkładający cukier. Wyizolowanie ksylozoizomerazy i podanie jej muszkom wystarczyło, by spowolnić ruchy. Dodatkowe eksperymenty pokazały, że Xi może wpływać ruchy, precyzyjnie regulując poziom określonych węglowodanów, np. trehalozy, która jest podstawowym cukrem owocówek (to główny cukier krążący w hemolimfie owadów). Okazało się, że owocówki, którym podano Xi, miały niższe poziomy trehalozy niż muszki akseniczne z grupy kontrolnej. Gdy muszkom potraktowanym Xi, które po tym zabiegu przejawiały normalne zachowanie, dawano trehalozę, ponownie pojawiały się szybkie ruchy. To sugeruje, że cukier odwraca działanie Xi. W kolejnym etapie badań autorzy publikacji z Nature przyglądali się układowi nerwowemu, by sprawdzić, które z neuronów mają coś wspólnego z ruchami sterowanymi przez bakterie. W ten sposób stwierdzono, że aktywacja neuronów wytwarzających oktopaminę wyłączała wpływ L. brevis na muszki. W efekcie muszki, które zwolniły po podaniu bakterii lub ksylozoizomerazy, znowu stawały się hiperaktywne. Aktywacja neuronów oktodopaminergicznych (produkujących oktodopaminę) u D. melanogaster z normalnym poziomem bakterii także sprawiała, że poruszały się one szybciej. Włączenie neuronów wytwarzających inne neuroprzekaźniki nie wpływało na ruchy owadów. Mazmanian i inni uważają, że Xi może monitorować stan metaboliczny muszek, w tym poziom składników odżywczych, a później sygnalizować neuronom oktodopaminergicznym, czy powinny się włączyć, czy wyłączyć, prowadząc do określonych zmian w zachowaniu. Amerykanie dodają, że zamiast oktodopaminy ssaki produkują noradrenalinę, która, jak wykazano, również kontroluje ruchy. Mikrobiom jelitowy może odgrywać podobną rolę w lokomocji ssaków, a także w zaburzeniach poruszania, takich jak choroba Parkinsona - podsumowuje Mazmanian.   « powrót do artykułu

Skład mikrobiomu znacząco wpływa na wyniki immunoterapii przeciwnowotworowej. Naukowcy ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Pensylwanii odkryli, że u myszy mikrobiom wpływa na skuteczność adoptywnego transferu limfocytów T (ang. adoptive T cell therapy, ACT). Z tego powodu oddziałuje na nią także ewentualna antybiotykoterapia. Oprócz tego Amerykanie zauważyli, że skutecznością immunoterapii adaptywnej można manipulować za pomocą przeszczepu mikroflory kałowej (ang. fecal microbiota transplant, FMT). Adoptywny transfer komórek polega na pobraniu limfocytów pacjenta z chorobą nowotworową. Później są one modyfikowane i namnażane. Na końcu (uczulone in vitro) aktywowane limfocyty wstrzykuje się choremu. Dr Mireia Uribe-Herranz prowadziła eksperymenty na myszach od 2 sprzedawców: z Jackson Laboratory i Harlan Laboratories. Choć identyczne genetycznie, gryzonie miały różne mikrobiomy, co wpłynęło na wyniki ACT. Zwierzęta pozyskane z Harlan Laboratories wykazywały o wiele silniejszą reakcję antynowotworową. Gdy za pomocą antybiotyku wankomycyny z jelita wyeliminowano bakterie Gram-dodatnie, skuteczność terapii wzrosła. U słabiej reagujących myszy poprawiła się zarówno odpowiedź przeciwnowotworowa, jak i ogólny wskaźnik remisji. Korzystne zmiany wiązały się z ciągiem zdarzeń. Wzrost liczby komórek dendrytycznych prowadził do wzrostu ekspresji interleukiny 12 (IL-12), a to z kolei podtrzymywało ekspansję i przeciwnowotworowe działanie przetransferowanych limfocytów T. Aby określić zależność między mikrobiomem i skutecznością ACT, naukowcy przeszczepili myszom z Harlan Laboratories mikroflorę kałową gryzoni z Jackson Laboratory. Okazało się, że zwierzęta z Harlan Laboratories wykazywały w takiej sytuacji odpowiedź przeciwnowotworową myszy z Jackson Laboratory (wzrost guza także zachodził u nich podobnie). To oznacza, że skutecznie przetransferowano zależną od mikrobiomu reakcję na ACT i że modulacja pewnymi antybiotykami może być wykorzystywana do zwiększenia skuteczności ACT - podsumowuje Uribe-Herranz. « powrót do artykułu

Podczas pierwszej fazy testów DNA w ramach Projektu Bioróżnorodności Pępka (Belly Button Biodiversity) przeanalizowano dotąd zaledwie 95 próbek, a już natrafiono na 1400 szczepów bakteryjnych. Co ciekawe, aż 662 nie da się przypisać do jakieś rodziny, co sugeruje, że są nowe dla nauki - twierdzi szef zespołu Jiri Hulcr z Uniwersytetu Stanowego Północnej Karoliny. Początkowo cel badań był raczej popularnonaukowy (chodziło o zwiększenie zainteresowania mikrobiologią oraz przekonanie ludzi, że bakterie nie zawsze muszą wywoływać choroby), ale szybko okazało się, że wyniki będą naprawdę interesujące, tym bardziej że mikrobiom wydaje się w dużym stopniu wpływać na nasze zdrowie i fizjologię. Pępek to idealne miejsce na skórze, ponieważ nie jest tak często ścierany jak inne regiony naszego największego organu, poza tym nie dociera tu zbyt wiele związków chemicznych z kosmetyków. Osoby, które wyraziły chęć wzięcia udziału w projekcie, pobrały sobie wymazy z pępka, a następnie mikrobiolodzy odczytali bakteryjne sekwencje genu kodującego rybosomalne RNA 16S. Mikroflorą własnego pępka zainteresowali się nie tylko "zwykli" ludzie, ale także osobistości znane w świecie nauki, np. znany amerykański pisarz naukowy i bloger Carl Zimmer. Ten ostatni przeżył nawet pewien szok, dowiadując się, że ma w pępku bakterie Georgenia soli, które wcześniej wykryto w azjatyckich glebach. Hulcr porównuje początkowy etap badania mikroflory pępka do pierwszych europejskich wypraw na Czarny Ląd. Noah Fierer z University of Colorado w Boulder, jeden z członków pionierskiej ekipy, opisuje trudności związane z określeniem gatunków bakterii. Mikroby klasyfikowano z użyciem operacyjnych jednostek taksonomicznych, do których trafiały gatunki, w przypadku których sekwencje genu kodującego rybosomalne RNA 16S różniły się o 3% lub mniej. Fierer tłumaczy jednak obrazowo, że przy odniesieniu tego sposobu systematyzowania do ssaków psy i koty znalazłyby się w jednej grupie. W pępku odkryto wiele różnych bakterii, ale zaledwie 40 gatunków stanowi aż 80% tutejszej populacji.

Naukowcy z Uniwersytetu Florydzkiego (UF) odkryli, że istnieje związek między bakteriami z przewodu pokarmowego a ryzykiem wystąpienia cukrzycy typu 1. Przyczyny cukrzycy insulinozależnej pozostają owiane tajemnicą. Wydaje się ona w niewielkim bądź żadnym stopniu uwarunkowana genetycznie – tylko 15% chorych ma najbliższych krewnych z tą samą chorobą. Sugeruje to, że w środowisku pacjenta musi istnieć jakiś wyzwalacz. Wg akademików z UF, takim zapłonem mogą być bakterie z przewodu pokarmowego. W momencie porodu nasze jelita są stosunkowo sterylne. Później jednak zaczynamy trawić mikroby występujące w otoczeniu. Większość z nas tworzy i podtrzymuje zdrową mikroflorę jelit. Pomaga nam ona w rozkładaniu pokarmu, poza tym zapewnia dodatkową warstwę ochronną dla delikatnego przewodu pokarmowego. Najnowsze badania pokazały, że u dzieci z cukrzycą typu 1. dochodzi do zaburzenia równowagi bakteryjnej. Podczas gdy u wszystkich zdrowych maluchów flora bakteryjna ma podobny skład, u małych diabetyków pojawiają się dziwne zestawienia z obniżoną ogólną różnorodnością. Eric Triplett, szef uniwersyteckiego Wydziału Mikrobiologii i Cytologii, porównuje tę sytuację do cytatu z Anny Kareniny Tołstoja: Wszystkie szczęśliwe rodziny są do siebie podobne, każda nieszczęśliwa rodzina jest nieszczęśliwa na swój sposób. Amerykanie przyglądali się mikroflorze jelit ośmiorga fińskich dzieci: 4, u których zdiagnozowano cukrzycę i 4 zdrowych. Bakterie zidentyfikowali i zliczyli dzięki badaniom genetycznym kału; udało im się zatem sporządzić tzw. mikrobiom. Uniformizacja puli genetycznej i zwiększona częstość występowania wśród Finów cukrzycy typu 1. sprawia, że jest to idealna populacja do genetycznego badania tej choroby - podkreśla inny członek florydzkiego zespołu Mark Atkinson. Co ważne, w miarę postępów choroby nasilają się też zaburzenia składu mikroflory przewodu pokarmowego. Nie wiadomo, czemu u niektórych ludzi pojawiają się takie odchylenia, nie ma też całkowitej pewności, w jaki sposób zakłócenie równowagi bakteryjnej przyczynia się do wystąpienia cukrzycy. Jedna z teorii jest taka, że brak stabilnej flory odsłania delikatną ścianę jelita. Przez to do krwioobiegu dostają się nietypowo duże i złożone białka. Zostają one wykryte przez układ odpornościowy, który zaczyna zbyt silnie reagować. Za pośrednictwem dokładnie tego samego mechanizmu niestabilny "koktajl" bakterii może się przyczyniać do innych chorób autoimmunologicznych, np. choroby Leśniowskiego-Crohna, celiakii czy stwardnienia rozsianego. Do zachwiania składu mikroflory jelit wydaje się dochodzić przed wystąpieniem pierwszych objawów cukrzycy. Odpowiedni test mógłby więc pozwolić na dużo wcześniejsze jej wykrycie czy ocenę potencjalnego ryzyka. Uprzednie badania pokazały, że wprowadzenie pewnych bakterii, takich jak te występujące powszechnie w jogurtach, pomaga przywrócić utracony porządek. Oczywiście, sprawa nie jest prosta i nie wystarczy nakarmić pacjenta jogurtem, lecz gdyby udało się stworzyć system profilowania czyjegoś mikrobiomu, kiedyś powiodłyby się też pewnie próby jego korygowania, a nawet modyfikowania [przed pojawieniem się jakiegokolwiek problemu].

Choć bakterie żyjące na skórze ssaków są dla naszych oczu niewidoczne, ich obecność jest dla zwierząt i człowieka niezwykle ważna. Okazuje się jednak, że skład flory bakteryjnej organizmu, zwanej także mikrobiomem, zmienia się w zależności od stanu zdrowia. Wyraźnie widać to po wynikach najnowszych badań nad myszami chorymi na cukrzycę. Jak wynika ze studium przeprowadzonego przez Elizabeth Grice z amerykańskiego Narodowego Instytutu Badań nad Genomem Człowieka, poziom glukozy we krwi zwierząt jest wyraźnie skorelowany ze składem jakościowym i ilościowym mikrobiomu zarówno skóry zdrowej, jak i tkanek okalających rany. Jest to niezwykle ważne odkrycie, gdyż jednym z najbardziej uporczywych objawów cukrzycy jest przewlekłe gojenie się uszkodzeń skóry. Już podczas pierwszych obserwacji stwierdzono (i nikogo to raczej nie zaskoczyło), że diabetyczne myszy posiadają bardziej delikatną skórę, która na dodatek często była objęta stanem zapalnym. Analiza wymazów pobranych z ogolonej uprzednio skóry wykazała z kolei, że podniesienie poziomu glukozy we krwi wiąże się z aż 40-krotnym zwiększeniem liczby bakterii żyjących na skórze, lecz były one znacznie mniej różnorodne, niż u zwierząt zdrowych. Kolejny z przeprowadzonych eksperymentów polegał na obserwacji procesu gojenia się ran. W tym celu zwierzęta ponownie ogolono, a następnie nacięto ich skórę. Zgodnie z oczekiwaniem, rany u myszy diabetycznych goiły się aż dwukrotnie dłużej, zaś nawet po odtworzeniu ciągłości powłok ciała utrzymywało się u nich uporczywe zapalenie. Co więcej, u zwierząt tych stwierdzono istotne zmiany poziomu licznych substancji o charakterze antybakteryjnym, a także zaburzenia obrony immunologicznej i związanego z nią stanu zapalnego. Zupełną nowością było za to wykonanie kompleksowych badań mikrobiomu żyjącego w miejscu gojenia się uszkodzeń. Jak wykazał zespół pani Grice, u myszy cierpiących na cukrzycę okolica ran zawierała znacznie podwyższoną liczbę bakterii m.in. z rodzajów Staphylococcus (gronkowce), Aerococcus, Weisella. Znacznie obniżona była zaś liczebność mikroorganizmów z rodzajów Clostridium oraz paciorkowców (Streptococcus). Wiele wskazuje więc na to, że bakterie, których u myszy diabetycznych brakuje, mogą odgrywać istotną rolę w tłumieniu nadmiernej reakcji immunologicznej lub w ochronie miejsca rany przed patogenami. Przypuszcza się, że mikroorganizmy, których u myszy diabetycznych brakowało, chronią miejsce gojenia się uszkodzeń poprzez konkurowanie z patogenami o dostępne zasoby lub nawet przez otwartą walkę z wykorzystaniem całej gamy środków chemicznych. Autorka studium zastrzega, że myszy są tylko organizmem modelowym, zaś prawdziwych rozwiązań badanego przez nią problemu należy szukać na skórze człowieka. Bez wątpienia jednak badanie zwierząt także dostarcza nam wielu istotnych informacji, które mogą być przydatne podczas planowania badań na ludziach.

Liczba bakterii, które zamieszkują organizm typowego człowieka, jest aż dziesięciokrotnie wyższa od liczby jego własnych komórek. Mimo to, wciąż wiemy bardzo niewiele na temat struktury tego wyjątkowego "rezerwatu", zwanego fachowo mikrobiomem, który każdy z nas utrzymuje przy życiu. Co więcej, większość dotychczasowych badań skupiała się wyłącznie na tych mikroorganizmach, które są odpowiedzialne za nagłe zachorowania, pomijając przy tym te, które są z pozoru neutralne. Właśnie ta ostatnia grupa bakterii stała się ostatnio celem licznych analiz. To może stanowić podstawę całkowicie nowego sposobu patrzenia na chorobę. Aby zrozumieć, jak zmiany w obrębie populacji bakterii wpływają na chorobę lub w jaki sposób choroba wpływa na nie, najpierw musimy ustalić, co jest normą, a być może nawet sprawdzić, czy norma w ogóle istnieje, mówi Margaret McFall Ngai z University of Wisconsin. Badacze już od dawna przypuszczali, że różnorodne mikroby żyjące w obrębie ludzkiego organizmu moga wpływać na stan jego zdrowia. Jednak dopiero teraz, w epoce badań molekularnych, możliwe jest wykonanie szczegółowej analizy poszczególnych grup bakterii oraz określenie wpływu na utrzymanie zdrowia lub zapadnięcie na określoną chorobę. Doskonałym przykładem rozwoju technologii są badania prowadzone przez dr. Martina Blasera z Uniwersytetu Nowojorskiego. Przed rozpoczęciem prowadzonych badań, znanych było poniżej stu gatunków bakterii żyjących na powierzchni ludzkiej skóry. Zastosowanie badań genetycznych umożliwiło wydłużenie tej listy do 182 gatunków w obrębie skóry samego przedramienia, a kolejne serie testów rozszerzały spektrum wykrywanych mikrobów. Obecnie szacuje się, że całkowita liczba gatunków bakterii żyjących na przedramieniu pojedynczego człowieka może wynosić nawet 500. Już wstępne badania dr. Blasera doprowadziły go do wielu interesujących odkryć. Zauważył on na przykład, że zaledwie 10 gatunków z całej puli badanych mikroorganizmów stanowi aż 50% liczebności całego mikrobiomu skóry. Co więcej, niektóre z nich wykazywały wyraźne "przywiązanie" do żywiciela, gdyż nawet próby przeniesienia ich na ciało innego człowieka nie kończyły się ich adaptacją do nowego środowiska. Oznacza to, że każdy z nas dysponuje najprawdopodobniej unikalną "sygnaturą bakteryjną", której struktura może mieć istotny wpływ na nasze zdrowie. Podobne badania prowadzi dr Daniel Frank z University of Colorado. Jego praca polega na analizie flory bakteryjnej jelit u osób cierpiących na przewlekłe zapalenia jelit. Dzięki analizom mikrobiologicznym wykazał, że osoby zapadające na tę chorobę wykazują wyraźny spadek liczby bakterii uznawanych za korzystne dla przewodu pokarmowego i chroniące go. Do uzyskania pełnego obrazu potrzebne jest jeszcze ustalenie sekwencji zdarzeń - nie wiadomo bowiem, czy zaburzenia flory bakteryjnej zwiększają ryzyko choroby, czy też zapalenie jelit wywołuje zmiany w populacji mikroorganizmów. Na tym nie koniec. Okazuje się, że pewne szczepy bakterii mogą odgrywać istotną rolę w rozwoju otyłości, o czym donieśli już kilka lat temu naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego. Dzięki ich badaniom udowodniono, że zmiany w obrębie mikrobiomu mogą wpływać na masę ciała m.in. poprzez specyficzne produkty metabolizmu poszczególnych grup mikrobów. Analiza flory bakteryjnej organizmu człowieka jest obecnie ważnym elementem programu badań sponsorowanych przez amerykański budżet - w ciągu najbliższych pięciu lat badacze otrzymają do dyspozycji astronomiczną kwotę stu milionów dolarów. Celem przedsięwzięcia, zwanego Human Microbiome Project (Projekt Badania Ludzkiego Mikrobiomu), będzie scharakteryzowanie rodzajów bakterii zamieszkujących ciało osób zdrowych, a następnie porównanie ich z florą bakteryjną osób chorych na poszczególne schorzenia. Pozwoli to na ustalenie wpływu bakterii na ryzyko zachorowania, a być może umożliwi także stworzenie zestawów bakterii, które mogłyby, dzięki celowemu podawaniu ich pacjentom, zapobiegać rozwojowi poszczególnych chorób.