Znajdź zawartość

Badania próbek kału ludzi zamieszkujących 3 kontynenty – Europę, Azję i Amerykę – pokazały, że istnieją trzy typy flory bakteryjnej jelit. Enterotypy wyodrębniono na podstawie najliczniej występujących gatunków bakterii. Odkryliśmy, że kombinacje mikrobów w ludzkich jelitach nie są przypadkowe. Naszą florę bakteryjną można sprowadzić do 3 różnych rodzajów społeczności czy, jak kto woli, trzech ekosystemów – wyjaśnia Peer Bork z European Molecular Biology Laboratory (EMBL) w Heidelbergu. Początkowo zespół Borka wykorzystał próbki stolca 39 osób z Azji, Europy i Ameryki. Potem uwzględniono jeszcze 85 Duńczyków i 154 ludzi z Ameryki. Akademicy szybko zauważyli, że wszystkie przypadki można podzielić na 3 grupy. Naukowcy nie wiedzą na razie, czemu ludzie mają 3 rodzaje jelit, ale spekulują, że ma to coś wspólnego z odmiennościami związanymi ze sposobem rozróżniania przez układ odpornościowy bakterii przyjaznych od szkodliwych lub metodami usuwania przez komórki wodorowych produktów ubocznych. Podobnie jak grupy krwi, typy przewodu pokarmowego są niezależne od wieku, płci, narodowości czy wskaźnika masy ciała (BMI). Naukowcy odkryli jednak, że w jelitach starszych osób występuje więcej bakteryjnych genów odpowiadających za rozkładanie węglowodanów. Prawdopodobnie dzieje się tak, ponieważ starzenie zmniejsza skuteczność ich przetwarzania, dlatego by przeżyć w przewodzie pokarmowym, bakterie muszą częściowo przejąć to zadanie. Fakt, że ekspresja bakteryjnych genów zależy od takich cech jak wiek i waga, wskazuje, że można ją wykorzystać w roli markera otyłości czy chorób, np. raka jelita grubego. Ma to duże znaczenie zarówno dla diagnostyki, jak i prognoz leczenia. W przyszłości podczas diagnozowania czy oceniania prawdopodobieństwa wystąpienia jakiejś choroby lekarze będą się przyglądać nie tylko człowiekowi, ale także żyjącym w nim bakteriom. Po ustaleniu rozpoznania terapia będzie dostosowywana do typu jelit pacjenta, ponieważ to zagwarantuje najlepsze rezultaty.

Białko Bt, wytwarzane w naturze przez bakterie Bacillus thuringiensis, jest jednym z najskuteczniejszych środków owadobójczych znanych człowiekowi. Jego aktywność jest na tyle wysoka, że kodujący je gen wykorzystywany jest do modyfikacji genetycznej niektórych roślin, lecz, jak pokazują najnowsze badania, jego skuteczność jest ściśle zależna od składu flory bakteryjnej zamieszkującej ciała szkodników atakujących uprawy. Odkrycia dokonali badacze z Uniwersytetu Wisconsin. Badali oni efekty działania Bt na motyle, których larwy żywią się roślinami uprawianymi przez ludzi. Aby ocenić wpływ flory bakteryjnej na działanie toksycznej proteiny, owadom podawano antybiotyki. Po zakończeniu terapii ponownie oceniano skuteczność naturalnego pestycydu. Przeprowadzony eksperyment wykazał, że u pięciu spośród sześciu gatunków badanych motyli zabicie bakterii zamieszkujących jelita powodowało utratę wrażliwości na toksynę. Co więcej, ponowne zasiedlenie ciał owadów tymi samymi drobnoustrojami przywróciło u czterech gatunków wrażliwość na działanie białka Bt. Wygląda więc na to, że do zadziałania tego środka na organizm szkodnika konieczne jest występowanie w nim naturalnej "kolekcji" bakterii. Wyniki doświadczenia mogą być istotne dla rolników, którzy chcieliby zwiększyć skuteczność ochrony własnych upraw przed niechcianymi gośćmi. Można także spekulować, że kontrola składu flory bakteryjnej zamieszkującej organizmy nieszkodliwych gatunków motyli mogłaby pozwolić na uchronienie ich przed szkodliwym działaniem białka Bt.

Choć codziennie mijamy się i "wymieniamy" bakteriami z mnóstwem ludzi, każdy z nas posiada w swojej jamie ustnej unikalną kompozycję mikroorganizmów. Co ciekawe jednak, kolekcja ta nie wykazuje, jak mogłoby się wydawać, żadnych istotnych zróżnicowań w zależności od miejsca zamieszkania. Zależy za to, i to bardzo wyraźnie, od indywidualnych cech biologicznych ich nosicieli. Odkrycia dokonał zespół prowadzony przez Marka Stonekinga, antropologa pracującego dla Instytutu Maxa Plancka. Wraz z kolegami przebadał on bakterie zawarte w ślinie 120 osób zamieszkujących 10 miast na pięciu kontynentach. Ku zaskoczeniu badaczy okazało się, że zdecydowana większość bakterii wyizolowanych z śliny uczestników studium nie podporządkowuje się jakimkolwiek uwarunkowaniom geograficznym. Pomysł na identyfikację pochodzenia lub tożsamości ludzi na podstawie indywidualnych cech flory bakteryjnej wziął się z odkryć dokonanych wcześniej na podstawie analizy genomu Helicobacter pylori, mikroorganizmu odpowiedzialnego za wrzody żołądka. Ponieważ DNA bakterii mutuje szybciej od ludzkiego, badacze uznali (a następnie potwierdzili doświadczalnie), że na podstawie analizy DNA zawartego w komórkach H. pylori wyizolowanych z żołądków ludzi w różnych rejonach świata będzie można odtworzyć... kierunki dawnych migracji ludzkości. Niestety, analiza flory jamy ustnej, choć jest znacznie prostsza technicznie, nie daje równie wiarygodnych wyników. Spośród czternastu tysięcy gatunków bakterii wyizolowanych z śliny uczestników, tylko nieliczne poddają się jakimkolwiek trendom geograficznym. Zaobserwowano za to, że istnieją wyraźne różnice pomiędzy gatunkami i szczepami bakterii zamieszkującymi usta poszczególnych osób, nawet jeśli zamieszkują one blisko siebie. Czy to koniec poszukiwań? Absolutnie nie - badacz postanowił nie składać broni. Jego zdaniem, uzyskanie dodatkowych informacji na temat flory bakteryjnej jamy ustnej człowieka jest możliwe, lecz będzie wymagało wykorzystania bardziej zaawansowanych technik sekwencjonowania DNA. Kluczem będzie odkrycie bakterii, które przenoszą się z pokolenia na pokolenie - z matki na dziecko, lecz nie z jednej osoby na drugą np. poprzez pocałunki i inne sposoby transferu, tłumaczy kierunek swoich dalszych poszukiwań Stoneking. Trzymamy kciuki.

Badacze z Uniwersytetu Waszyngtońskiego twierdzą, iż zidentyfikowali istotną różnicę pomiędzy mikroorganizmami wchodzącymi w skład prawidłowej flory bakteryjnej organizmu oraz ich chorobotwórczymi odpowiednikami. Zdaniem naukowców, odkrycie może przyśpieszyć pracę nad nową generacją antybiotyków. W swoim studium badacze z Waszyngtonu, kierowani przez dr. Jeffa Hendersona, analizowali bakterie Escherichia coli, stanowiące podstawę flory bakteryjnej jelita grubego. Ich fizjologię badano pod kątem naturalnych szlaków metabolicznych oraz zidentyfikowania substancji pobieranych i wytwarzanych przez komórki. Choć przedstawiciele E. coli są zwykle nieszkodliwi dla człowieka, niektóre szczepy należące do tego gatunku mogą powodować infekcje dróg moczowych. Problem ten dotyczy głównie kobiet - co druga z nich przeszła w swoim życiu przynajmniej jedno zakażenie dróg moczowych, zaś 20-40% pań cierpi na infekcje nawracające. Jak dowodzi zespół dr. Hendersona, bakterie infekujące drogi moczowe wytwarzają szczególnie dużo związków wiążących żelazo i "podkradających" je z ustroju gospodarza. Znacznie ułatwia to przeżycie w środowsku, w którym E. coli zwykle nie jest zdolna do przetrwania. Związkami kluczowymi dla patogennych właściwości mikroorganizmów okazały się dwa związki, jersiniabaktyna oraz salmochelina, należące do grupy sideroforów. Ich synteza w komórkach wyizolowanych z zakażonych dróg moczowych jest wielokrotnie wyższa, niż u bakterii należących do flory fizjologicznej. Umożliwiają one wychwytywanie znacznych ilości żelaza z organizmu gospodarza. Wiele wskazuje na to, że miliony lat ewolucji przyniosły organizmowi człowieka możliwość odparcia ataku mikroorganizmów. Nasze ciała wytwarzają bowiem białka zdolne do wiązania i neutralizowania sideroforów. Wiele wskazuje na to, że zasadniczą funkcją tych protein jest właśnie zapobieganie infekcjom. Zdaniem badaczy z Waszyngtonu, dokonane przez nich odkrycie może mieć pozytywny wpływ na rozwój badań nad nowymi antybiotykami. Kiedy leczymy infekcję antybiotykiem, przypomina to zrzucenie bomby - zabite zostaje niemal wszystko, niezależnie od tego, czy jest to potrzebne czy szkodliwe, tłumaczy dr Henderson. Chcielibyśmy odnaleźć metody celujące w szkodliwe bakterie i pozostawiające w spokoju te dobre. Siderofory wydają się być świetnym tropem. Zdaniem dr. Hendersona, nowa generacja antybiotyków mogłaby działać na jeden z dwóch sposobów. Pierwszym pomysłem jest opracowanie związków blokujących enzymy odpowiedzialne za syntezę związków wiążących żelazo w bakteriach. Innym proponowanym rozwiązaniem jest poszukiwanie substancji, które wiązałyby siderofory bezpośrednio, odcinając tym samym mikroorganizmy od dopływu życiodajnego pierwiastka. Niestety, związków takich dotychczas nie wytworzono.

Kozi ser jest wyjątkowo bogatym źródłem dobroczynnych bakterii - twierdzi w swojej pracy doktorskiej naukowiec z Uniwersytetu w hiszpańskiej Grenadzie. To pierwsza tak dokładna analiza flory bakteryjnej wzbogacającej ten smaczny produkt. Autorem studium jest Antonio M. Martín Platero. Badacz przeprowadził szczegółową analizę DNA wyizolowanego z różnych rodzajów koziego sera wytwarzanego w trzech komarkach Andaluzji (odpowiedniki polskich powiatów): Aplujarra oraz Jayena, należących do prowincji Granada, oraz Aracena, leżącej w prowicji Huelva. Zdaniem naukowca, zebrane informacje mogą mieć znaczący wpływ na doskonalenie procesu produkcji mlecznych smakołyków, a także pomogą poprawić ich właściwości zdrowotne. Analiza DNA wykazała, że w każdym gramie andaluzyjskich specjałów znajduje się od 107 do 109 komórek bakteryjnych, przy czym bakterie kwasu mlekowego stanowią od 65 aż do 99 procent tej puli. Zdaniem dr. Platero jest to istotne, gdyż mogą [one] być szczególnie korzystne dla ludzkiego zdrowia, ponieważ powodują fermentację laktozy, obniżają pH i w ten sposób blokują rozwój patogennych [czyli szkodliwych - red.] mikroorganizmów. Gatunki, których przedstawiciele znajdowali się w kozim serze wyjątkowo w wyjątkowo dużych ilościach, to Lactobacillus paracasei, Lb. plantarum, a także Lactococcus lactis, spotykany zwykle w jogurtach, a nie w serach. Hiszpański badacz zauważa oprócz tego, że przedstawiciele wielu spośród zidentyfikowanych gatunków wytwarzają znaczne ilości bakteriocyn - wyjątkowo silnych toksyn działających wybiórczo na określone rodzaje mikroorganizmów, lecz całkowicie neutralnych dla człowieka. Podobne analizy, choć należą do zajęć wyjątkowo żmudnych, mogą mieć ogromne znaczenie dla optymalizacji produkcji sera. Pozwalają one na skomponowanie flory bakteryjnej o idealnym składzie, którą następnie zaszczepia się (czyli, mówiąc fachowo, inokuluje) mieszankę, z której ma powstać ser. Oprócz uzyskania wyjątkowego smaku mlecznego specjału możliwe jest także dodanie mikroorganizmów, które dzięki swojej obecności i wytwarzanym przez siebie charakterystycznym substancjom sprawią, że spożywanie serów będzie nie tylko przyjemne, lecz także wyjątkowo korzystne dla naszych organizmów.

Zaledwie dziesięć gramów gumy arabskiej dziennie wystarcza, by znacząco pobudzić rozwój korzystnej flory bakteryjnej przewodu pokarmowego. O wynikach badań nad substancją donosi najnowszy numer czasopisma British Journal of Nutrition. Autorami badania są naukowcy pracujący dla firmy Kerry, jednego z największych na świecie producentów suplementów diety i dodatków do żywności. Ich zdaniem wystarczą cztery tygodnie przyjmowania tego naturalnego składnika, by znaczaco podnieść poziom pożytecznych bakterii z rodzajów Bifidobacterium, Lactobacillus oraz Bacteroides. Guma arabska jest popularnym dodatkiem do żywności, zarejestrowanym w Unii Europejskiej i oznaczonym symbolem E414. Jest to naturalny, zasuszony sok z niektórych gatunków akacji. Jest stosowana w celu zagęszczenia, stabilizacji i emulgacji (ułatwienia wzajemnego mieszania się związków, które normalnie nie łączą się ze sobą) wielu produktów spożywczych. Substancja ta należy do tzw. prebiotyków, czyli produktów nietrawionych przez organizm człowieka, lecz wykazujących pozytywny wpływ na korzystną florę bakteryjną organizmu człowieka. W eksperymencie badaczy z firmy Kerry wzięło udział 54 zdrowych ochotników. Średni wiek uczestników testu wynosił 30,9 roku. Podzielono ich na cztery grupy, w których przyjmowano 5, 10, 20 lub 40 gramów gumy arabskiej zawieszonej w wodzie. Część badanych przyjmowała także samą wodę, która służyła jako "pusta" próba, czyli odpowiednik placebo stosowanego podczas testowania leków. Eksperyment wykazał, że optymalną dawką E414, stymulującą rozwój "dobrych" bakterii i hamujacą wzrost szkodliwych mikroorganizmów z rodzaju Enterococcus, jest 10 gramów dziennie. Dwoma grupami, które reagowały na tę substancję wyjątkowo intensywnym wzrostem, były pożyteczne dla człowieka bifidobakterie oraz mikroorganizmy z rodzaju Lactobacillus. Uzyskane wyniki wykazują tym samym przewagę gumy arabskiej w stosunku do inuliny - suplementu używanego wcześniej jako jeden z podstawowych prebiotyków. Autorzy badania dodają jeszcze jedną istotną informację związaną z odkryciem: biorąc pod uwagę jego właściwości jako składnika mas wchodzących w skład pożywienia, dodatek ten będzie atrakcyjnym składnikiem żywności funkcjonalnej. Ustalenie, do jakiego stopnia będzie prezentował inne właściwości istotne z punktu widzenia fizjologii, wciąż czeka na odpowiednie badania.

Jedni mogą żyć bez czekolady, inni nie. Prowadzono już badania mózgu, które wykazały, że u tych drugich występuje dużo silniejsza reakcja na wynalazek Azteków. Teraz naukowcy ze Szwajcarii stwierdzili, że flora bakteryjna jelit czekoladoholików różni się od tego, co można znaleźć w przewodzie pokarmowym reszty ludzi. Skoro kolonie mikrobów odpowiadają za nasze zamiłowanie do czekolady, niewykluczone, że dzieje się tak również w przypadku innych produktów. Sunil Kochhar, jeden z współautorów niewielkiego studium, uważa, że zmieniając skład flory bakteryjnej, można by walczyć z niektórymi rodzajami otyłości (Journal of Proteome Research). Kochhar jest kierownikiem badań nad metabolizmem w Nestle Research Center w Lozannie. Studium zostało zresztą sfinansowane przez Nestle. Rozpoczęcie eksperymentu opóźniło się o rok, ponieważ naukowcy mieli kłopot ze znalezieniem 11 mężczyzn, którzy nie jedzą czekolady. Zespół porównywał ich próbki krwi i moczu z próbkami pobranymi od równolicznej grupy wolontariuszy codziennie sięgających po brązową tabliczkę. Wszyscy panowie byli zdrowi, żaden nie cierpiał na otyłość. Przez 5 dni ich menu było dokładnie takie samo. We krwi i moczu analizowano stężenie różnych produktów ubocznych metabolizmu. Znaczące różnice stwierdzono w zakresie 12 substancji. U czekoladoholików występowało więcej aminokwasu glicyny i mniej szkodliwego cholesterolu LDL, podczas gdy u niejedzących czekolady odnotowano więcej wchodzącej np. w skład energetyzujących napojów tauryny. Kochhar dodaje, że związki, w obrębie których zaobserwowano różnice, są powiązane z różnymi kulturami bakterii. Nie wiadomo, czy to bakterie odpowiadają za zachcianki, czy to dieta z początków życia decyduje o składzie flory jelit. Obecnie badacze koncentrują się na mechanizmach, za pośrednictwem których bakterie miałyby wpływać na ludzi. Wcześniejsze studia wykazały jednak np., że gdy człowiek chudnie, na "liście" mieszkańców przewodu pokarmowego zachodzą zmiany.

Naukowcy badający florę bakteryjną ludzkiej skóry odnotowali, że znaleźć na niej można aż 182 różne gatunki tych mikroorganizmów. Niektóre żyją tam na co dzień, część zaraz zmieni miejsce pobytu. Dr Martin Blaser z New York University School of Medicine i jego zespół pobrali wymazy ze skóry przedramienia 6 zdrowych osób (Proceedings of the National Academy of Sciences). Warto przypomnieć, że skóra jest naszym największym narządem, stanowiącym 15% masy ciała. Zidentyfikowaliśmy 182 gatunki bakterii. Na tej podstawie szacujemy, że na skórze bytuje ok. 250 gatunków. Dla porównania: w dobrym zoo powinno być od 100 do 200 gatunków. Wiemy już, że na naszej skórze, i to tylko na przedramieniu, znajduje się wiele różnych gatunków mikrobów. Podobnie jak w renomowanym ogrodzie zoologicznym. Bez dobrych bakterii nasz organizm by nie przeżył — dodaje dr Zhan Gao, naukowiec zaangażowany w laboratoryjne badania Blasera. Szacuje się, że liczebność bakterii związanych z ludzkim ciałem 10-krotnie przewyższa liczebność komórek organizmu. Te bakterie są w rzeczywistości częścią nas samych — konkluduje Blaser. Nie sądzę, by ciągłe mycie było dobrym pomysłem, ponieważ w ten sposób pozbywamy się jednej z barier ochronnych. O tym, że bakterie żyją na skórze człowieka, wiedziano od dawna, lecz zespół Amerykanów posłużył się zaawansowaną techniką molekularną (bazującą na DNA), by szczegółowo zbadać zagadnienie. Flora bakteryjna skóry okazała się bardziej złożona niż pierwotnie sądzono. Odnaleziono 8% nieznanych wcześniej gatunków. Niektóre bakterie stale rezydują na skórze, a 4 rodzaje — Staphylococcus, Streptococcus, Propionibacterium oraz Corynebacterium — grupują nieco ponad połowę wszystkich gatunków. Inne trafiają tam przejściowo. Flora bakteryjna poszczególnych osób różni się od siebie, można jednak wyodrębnić zestaw bazowy, który występuje u każdego człowieka. W badaniach wzięło udział 3 mężczyzn i 3 kobiety. Odkryto, że płcie mogą się różnić przenoszonymi na skórze bakteriami. Wcześniej naukowcy analizowali florę żołądka i przełyku. Ta ze skóry jest zupełnie inna. Mikroby żyją najprawdopodobniej w zwierzętach od miliardów lat. Te, które żyją w nas, nie znalazły się tam przypadkowo. Razem ewoluowaliśmy.