Rewilding the Human Gut: Genindførelse af arten Limosilactobacillus Reuteri

Der er nu konsekvente beviser for, at industrialiseringen væsentligt har reduceret den bakterielle mangfoldighed af tarmmikrobiotaen (Segata, 2015), sandsynligvis på grund af en kombination af faktorer såsom brug af antibiotika, moderne klinisk praksis, sanitet og ændringer i kostvaner. Den eneste faktor, som der findes empirisk evidens for, er det lave indhold af mikrobiota-tilgængelige kulhydrater (MAC'er) i vestlige kostvaner, som er ufordøjelige kostkulhydrater, der bliver tilgængelige for de mikrober, der koloniserer tarmen (Sonnerburg et al., 2015).

Tidligere arbejde har bekræftet den overordnede forudsætning for 'mikrobiom-udtømning' ved at demonstrere højere diversitet i den fækale mikrobiota af individer fra landlige stammer i Papua Ny Guinea, som indeholder yderligere 50 arter, der er fuldstændig uopdagelige i nordamerikanere (Martínez et al., 2015) . En art, der kunne påvises i hvert Papua Ny Guinea-individ ved 16S rRNA-sekventering, men ikke i en enkelt amerikansk kontrol, var Limosilactobacillus reuteri (L. reuteri). Interessant nok blev denne art, som også bruges som et probiotikum, regelmæssigt påvist hos mennesker i undersøgelser udført omkring 1960, men findes meget sjældent hos nutidige mennesker, hvilket tyder på et nyligt fald i L. reuteri-populationen hos vesterlændinge (Walter et al. , 2011). Vigtigst er det, at L. reuteri er medlem af tarmmikrobiotaen i mange hvirveldyrarter og udøver fordele for værtens immunfunktioner og udvikling, som vist i en række højt citerede publikationer (Zelante et al. 2013; Buffington et al. 2016; Lamas et al. 2016; He et al. 2017).

Det er i øjeblikket uklart, hvad der forårsagede faldet i L. reuteri-populationen. Det skyldes dog sandsynligvis vigtigheden af ​​ikke-fordøjelige kulhydrater, der er til stede i meget lave mængder i vestlige kostvaner, mens de er rigelige i kosten i landdistrikterne på Papua Ny Guinea, en befolkning, der indtager en overvejende plantebaseret kost.

Målet med denne undersøgelse er at demonstrere, at en bakterieart, der dominerer i det ikke-vestlige mikrobiom, kan 'genindføres' i tarmen på canadiere, der fodres med en ikke-industrialiseret type diæt designet til at fremme væksten af ​​tarmbakterier. Denne undersøgelse vil også afgøre, hvordan denne 'genintroduktion' og den ikke-industrialiserede diæt påvirker immunfunktionen af ​​værten og vært-diæt-mikrobiom metaboliske interaktioner, og undersøge sammenhænge mellem dem. Det vil yderligere udforske virkningerne af den mikrobielle behandling og kosten på tarmens mikrobiom-økologi. Den centrale hypotese er, at et isolat af L. reuteri, der stammer fra landdistrikterne i Papua Ny Guinea, kan etableres i tarmene på canadiere, der fodres med en diæt indeholdende de kulhydrater, der vides at lette væksten af ​​denne mikrobe. Det er også en hypotese, at denne 'genintroduktion' og indtagelse af den ikke-industrialiserede kost vil være forbundet med immunologiske og metaboliske fordele for værten. For at nå disse mål foreslås følgende mål:

1. At udføre et menneskeligt forsøg for at afgøre, om en Limosilactobacillus reuteri-stamme isoleret fra landdistrikterne Papua Ny Guinea (PNG) kan etableres i tarmen hos raske canadiere.
2. For at afgøre, om kolonisering kan forbedres ved at fodre en diæt, der er specielt designet til at give vækstsubstrater for L. reuteri.
3. For at bestemme, hvordan både L. reuteri og den ikke-industrialiserede diæt ændrer det menneskelige mikrobiom, metabolom, kardiometaboliske surrogat-endepunkter og immune biomarkører for inflammation.

Denne undersøgelse vil fastslå, om en 'tabt art' af bakterier kan genindføres i den menneskelige tarm og kan give mekanistisk indsigt for at informere om, hvordan en sådan diætmodulering kan anvendes til at reducere risikoen for kroniske sygdomme. Da L. reuteri-stammen isoleret fra landdistrikterne i Papua Ny Guinea er funktionelt forskellig fra vestlige stammer, hvilket fremgår af forskellige væksthastigheder på substrater af MAC'er, vil denne undersøgelse yderligere identificere potentielle probiotiske stammer, der tidligere var ukarakteriserede på grund af deres generelle fravær fra den industrialiserede tarm mikrobiom.