Wiederverwilderung des menschlichen Darms: Wiedereinführung der Art Limosilactobacillus Reuteri

Es gibt jetzt übereinstimmende Beweise dafür, dass die Industrialisierung die Bakterienvielfalt der Darmmikrobiota erheblich verringert hat (Segata, 2015), wahrscheinlich aufgrund einer Kombination von Faktoren wie dem Einsatz von Antibiotika, modernen klinischen Praktiken, sanitären Einrichtungen und Änderungen der Ernährungsgewohnheiten. Der einzige Faktor, für den empirische Beweise vorliegen, ist jedoch der geringe Gehalt an für Mikrobiota zugänglichen Kohlenhydraten (MACs) in der westlichen Ernährung, bei denen es sich um unverdauliche Nahrungskohlenhydrate handelt, die den Darm besiedelnden Mikroben zur Verfügung stehen (Sonnerburg et al., 2015).

Frühere Arbeiten haben die allgemeine Prämisse der „Mikrobiomverarmung“ bestätigt, indem sie eine höhere Diversität in der fäkalen Mikrobiota von Individuen aus ländlichen Stämmen in Papua-Neuguinea nachgewiesen haben, die weitere 50 Arten enthalten, die bei Nordamerikanern völlig nicht nachweisbar sind (Martínez et al., 2015). . Eine Art, die bei jedem Individuum aus Papua-Neuguinea durch 16S-rRNA-Sequenzierung nachweisbar war, aber nicht bei einer einzigen US-Kontrolle, war Limosilactobacillus reuteri (L. reuteri). Interessanterweise wurde diese Art, die auch als Probiotikum verwendet wird, in Studien, die um 1960 durchgeführt wurden, regelmäßig beim Menschen nachgewiesen, wird aber beim heutigen Menschen sehr selten gefunden, was auf einen jüngsten Rückgang der L. reuteri-Population bei Westlern hindeutet (Walter et al. , 2011). Am wichtigsten ist, dass L. reuteri bei vielen Wirbeltierarten Mitglied der Darmmikrobiota ist und Vorteile für die Immunfunktionen und die Entwicklung des Wirts ausübt, wie in einer Reihe häufig zitierter Veröffentlichungen gezeigt wurde (Zelante et al. 2013; Buffington et al. 2016; Lamas et al. 2016; He et al. 2017).

Es ist derzeit unklar, was den Rückgang der L. reuteri-Population verursacht hat. Dies ist jedoch wahrscheinlich auf die Bedeutung unverdaulicher Kohlenhydrate zurückzuführen, die in der westlichen Ernährung in sehr geringen Mengen vorhanden sind, während sie in der Ernährung der ländlichen Bevölkerung Papua-Neuguineas, einer Bevölkerung, die sich überwiegend pflanzlich ernährt, reichlich vorhanden sind.

Das Ziel dieser Studie ist es zu zeigen, dass eine im nicht-verwestlichten Mikrobiom dominante Bakterienart in den Darm von Kanadiern „wieder eingeführt“ werden kann, die mit einer nicht-industriellen Ernährung gefüttert wurden, die das Wachstum von Darmbakterien fördern soll. Diese Studie wird auch bestimmen, wie diese „Wiedereinführung“ und die nicht industrialisierte Ernährung die Immunfunktion des Wirts und die metabolischen Wechselwirkungen zwischen Wirt, Ernährung und Mikrobiom beeinflussen, und Zusammenhänge zwischen ihnen untersuchen. Es wird die Auswirkungen der mikrobiellen Behandlung und der Ernährung auf die Ökologie des Darmmikrobioms weiter untersuchen. Die zentrale Hypothese ist, dass ein Isolat von L. reuteri, das aus dem ländlichen Papua-Neuguinea stammt, im Darm von Kanadiern etabliert werden kann, die mit einer Diät gefüttert werden, die Kohlenhydrate enthält, von denen bekannt ist, dass sie das Wachstum dieser Mikrobe fördern. Es wird auch die Hypothese aufgestellt, dass diese „Wiedereinführung“ und der Verzehr der nicht-industriellen Ernährungsweise mit immunologischen und metabolischen Vorteilen für den Wirt verbunden sein wird. Um diese Ziele zu erreichen, werden folgende Ziele vorgeschlagen:

1. Durchführung einer Studie am Menschen, um festzustellen, ob ein aus dem ländlichen Papua-Neuguinea (PNG) isolierter Limosilactobacillus reuteri-Stamm im Darm gesunder Kanadier etabliert werden kann.
2. Um zu bestimmen, ob die Besiedelung verbessert werden kann, indem eine Diät gefüttert wird, die speziell darauf ausgelegt ist, Wachstumssubstrate für L. reuteri bereitzustellen.
3. Um zu bestimmen, wie sowohl L. reuteri als auch die nicht industrialisierte Ernährung das menschliche Mikrobiom, Metabolom, kardiometabolische Surrogat-Endpunkte und Immun-Biomarker für Entzündungen verändern.

Diese Studie wird feststellen, ob eine „verlorene Spezies“ von Bakterien wieder in den menschlichen Darm eingeführt werden kann, und möglicherweise mechanistische Einblicke liefern, um zu informieren, wie eine solche diätetische Modulation angewendet werden kann, um das Risiko chronischer Krankheiten zu verringern. Da sich der aus ländlichen Papua-Neuguinea isolierte L. reuteri-Stamm funktionell von westlichen Stämmen unterscheidet, was durch unterschiedliche Wachstumsraten auf MAC-Substraten belegt wird, wird diese Studie weitere potenzielle probiotische Stämme identifizieren, die zuvor aufgrund ihrer völligen Abwesenheit im industrialisierten Darm nicht charakterisiert wurden Mikrobiom.