Rewilding the Human Gut: Gjeninnføring av arten Limosilactobacillus Reuteri

Det er nå konsistente bevis på at industrialisering har redusert bakteriediversiteten i tarmmikrobiotaen betydelig (Segata, 2015), sannsynligvis på grunn av en kombinasjon av faktorer som bruk av antibiotika, moderne klinisk praksis, sanitærforhold og endringer i kostholdsvaner. Den eneste faktoren som det finnes empiriske bevis for er det lave innholdet av mikrobiota-tilgjengelige karbohydrater (MAC) i vestlige dietter, som er ufordøyelige diettkarbohydrater som blir tilgjengelige for mikrobene som koloniserer tarmen (Sonnerburg et al., 2015).

Tidligere arbeid har bekreftet det overordnede premisset om "utarming av mikrobiom" ved å demonstrere høyere mangfold i den fekale mikrobiotaen til individer fra landlige stammer i Papua Ny-Guinea, som inneholder ytterligere 50 arter som er fullstendig uoppdagelige i nordamerikanere (Martínez et al., 2015) . En art som kan påvises i hvert Papua Ny-Guinea-individ ved 16S rRNA-sekvensering, men ikke i en enkelt amerikansk kontroll, var Limosilactobacillus reuteri (L. reuteri). Interessant nok ble denne arten, som også brukes som et probiotikum, regelmessig påvist hos mennesker i studier utført rundt 1960, men er svært sjelden funnet hos samtidige mennesker, noe som tyder på en nylig nedgang i L. reuteri-populasjonen hos vestlige (Walter et al. , 2011). Det viktigste er at L. reuteri er medlem av tarmmikrobiotaen hos mange virveldyrarter og utøver fordeler mot vertens immunfunksjoner og utvikling, som vist i en rekke høyt siterte publikasjoner (Zelante et al. 2013; Buffington et al. 2016; Lamas et al. 2016; He et al. 2017).

Det er foreløpig uklart hva som forårsaket nedgangen i L. reuteri-bestanden. Imidlertid er det sannsynligvis på grunn av viktigheten av ikke-fordøyelige karbohydrater som er tilstede i svært lave mengder i vestlige dietter, mens de er rikelig i kostholdet til rurale Papua Ny-Guineanere, en befolkning som bruker et overveiende plantebasert kosthold.

Målet med denne studien er å demonstrere at en bakterieart som dominerer i det ikke-vestliggjorte mikrobiomet kan "gjenintroduseres" i tarmen til kanadiere matet med en ikke-industrialisert type diett designet for å fremme veksten av tarmbakterier. Denne studien vil også finne ut hvordan denne "gjeninnføringen" og den ikke-industrialiserte dietten påvirker immunfunksjonen til verts- og vert-diett-mikrobiom metabolske interaksjoner, og utforske assosiasjoner mellom dem. Den vil videre utforske effekten av den mikrobielle behandlingen og dietten på tarmmikrobiomøkologien. Den sentrale hypotesen er at et isolat av L. reuteri, som stammer fra landlige Papua Ny-Guinea, kan etableres i tarmen til kanadiere som har fått en diett som inneholder karbohydratene som er kjent for å lette veksten av denne mikroben. Det er også en hypotese om at denne "gjeninnføringen" og inntak av den ikke-industrialiserte dietten vil være assosiert med immunologiske og metabolske fordeler for verten. For å nå disse målene foreslås følgende mål:

1. Å gjennomføre en menneskelig prøvelse for å avgjøre om en Limosilactobacillus reuteri-stamme isolert fra landlige Papua Ny-Guinea (PNG) kan etableres i tarmen til friske kanadiere.
2. For å avgjøre om kolonisering kan forbedres ved å tilføre en diett spesielt designet for å gi vekstsubstrater for L. reuteri.
3. For å bestemme hvordan både L. reuteri og den ikke-industrialiserte dietten endrer det menneskelige mikrobiomet, metabolomet, kardiometabolske surrogatendepunkter og immune biomarkører for betennelse.

Denne studien vil fastslå om en "tapt art" av bakterier kan gjeninnføres i menneskets tarm og kan gi mekanistisk innsikt for å informere om hvordan slik diettmodulering kan brukes for å redusere risikoen for kroniske sykdommer. Siden L. reuteri-stammen isolert fra landlige Papua Ny-Guineanere er funksjonelt forskjellig fra vestlige stammer, bevist av forskjellige veksthastigheter på substrater av MAC-er, vil denne studien videre identifisere potensielle probiotiske stammer som tidligere var ukarakteriserte på grunn av deres generelle fravær fra den industrialiserte tarmen. mikrobiom.