Ponowne zdziczenie ludzkich jelit: reintrodukcja gatunku Limosilactobacillus Reuteri

Obecnie istnieją spójne dowody na to, że uprzemysłowienie znacznie zmniejszyło różnorodność bakteryjną mikroflory jelitowej (Segata, 2015), prawdopodobnie z powodu kombinacji czynników, takich jak stosowanie antybiotyków, nowoczesne praktyki kliniczne, warunki sanitarne i zmiany nawyków żywieniowych. Jednak jedynym czynnikiem, dla którego istnieją dowody empiryczne, jest niska zawartość węglowodanów dostępnych dla mikrobiomu (MAC) w zachodnich dietach, które są niestrawnymi węglowodanami dietetycznymi, które stają się dostępne dla drobnoustrojów kolonizujących jelita (Sonnerburg i in., 2015).

Poprzednie prace potwierdziły ogólną przesłankę „wyczerpania mikrobiomu”, wykazując większą różnorodność mikroflory kałowej osobników z plemion wiejskich w Papui-Nowej Gwinei, które zawierają dodatkowe 50 gatunków całkowicie niewykrywalnych w Ameryce Północnej (Martínez i in., 2015) . Jednym gatunkiem wykrywalnym u każdego osobnika z Papui-Nowej Gwinei przez sekwencjonowanie 16S rRNA, ale nie w pojedynczej kontroli w USA, był Limosilactobacillus reuteri (L. reuteri). Co ciekawe, ten gatunek, który jest również stosowany jako probiotyk, był regularnie wykrywany u ludzi w badaniach przeprowadzonych około 1960 roku, ale jest bardzo rzadko spotykany u współczesnych ludzi, co sugeruje niedawny spadek populacji L. reuteri u mieszkańców Zachodu (Walter et al. , 2011). Co najważniejsze, L. reuteri jest członkiem mikroflory jelitowej wielu gatunków kręgowców i wywiera korzystny wpływ na funkcje odpornościowe gospodarza i rozwój, jak wykazano w wielu często cytowanych publikacjach (Zelante i in. 2013; Buffington i in. 2016; Lamas i wsp. 2016; He i wsp. 2017).

Obecnie nie jest jasne, co spowodowało spadek populacji L. reuteri. Jednak prawdopodobnie wynika to ze znaczenia niestrawnych węglowodanów, które są obecne w bardzo małych ilościach w zachodnich dietach, a jednocześnie są obfite w diecie wiejskich Papui-Nowej Gwinei, populacji, która spożywa głównie dietę opartą na roślinach.

Celem tego badania jest wykazanie, że gatunek bakterii dominujący w niezachodnim mikrobiomie może zostać „ponownie wprowadzony” do jelit Kanadyjczyków karmionych dietą typu nieuprzemysłowionego, zaprojektowaną w celu promowania wzrostu bakterii jelitowych. Badanie to określi również, w jaki sposób ta „ponowna introdukcja” i dieta typu niezindustrializowanego wpływają na funkcje odpornościowe gospodarza i interakcje metaboliczne żywiciel-dieta-mikrobiom, a także zbadają powiązania między nimi. Naukowcy będą dalej badać wpływ leczenia mikrobiologicznego i diety na ekologię mikrobiomu jelitowego. Główną hipotezą jest to, że izolat L. reuteri, pochodzący z obszarów wiejskich Papui-Nowej Gwinei, może zostać zadomowiony w jelitach Kanadyjczyków karmionych dietą zawierającą węglowodany, o których wiadomo, że ułatwiają wzrost tego drobnoustroju. Postawiono również hipotezę, że to „ponowne wprowadzenie” i spożywanie diety typu nieprzemysłowego będzie wiązało się z korzyściami immunologicznymi i metabolicznymi dla gospodarza. Aby osiągnąć te cele, proponuje się następujące cele:

1. Przeprowadzenie badania na ludziach w celu ustalenia, czy szczep Limosilactobacillus reuteri wyizolowany z obszarów wiejskich Papui-Nowej Gwinei (PNG) można zadomowić się w jelitach zdrowych Kanadyjczyków.
2. Określenie, czy kolonizację można poprawić, stosując dietę specjalnie opracowaną w celu zapewnienia substratów wzrostowych dla L. reuteri.
3. Aby określić, w jaki sposób zarówno L. reuteri, jak i dieta typu nieprzemysłowego zmieniają ludzki mikrobiom, metabolom, zastępcze punkty końcowe kardiometaboliczne i biomarkery immunologiczne stanu zapalnego.

Badanie to ma na celu ustalenie, czy „zagubiony gatunek” bakterii może zostać ponownie wprowadzony do ludzkich jelit i może dostarczyć mechanistycznego wglądu w informacje, w jaki sposób można zastosować taką modulację diety w celu zmniejszenia ryzyka chorób przewlekłych. Ponieważ szczep L. reuteri wyizolowany z wiejskich Papui-Nowej Gwinei różni się funkcjonalnie od szczepów zachodnich, o czym świadczą różne szybkości wzrostu na substratach MAC, badanie to pozwoli dalej zidentyfikować potencjalne szczepy probiotyczne, które wcześniej nie były scharakteryzowane ze względu na ich całkowity brak w uprzemysłowionym jelicie mikrobiom.