Biotop zdravia žalúdka
V ľudskom tele sa nachádzajú miliardy mikróbov - predovšetkým v hrubom čreve sídli skupina baktérií. Aký ekosystém tam tvorí, závisí aj od ponuky.
Od Jany Schlütterovej
Človek nikdy nie je naozaj sám. Či už sedí za počítačom alebo na lavičke v parku, blúdi púšťou alebo metrom: sprevádza ho viac ako 100 miliárd pasažierov. Baktérie kolonizujú jeho pokožku, nos, ústa a sliznice - na ľudskú bunku pripadá asi desať mikróbov. Hrubé črevo je obzvlášť obľúbeným miestom na planéte Homo sapiens. Usadilo sa tu viac ako 400 druhov, pretože jedlo je zadarmo.
Čokoľvek človek zje, súčasne kŕmi svoje mikróby. Z dobrého dôvodu. Bez tých maličkých by sme sa nezaobišli. Ich enzýmy kalibrujú imunitný systém, rozkladajú nestráviteľné jedlo, vytvárajú vitamíny a oveľa viac. Zistenie Jamesa Lewisa a jeho kolegov z Pensylvánskej univerzity, ktoré boli nedávno zverejnené v časopise Science, znie takmer ako truizmus: Závisí od našej stravy, ktorý ekosystém sa usadí v črevách.
Pre mikrobiológov a genetikov je však črevo menej zoologická záhrada so starými priateľmi ako dažďový prales plný prekvapení. Je pravda, že pediatr a bakteriológ Theodor Escherich izoloval baktériu Escherichia coli pomenovanú po ňom z stolice kojencov na konci 19. storočia. Ale v Petriho miske nemožno pestovať a skúmať mnoho ďalších druhov. A tak ich skúmanie bolo dlho tienistou existenciou.
Až potom, čo sa vedci naučili extrahovať fragmenty DNA zo stolice, kože alebo zo slín a oddeliť ľudskú DNA od DNA mikroorganizmov, mali šancu zistiť mikrobiálnu biodiverzitu. Projekty ako Human Microbiome Project of the US National Institutes of Health teraz katalogizujú to, čo žije ďalej a v nás - a prečo.
V polovici 90. rokov trvalo sekvenovanie troch až štyroch miliónov párov báz, ktoré sú usporiadané v krúžku, ktorý obsahuje každá baktéria, celý rok, teraz to vysokovýkonné technológie dokážu popoludní. Metagenomika je názov oblasti, ktorá sa objavila: Už sa neskúma iba asi 23 000 ľudských génov, ale aj ich mikróby.
Prvé výsledky boli mätúce: Vedci našli nielen úplne odlišné kombinácie baktérií v rôznych častiach tela. Biodiverzita v črevách alebo v ústnej dutine sa tiež veľmi líšila od človeka k človeku. Jediným spoločným menovateľom bolo, že všetci ľudia majú jadrový mikrobióm, t. J. Bakteriálne gény - bez ohľadu na typ -, ktoré preberajú pre človeka životne dôležité úlohy. Zvyšok sa zdal byť odlišný od človeka k človeku.
Vedci z Európskeho laboratória pre molekulárnu biológiu v Heidelbergu boli o to viac ohromení, že analyzovali črevnú bakteriálnu DNA 22 Európanov a hľadali vzorce: Všetky mikróby boli prehľadne rozdelené do troch rôznych ekosystémov, či už ide o Bacteroides, Prevotella alebo ruminokoky. Dominovali druhy. Aj keď vedci pridali údaje od 13 Japoncov a štyroch Američanov, nič v zoskupení sa nezmenilo.
Ako nedávno napísal Peer Bork a jeho kolegovia v časopise Nature, ekosystém nemal nič spoločné s vekom, pohlavím, pôvodom (a teda ani jedálnym lístkom), zdravím alebo chorobami. Klasifikácia vyzerala náhodne, podobne ako ľudia majú krvné skupiny. Aj keď postupne do štúdie zahrnuli ďalších ľudí, nič sa nezmenilo.
Jednou z téz, ktorú vedci odvtedy testujú, je súvislosť medzi bakteriálnym ekosystémom a krvnou skupinou. Ďalšia sa týka troch obzvlášť dôležitých chemických signálnych dráh. Ale možno je to aj náhoda. Je možné, že prvé baktérie, ktoré sa dostanú do tela dieťaťa v pôrodných cestách, s prvým dúškom materského mlieka alebo bozkom staršej sestry, sú akýmsi vyhadzovačom a nechajú ho sledovať iba toho, kto im vyhovuje.
Americko-brazílske konzorcium vedené Jamesom Lewisom v časopise Science odporuje náhodnej téze.
V prvom kroku jeho tím skúmal stravovacie návyky 98 zdravých amerických mužov a žien a analyzoval bakteriálnu DNA zo vzoriek stolice od každého z nich. Dokázali detekovať dva z troch ekosystémov, ktoré sa nazývajú enterotypy. Iba ekosystém, v ktorom dominovali rumokoky, sa zdal byť podriadený Bacteroides.
Našli tiež koreláciu medzi stravou a ekosystémom. Tí, ktorí, ako to v priemyselných krajinách často býva, konzumovali veľa bielkovín a živočíšnych tukov, mali tendenciu spadať do skupiny Bacteroides. Tí, ktorí rovnako ako vegetariáni jedli viac sacharidov a vlákniny, mali pravdepodobne v črevách ekosystém Prevotella.
V druhom kroku sa vedci pokúsili zmeniť zloženie mikrobioty v čreve u desiatich testovaných osôb pomocou špeciálnej stravy: jednej skupine boli na desať dní podávané porcie, ktoré obsahovali veľa tuku a málo vlákniny; druhá s vysokým obsahom vlákniny a nízkym obsahom tuku. Zloženie črevných baktérií sa v skutočnosti výrazne zmenilo už po 24 hodinách. Všetky testované osoby však zostali vo svojom enterotype celých desať dní, takže sa ich intestinálny ekosystém zmenil iba v jeho medziach.
„Ak je vôbec možné, tento ekosystém je možné zmeniť iba dlhodobou zmenou stravovania,“ hovorí Lewis. Ak by sa v budúcnosti ukázalo, že je pravdepodobnejšie, že jeden typ ekosystému bude súvisieť s chorobami, ako je Crohnova choroba alebo obezita, krátkodobé diéty by nemali žiadny vplyv.
Michael Blaut, mikrobiológ z Nemeckého inštitútu pre výživu ľudí v Postupime-Rehbrücke, zachádza priďaleko: „Aj keď sú metódy veľmi zložité, vzťah medzi výživou a ekosystémom je zatiaľ iba koreláciou,“ hovorí. Teraz je potrebné preukázať kauzálne vzťahy pri starostlivej podrobnej práci na zvieracích modeloch.
"Autori sa ani nepokúsili vysvetliť, prečo Bacteroides koreluje s diétou s vysokým obsahom tukov a Prevotella s diétou s vysokým obsahom sacharidov," hovorí Blaut. „Je toho ešte veľa, čo treba urobiť.“ Považuje za oveľa vzrušujúcejšie a užitočnejšie zistiť, čo pre nás robí 10 až 20 miliónov génov mikroorganizmov, s ktorými žijeme.
Pretože vplyv, ktorý na nás majú mikroorganizmy, je stále podceňovaný. Od obezity po cukrovku, od artériosklerózy po chrípku, od autizmu k depresii - pre každú z týchto chorôb existujú hypotézy o tom, ako môžu byť črevné baktérie zapojené do ich vývoja alebo kontroly.
Napríklad Javier Bravo z University College York nedávno demonštroval priame spojenie medzi črevnými baktériami a funkciou mozgu u myší. Ak myši jedli probiotikum Lactobacillus rhamnosus, zmenila sa ich mozgová chémia: narástlo im viac receptorov Gaba, ktoré majú tiež upokojujúcu funkciu, v mozgových oblastiach pre učenie, pamäť a emočnú kontrolu.