Των Frances Spragge, DPhil Candidate, Microbiology, University of Oxford και Erik Bakkeren Postdoctoral Research Fellow, Department of Biology, University of Oxford. Πηγή: The Conversation.
Την τελευταία δεκαετία, έγινε πιο σαφές ότι ένα έντερο γεμάτο φιλικά μικρόβια (το μικροβίωμα του εντέρου) είναι ζωτικής σημασίας για την καλή υγεία μας. Έχει επίσης καταστεί σαφές ότι ένα υγιές μικροβίωμα περιλαμβάνει έναν πληθυσμό μικροβίων (βακτήρια, ιούς, μύκητες). Αυτό που δεν γνωρίζουμε είναι γιατί μια ποικιλία φιλικών μικροβίων είναι σημαντική για την αποφυγή των επιβλαβών μικροβίων (παθογόνων). Τώρα όμως πιστεύουμε ότι βρήκαμε την απάντηση.
Η τελευταία μας μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο Science, δείχνει ότι ο κύριος λόγος που ένα ποικίλο μικροβίωμα είναι χρήσιμο για την αντίσταση στα παθογόνα είναι ότι τα φιλικά μικρόβια καταναλώνουν, συλλογικά, περισσότερα θρεπτικά συστατικά που χρειάζονται για να αναπτυχθεί ένα παθογόνο στο έντερο.
Με άλλα λόγια, ένα ποικίλο μικροβίωμα μπλοκάρει την ανάπτυξη παθογόνων χρησιμοποιώντας τα θρεπτικά συστατικά του -ένα φαινόμενο που ονομάζουμε «μπλοκάρισμα θρεπτικών ουσιών». Η κατανόηση του τρόπου λειτουργίας του αποκλεισμού των θρεπτικών ουσιών είναι ισχυρή επειδή μας επιτρέπει να προβλέψουμε ποιες εντερικές κοινότητες θα είναι προστατευτικές έναντι ενός δεδομένου παθογόνου.
Η ερευνητική μας ομάδα ξεκίνησε πραγματοποιώντας μια μεγάλη επιλογή 100 κοινών στελεχών ανθρώπινων βακτηρίων του εντέρου. Δοκιμάσαμε την ατομική ικανότητα αυτών των στελεχών να περιορίζουν την ανάπτυξη δύο βακτηριακών παθογόνων, της Klebsiella pneumoniae και της Salmonella enterica serovar Typhimurium. Αυτά τα δύο είδη αποτελούν πρόβλημα επειδή πολλά στελέχη τους γίνονται ανθεκτικά στα αντιβιοτικά.
Από μόνα τους, ξεχωριστά, τα διάφορα είδη φιλικών μικροβίων του εντέρου δεν μπορούσαν να αποτρέψουν την ανάπτυξη παθογόνων. Αλλά αυτό ήταν διαφορετικό όταν πολλά από αυτά τα είδη συγκεντρώθηκαν σε μεγαλύτερες κοινότητες. Οι κοινότητες υψηλότερης ποικιλομορφίας έτειναν να προσφέρουν περισσότερη προστασία από εισβολείς παθογόνων, τόσο σε πειράματα σε δοκιμαστικούς σωλήνες όσο και σε ποντίκια.
Ωστόσο, δεν ήταν όλες οι κοινότητες υψηλότερης ποικιλομορφίας ικανές να περιορίσουν την ανάπτυξη των παθογόνων. Είναι πολύ σημαντικό ότι ορισμένα είδη πρέπει να είναι παρόντα για να είναι προστατευτική μια κοινότητα. Προχωρήσαμε στη διερεύνηση της αιτίας. Συγκρίναμε τα θρεπτικά συστατικά που θα μπορούσαν να καταναλωθούν από κάθε ένα από τα μεμονωμένα είδη με τα θρεπτικά συστατικά που καταναλώνουν τα παθογόνα. Συνειδητοποιήσαμε ότι ορισμένα είδη φιλικών μικροβίων του εντέρου είχαν μεγαλύτερη επικάλυψη χρήσης θρεπτικών συστατικών με τα παθογόνα.
Ωστόσο, μεμονωμένα, η επικάλυψη χρήσης θρεπτικών ουσιών ακόμη και αυτών των βασικών ειδών με τα παθογόνα δεν ήταν αρκετά υψηλή για να εμποδίσει την ανάπτυξη παθογόνων. Αλλά όταν εξετάσαμε ποια θρεπτικά συστατικά μπορεί να χρησιμοποιήσει η κοινότητα ως σύνολο, διαπιστώσαμε ότι οι κοινότητες με τον υψηλότερο βαθμό επικάλυψης με τα παθογόνα παρείχαν τη μεγαλύτερη προστασία.
Θεραπείες
Αυτό το εύρημα είναι σημαντικό καθώς παρέχει μια οδό για το σχεδιασμό ωφέλιμων, προβιοτικών κοινοτήτων που στοχεύουν στην ενίσχυση της ικανότητας του μικροβιώματος να αντιστέκεται στον αποικισμό από παθογόνα που προκαλούν ασθένειες.
Δοκιμάσαμε αυτήν την ιδέα λαμβάνοντας ένα σύνολο 50 ειδών μικροβίων ανθρώπινου εντέρου και προβλέποντας ποιοι συνδυασμοί θα ήταν προστατευτικοί έναντι ενός νέου παθογόνου: ενός ανθεκτικού στα φάρμακα Escherichia coli (κολοβακτηρίδιο). Επιλέξαμε τις κοινότητες που είχαν προβλεφθεί ότι θα ήταν φτωχές στο να μπλοκάρουν την ανάπτυξη αυτού του παθογόνου από μόνες τους και τις κοινότητες που προβλεπόταν ότι θα ήταν καλές και τις δοκιμάσαμε έναντι του παθογόνου. Σε όλες τις περιπτώσεις, η αρχή του αποκλεισμού των θρεπτικών ουσιών ήταν σε θέση να προβλέψει με επιτυχία την ικανότητα της κοινότητας να εμποδίσει την ανάπτυξη του παθογόνου.
Η αποτυχία της αντιβιοτικής θεραπείας γίνεται πιο συχνή λόγω της εξάπλωσης ανθεκτικών παθογόνων μικροοργανισμών. Εναλλακτικές λύσεις που εκμεταλλεύονται τη φυσική ικανότητα του σώματος να αντιστέκεται σε ασθένειες, όπως η σύνθεση του μικροβιώματος, γίνονται πιο ελκυστικές.
Το μικροβίωμα του εντέρου είναι αναπόσπαστο στοιχείο της υγείας μας, αλλά είναι πολύ περίπλοκο και επομένως δύσκολο να το κατανοήσουμε. Η μελέτη μας παρέχει ένα πρότυπο για το πώς θα μπορούσε κανείς να σχεδιάσει ορθολογικά προβιοτικές κοινότητες για να δημιουργήσει μικροβιώματα για καλύτερη υγεία.
