ניתוח עולמי מראה כיצד אורחות חיים מודרניים שוחקים את המגוון המיקרוביאלי, מערערות את קהילות המעיים ומעצימות את אותות הלחץ החיסוני, וחושף עלויות ביולוגיות נסתרות של תיעוש.
מחקר: התיעוש מניע שינויים מיקרוביאליים ופיזיולוגיים מתכנסים במטא-אורגניזם האנושי. קרדיט תמונה: MattL_Images / Shutterstock
*הודעה חשובה: bioRxiv מפרסם דוחות מדעיים ראשוניים שאינם נבדקים על ידי עמיתים, ולכן אין לראות בהם מכריעים, מנחים פרקטיקה קלינית/התנהגות הקשורה לבריאות, או להתייחס אליהם כאל מידע מבוסס.
במחקר שפורסם ב- bioRxiv preprint* server, צוות בינלאומי של חוקרים ניתח כיצד אורח החיים ורמות התיעוש משפיעים על מבנה המיקרוביום של המעי האנושי.
הממצאים שלהם מצביעים על קשר בין תיעוש למיקרוביומים פחות מגוונים ואחידים יותר. אוכלוסיות באזורים מתועשים יותר הראו גם סימנים של יציבות קהילתית מופחתת ופעילות חיסונית מוגברת, כולל סמני לחץ מוגבר במעיים.
כיצד תיעוש משנה את מגוון המיקרוביום
אורחות חיים מתועשים נקשרו שוב ושוב לשינויים משמעותיים במיקרוביום המעי, כולל גיוון מופחת, שינויים בהרכבי חיידקים ותכונות מטבוליות ברורות. אבל דפוסים אלה יכולים לשקף גורמים מבלבלים רבים, כגון תזונה, גנטיקה, גיאוגרפיה, מצב חיסוני, חשיפות זיהומיות ודגימה לא עקבית.
שאלה פתוחה נוספת היא האם שינויים במיקרוביום הקשורים לתיעוש מערערים קהילות חיידקים או משפיעים על תגובות חיסון ודלקתיות של המארח.
כדי לפתור בעיות אלה, החוקרים דורשים אוכלוסיות מגוונות ברחבי העולם ומערכי נתונים סטנדרטיים ורב-ממדיים של מיקרוביום ומארח. The Global Microbiome Conservancy (GMbC) עוקבה נוצרה כדי לענות על צורך זה.
עיצוב עוקבות שימור מיקרוביום גלובלי ואיסוף נתונים
ה GMbC רשמו 1,015 מבוגרים בריאים מ-12 מדינות ו-35 אוכלוסיות מקומיות, המייצגים שונות רחבה בגיל, BMIאסטרטגיות אתניות, סביבה וקיום. המשתתפים לא דיווחו על מחלה כרונית או זיהומית בעת ההרשמה. עיצוב זה תפס שיפועים גדולים בתיעוש, עיור וקיום תוך תיעוד הרגלי תזונה מפורטים.
רצף מטאנומי של רובה ציד פרופיל תכונות טקסונומיות ופונקציונליות. הגנוטיפ האנושי הגדיר מגוון גנטי ושילוב. חוקרים אספו מטא נתונים נרחבים על אורח חיים, תזונה, סביבה ודמוגרפיה, ואז צמצמו אותם למרכיבים עיקריים (מחשבים אישיים) המייצגים תיעוש, תזונה וגנטיקה מארח. אֵלֶה מחשבים אישיים מבחני אסוציאציות מושכלות, מודלים רב-משתנים וחלוקת שונות.
מודלים סטטיסטיים חושפים את אורח החיים כמניע המיקרוביום החזק ביותר
ברחבי הקבוצה, התיעוש הופיע כגורם הקובע החזק ביותר של מבנה המיקרוביום של המעי. אוכלוסיות מתועשות יותר הראו גיוון אלפא מופחת באופן ניכר והרכבים קהילתיים הומוגניים יותר, דפוסים שנצפו על פני יבשות ובתוך מדינות בודדות כמו גאנה וקמרון.
למרות שתזונה, גנטיקה, גיאוגרפיה, גיל, מין ועוד BMI תרם באופן משמעותי, התיעוש (PC1-Lifestyle) הסביר את הנתח הגדול ביותר של השונות הכוללת. מודלים של מחיצות שונות הראו שגורמים אלה הסבירו במשותף עד 58% ממגוון הבטא ואפשרו להפריד בין השפעות לא מיותרות.
שינויים ברמת המינים ותפקוד הקשורים לאורח החיים
מינים רבים של חיידקים הציגו שינויים עקביים הקשורים לאורח חיים במספר מדינות. בעוד "טקסיות סמן תיעוש" קנוניים כגון Bacteroides ו Prevotella נשארו משמעותיים, אחרים (למשל, טרפונמה, אקרמנסיה) איבדה משמעות לאחר התאמה למבלבלים.
מבחינה פונקציונלית, 1,438 KEGG גנים היו קשורים יותר לאורח חיים מאשר דיאטה או גנטיקה. מיקרוביומים מתועשים הועשרו במסלולים הכוללים ביוסינתזה של קובלמין (ויטמין B12) ומטבוליזם של פרופנויל-CoA, מה שמצביע על חיווט מחדש של חילוף החומרים במהלך מעברי אורח חיים.
ניתוחי רשת מראים יציבות אקולוגית מופחתת במיקרוביומים מתועשים
שחזור רשתות שפע משותף הראה שאוכלוסיות מתועשות הראו אסוציאציות חיוביות צפופות יותר, פחות מתאמים שליליים וירידה ביציבות האקולוגית, דפוסים העומדים בקנה אחד עם חוסן נמוך יותר.
למרות השכיחות הנמוכה יותר של פרוטיסטים איקריוטיים במעיים בקבוצות מתועשות, IgAריצוף חשף פעילות חיסונית מוגברת. לַמרוֹת IgA– דפוסי מיקוד נשמרו באופן נרחב על פני אוכלוסיות, מסות ספציפיות כגון Phocaeicola vulgatus ו ג'מיגר OTUs הראו הבדלים הקשורים לאורח החיים.
השלכות על מודלים של מחלות ושוויון בריאות עולמי
המחקר מדגיש כי מודלים של חיזוי מחלות מבוססי מיקרוביום שפותחו בקבוצות מתועשות, בעיקר אירופיות, אינם מכלילים היטב לאוכלוסיות אחרות. זה מדגיש פער משמעותי בהון העצמי ואת הצורך בקבוצות קליניות מייצגות ברחבי העולם.
סמני לחץ המעיים המוגברים באוכלוסיות מתועשות מעלים את האפשרות שמיקרוביומים בעלי מגוון נמוך עשויים להשפיע על הפרעה פיזיולוגית או להגביר את הפגיעות למחלות.
ניסויים משלימים בתרבות משותפת מאותו הדבר GMbC קבוצה תומכת בהשערה זו, ומראה תגובות דלקתיות מוגברות למיקרוביום מתועש.
כיוונים עתידיים לשימור מגוון המיקרוביום
המחברים מדגישים שחלק מהשונות נותרה קשה להפרדה בגלל הקולינאריות בין תזונה ואורח חיים. מאמצים עתידיים יתעדפו דגימה אורכית, בניית יכולת אזורית והתערבויות ספציפיות להקשר שמטרתן שימור מגוון המיקרוביום העולמי.
בסך הכל, הרחבת ה GMbC המסגרת תעמיק את ההבנה המכניסטית, תשפר את דיוק מודל המחלה ותבטיח שמדע המיקרוביום משקף חוויות אנושיות מגוונות ברחבי העולם.
*הודעה חשובה: bioRxiv מפרסם דוחות מדעיים ראשוניים שאינם נבדקים על ידי עמיתים, ולכן אין לראות בהם מכריעים, מנחים פרקטיקה קלינית/התנהגות הקשורה לבריאות, או להתייחס אליהם כאל מידע מבוסס.
