אורח חיים מודרני עשוי לשנות את חיידקי המעיים שלנו בדרכים בלתי צפויות

מה קורה לחיידקים החיים בתוכנו כאשר החברות מתחדשות? מחקר המשתרע על פני 12 מדינות בוחן כיצד אורח חיים, תזונה וגנטיקה קשורים לקהילות חיידקים במעיים ולתגובות החיסוניות של הגוף.

מחקר: התיעוש מניע מיקרוביום מתכנס ושינויים פיזיולוגיים מארח במטא-אורגניזם האנושי

במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת תָאחוקרים חקרו את השינויים המיקרוביאליים והפיזיולוגיים הקשורים לתיעוש במטא-אורגניזם האנושי.

המחקר העריך 1,015 מבוגרים ב-12 מדינות שלא דיווחו על מחלה כרונית או זיהום כדי לבחון את הקשר בין אורחות חיים מתועשים ומגוון חיידקי המעי, חסינות רירית המארח ולחץ מעיים.

התיעוש היה קשור להפסדים מתכנסים במגוון החיידקים של המשתתפים. אוכלוסיות מתועשות יותר הראו גם דמיון רב יותר במבני קהילה מיקרוביאליים ויציבות נמוכה יותר בניתוחי רשת חישוביים.

שינויים מיקרוביאליים אלו לוו בסמני מתח גבוהים יותר במעיים ובאימונוגלובולין A מוקוזלי גבוה (IgA) הפרשה, ללא עלייה עקבית בדלקת המעי על פני הקוהורט. מדד בריאות המבוסס על מיקרוביום שפותח תוך שימוש בנתונים מאוכלוסיות מתועשות, הציג ביצועים גרועים גם כאשר יושם על אוכלוסיות לא מתועשות.

רֶקַע

הנטל הגובר של מחלות כרוניות שאינן מדבקות, כולל הפרעות אוטואימוניות, תסמונת מטבולית ומחלות מעי דלקתיות (IBD), עורר מחקר על ההשפעות של שינוי אורח חיים על בריאות האדם.

חוקרים קשרו שינויים בדפוסי המחלה למעבר האנושות לאורח חיים מודרני ומתועש, לצד שינויים בשינה, בתזונה ובפעילות גופנית. התרומה היחסית של גורמים אלה נותרה בלתי ודאית.

גוף משמעותי של מחקר מיקרוביום קישר בין התיעוש לדלדול של טקסיות חיידקים הנפוצים באוכלוסיות פחות מתועשות ולעושר מיקרוביאלי מופחת.

ההשלכות הפיזיולוגיות הרחבות יותר של שיבושים כלל-קהילתיים אלו בתוך המטא-אורגניזם האנושי (מוגדרים כ"המערכת הביולוגית המשולבת הכוללת את המארח האנושי והמיקרוביום הקשור אליו") עדיין לא מובנות.

מחקרים קודמים השוו לעתים קרובות בין אוכלוסיות עם גישות דגימה שונות, מה שמקשה על הפרדה בין גורמי אורח חיים למוצא גיאוגרפי, עומסי זיהומים מקומיים וגיוון תזונתיים.

התרומות היחסיות של גנטיקה מארח, תזונה ותיעוש להפעלת החיסון הרירית, הפיזיולוגיה של המעיים והאמינות של מדדי בריאות מבוססי מיקרוביום נותרו לא ברורות על פני אוכלוסיות מגוונות גיאוגרפית. הפרדת ההשפעות הללו תעזור לחוקרים לפרש את ההבדלים במיקרוביום בצורה מדויקת יותר.

לגבי המחקר

החוקרים אפיינו את ה-Global Microbiome Conservancy (GMbC) עוקבה כדי לבחון את ההשפעות החופפות הללו.

מערך הנתונים המדגם כלל מדידות מיקרוביאליות, גנטיות, תזונתיות ופיזיולוגיות שהתקבלו מ-1,015 מבוגרים ב-35 יישובים ב-12 מדינות, המשתרעים על קהילות כפריות דלילות אוכלוסייה ואזורים עירוניים צפופים. מחקר חתך זה השווה אוכלוסיות בנקודת זמן בודדת במקום לעקוב אחר אנשים דרך שינויים באורח החיים.

הרכב חיידקי המעי והפוטנציאל התפקודי נבדקו באמצעות רצף מטאנומי עמוק של רובה ציד, בעוד ששונות גנטית אנושית הוערכה באמצעות גנוטיפ מארח רחב גנום על פני 913 משתתפים.

מערך הנתונים כלל גם דיווחים מפורטים על אורח החיים, התזונה והמוצא של המשתתפים, אשר נותחו לצד שונות גנטית באמצעות ניתוח רכיבים עיקריים (PCA) ושיטות נלוות.

החוקרים העריכו חלבונים חיסוניים ופיזיולוגיים בדגימות צואה באמצעות מבחן אימונוסורבנט מקושר אנזים (אליסה). ניתוחים אלה מדדו אימונוגלובולין A מפריש (sIgA), אימונוגלובולין M מפריש (sIgM), כרומוגרנין A (CgA; סמן ביולוגי ללחץ נוירואנדוקריני במעיים), וקלפרוטקטין (אינדיקטור לדלקת מעיים).

בתת-קבוצה של משתתפים, רצף IgA בתפוקה גבוהה (IgA-seq) בוצע כדי לכמת ציפוי IgA חיידקי, בעוד שפרופילים מיקרוביאליים שימשו בנפרד כדי להעריך ניידות בין אוכלוסיות של מדד הבריאות של מיקרוביוטה של ​​המעיים (GMHI).

ממצאי המחקר

תיעוש גדול יותר (נמדד באמצעות מספר מדדי אורח חיים) היה קשור למגוון חיידקים נמוך יותר, עם דפוסים דומים במדינות שונות. אורח חיים ותזונה הסבירו בדרך כלל יותר שונות בהרכב חיידקי המעי מאשר גנטיקה של המארח, אך ההשפעות שלהם חפפו ולא ניתן היה להפריד אותם באופן מלא.

אוכלוסיות מתועשות יותר גם הפגינו דמיון רב יותר בהרכב החיידקים וקשרים אבולוציוניים הדוקים יותר בין מינים, בעוד שניתוחים חישוביים הציעו יציבות מופחתת של הרשת המיקרוביאלית.

ניתוחי רשת הצביעו על כך שלקהילות מתועשות היו יותר קשרים בין מיני חיידקים ופחות מתאמים שליליים בין טקסיות חיידקים, לצד יציבות נמוכה יותר בהפרעות מדומה. יתירות תפקודית, המידה שבה מינים חיידקיים מרובים יכולים לבצע את אותן משימות מטבוליות, ירדה גם היא, במיוחד עבור פירוק פחמימות מורכבות. ירידה זו הוסברה במידה רבה על ידי ירידה במגוון המיקרוביאלי.

ניתוחים פונקציונליים מצאו כי מיקרוביומי מעיים מתועשים הועשרו בגנים המעורבים בביו-סינתזה של קובלמין (ויטמין B12) ובמטבוליזם של פרופיונאט, אך עדיין לא אושר אם שינויים אלו מגבירים את ייצור ויטמין B12.

רמות ה-sIgA בצואה היו יותר מכפולות בקרב משתתפים מתועשים בהשוואה לקבוצות לא מתועשות בממוצע, בעוד שרמות ה-CgA בצואה, המשקפות לחץ במעיים, היו גבוהות יותר משמונה. קלפרוטקטין צואה, סמן של דלקת, לא הראה את אותו הקשר הכולל עם התיעוש; ערכים גבוהים יותר התרחשו באוכלוסיות מסוימות שחוו שינויים חברתיים או סביבתיים מהירים.

ניתוח IgA-seq של 283 משתתפים הראה שלאנשים מתועשים יש תדירות גבוהה יותר של טקסיות חיידקים מצופים IgA בהשוואה למשתתפים פחות מתועשים. אינטראקציות עם חיידקי IgA בכל זאת הראו דמיון רחב בין אוכלוסיות.

ה-GMHI הציג ביצועים גרועים בחברות לא מתועשות, והניב ציון חציוני של אפס בשש מדינות מכיוון שסמני בריאות מיקרוביאליים רלוונטיים היו נדירים או נעדרו בדגימות רבות. ציונים אלו לא ביססו מחלה במשתתפים, שלא דיווחו על מחלות כרוניות.

מסקנות

התיעוש קשור למבנה מחדש משמעותי ומתואם של אקולוגיית המעי האנושית ושל הפיזיולוגיה של רירית המארח.

אובדן היציבות ברמת הקהילה ורמות גבוהות יותר של סמנים ביולוגיים ללחץ במעיים מצביעים על כך שמעברי אורח חיים מודרניים עשויים להיות קשורים לשינוי בפעילות החיסונית של המעי. עדיין לא ידוע אם שינויים מיקרוביאליים אלו פוגעים במחסום המעי או מגבירים את הרגישות לזיהום ולמחלות כרוניות.

מפתחים של טיפולי מיקרוביום מדויקים ומסווגים אבחנתיים צריכים להסתמך על נתונים מאוכלוסיות מגוונות ולא מערביות כדי לשפר את הדיוק והרלוונטיות שלהם בין קהילות. יש צורך במחקרים הכוללים אנשים עם מצבים מאובחנים כדי לבסס שימושיות קלינית.