Az emlős bél mikrobiotájának alakulása és következményei az emberi egészségre
Mathieu Groussin 1, 2 b és Florent Mazel 3 a
1 Mikrobiom-informatikai és terápiás központ, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA
2 Biológiai mérnöki tanszék, Massachusettsi Műszaki Intézet, Cambridge, Massachusetts 02139, USA
3 Botanikai és biológiai sokféleség-kutatóközpont, Brit Columbia Egyetem, Vancouver, BC V6T 1Z4, Kanada
A novellák megírásához a szerzők is hozzájárultak.
A többsejtű organizmus fenotípusát általában genomjának expressziója és a környezettel való kölcsönhatása termékének tekintik. Azáltal, hogy feltárta a baktériumok és az archeák sokféleségének rendkívüli mértékét, amely a többsejtű organizmusokon él és azokon belül, a DNS-szekvenálás legújabb technológiai fejlődése megkérdőjelezte ezt az egyszerű megközelítést. Egyre nyilvánvalóbb, hogy ezek a mikrobiota 1-nek nevezett mikroorganizmus-közösségek mélyen befolyásolják az őket hordozó gazdaszervezet fenotípusait, és oda-vissza: állítólag a gazdaszervezetek és a mikrobiota erősen függ egymással [1, 2]. Az állatok belei olyan életkörülményeket képviselnek, amelyek elősegítik az abban rejlő mikroorganizmusok szaporodását: valóban rengeteg táplálék van (emészthető étel) és nagyon alacsony oxigéntartalom (méreg ezeknek az állatoknak. Mikroorganizmusok, amelyek többnyire szigorúan anaerob). Ezek a közösségek viszont lehetővé teszik a gazdaszervezet enzimatikus hiányainak kompenzálását az élelmiszer egy részének emésztésével, ami lehetővé teszi a komplex élelmiszer-molekulákban lévő energia jobb kinyerését [3] (→).
(→) Lásd A. El Kaoutari híreit et al., Kisasszony n ° 3, 2014. március, 259. oldal
Számos betegség, különösen az autoimmun, összefügg a bél mikrobiális ökoszisztémájának egyensúlyhiányával, és a bél biológiai sokféleségének helyreállításán alapuló terápiás megoldásokat fejlesztettek ki [2] (→).
(→) Lásd még a tematikus kérdést A mikrobiota: ez az ismeretlen, amely bennünk lakozik, m/s n ° 11, 2016. november
A "biológiai organizmus" mint önálló entitás klasszikus meghatározása tehát megkérdőjeleződött [4]. Az új elképzelés szerint egy organizmus egymástól függő entitások halmaza, amelyek hálózatokban működnek, lehetővé téve ezzel a többsejtű organizmus meghatározásába az összes mikrobiotát, amely állandó funkcionális interakcióban van vele. Azonban az anyától gyermekig vertikálisan és szinte hűen továbbított genomtól eltérően a testnek meg kell szereznie de novo, minden generációban a mikrobiotáját alkotó baktériumok a környezetéből, amelyek egész életében befolyásolhatják a mikrobiota összetételét.
Legutóbbi munkánkban [6] megmutatjuk, hogy mind az étrend, mind a gazda filogenitása nagyon erősen befolyásolja a bél mikrobiális összetételét, de a baktériumok taxonómiai szintje nagyon eltérő. (1A. És B. Ábra). Azok az emlősfajok, amelyek konvergensen alkalmazkodtak 4 ugyanahhoz az étrendhez, például növényevők (például a kenguru és az őz), bélükben azonos baktériumokat szereztek, amelyek tág rendszertani kategóriákba tartoznak. A növényevők belei valójában a Ruminococcaceae és Lachnospiraceae amelyek a komplex növényi cukrok (például cellulóz) lebontásához szükséges enzimeket termelik. Mivel ezeket az enzimeket nem a gazda genomja kódolja, ezek a baktériumok ezért alapvető szerepet játszanak a gazda ezen energiamolekulák asszimilációjában. A húsevőknek a bél mikrobiotája bizonyos baktériumcsaládokkal dúsítva van (pl Lactobacillus) részt vesznek az aminosavak lebontásában, étrendjükben nagy koncentrációban.
Noha nagy baktériumcsaládok vannak, az azonos étrenddel rendelkező fajokban nem ugyanazok a baktériumok találhatók. Pontosabb taxonómiai szinten a baktériumok eloszlását az emlősök belében már nem magyarázzák az étrend különbségei, hanem úgy tűnik, hogy a faj filogenetikai helyzetét tükrözi [6]. (1A. És B. Ábra). Az emlősök filogenetikai fájában két, egymással szorosan összefüggő faj tehát több fajon vagy baktériumtörzsön osztozik, állandó étrend mellett. Például a kenguru és a kérődzők filogenetikailag távol vannak, de a családban mindkét baktériumfaj található Ruminococcaceae. A kérődzők azonban szorosan rokon baktériumfajokkal rendelkeznek, amelyek teljesen eltérnek a kenguruban előfordulóktól. A bélbaktériumok ezen eloszlását, amely a gazdaszervezet filogenitását tükrözi, néha "filoszimbiózisnak" nevezik [7].