Industrializarea uniformizează microbiomul intestinal și modifică genomii bacterieni
Două studii publicate în paralel în revista Cell arată că stilul de viață industrializat transformă profund microbiomul intestinal uman, atât la nivelul comunităților de bacterii, cât și la nivelul genomilor individuali ai microbilor. Cercetările au fost coordonate de echipe de la Universitatea Kiel, împreună cu specialiști de la MIT și cu numeroase instituții internaționale partenere ale inițiativei Global Microbiome Conservancy.
Microbiomul natural cuprinde totalitatea bacteriilor, virusurilor și fungilor care trăiesc în și pe un organism multicelular. Interacțiunile dintre organism și aceste microorganisme influențează semnificativ funcțiile și sănătatea gazdei. Studiile anterioare au arătat că microbiomul are un rol important în apărarea împotriva agenților patogeni, iar dezechilibrele în compoziția sa sunt asociate cu așa-numitele boli de mediu, precum inflamațiile cronice.
Profesoara Mathilde Poyet, de la Institutul de Medicină Experimentală, și profesorul Mathieu Groussin, de la Institutul de Biologie Moleculară Clinică, investighează modul în care geografia, stilul de viață și gradul de industrializare afectează colonizarea microbiană a intestinului uman. Pentru aceasta, au fondat acum zece ani Global Microbiome Conservancy, o inițiativă științifică ce colectează probe microbiene la nivel mondial pentru a studia și conserva diversitatea completă a microbiomului intestinal uman.
Concluzia centrală a analizelor este că stilul de viață industrializat duce la comunități microbiene mai omogene și mai puțin diverse în intestin. „Două persoane din Kiel, Germania, și Kuala Lumpur, Malaysia, au compoziții foarte similare de specii bacteriene, deși trăiesc în regiuni îndepărtate și au diete, fond genetic și culturi foarte diferite”, explică Groussin.
Echipa a cultivat și secvențiat peste 10.000 de tulpini bacteriene din mai mult de 450 de grupuri de specii, folosind probele GMbC. Cercetătorii au observat că rețelele de coexistență bacteriană devin mai concentrate în jurul unui număr mai mic de bacterii, cu mai puține soluții de rezervă funcționale. „Dacă aceste specii centrale se pierd, comunitatea nu mai are rezerve funcționale pentru a menține productivitatea metabolică și stabilitatea”, subliniază Poyet.
În plus, în probele provenite de la persoane din societăți puternic industrializate au fost detectate niveluri ridicate de markeri inflamatori, semnături moleculare asociate cu răspunsul la stres din intestin. Acestea includ un răspuns imun crescut, în special în stratul mucos al intestinului, interpretat de cercetători ca o reacție la schimbările din compoziția microbiomului.
„Prezența simultană a markerilor inflamatori ridicați și a modelelor distinctive în răspunsul imun sugerează că un microbiom alterat de stilul de viață industrializat poate influența puternic fiziologia gazdei și poate contribui la apariția bolilor”, afirmă profesorul Philip Rosenstiel, directorul Institutului de Biologie Moleculară Clinică și coautor al primului studiu.
În al doilea studiu, cercetătorii au comparat zece specii bacteriene selectate din microbiomul populațiilor neindustrializate și industrializate. „În toate microorganismele analizate, stilul de viață industrializat duce la un genom mai mare și la o plasticitate genomică mai ridicată, cu o frecvență crescută a schimbului de gene prin transfer orizontal, care ajută bacteriile să dobândească rapid funcții noi”, explică dr. Malte Rühlemann, cercetător postdoctoral în laboratorul lui Groussin.
Pe lângă transferurile de gene, echipa a identificat o diversitate largă de mutații genomice asociate cu industrializarea, inclusiv mutații individuale ale ADN-ului care modifică secvența și funcția proteinelor implicate în răspunsul la stres și în metabolismul față de mediu. În viitor, cercetătorii intenționează să extindă cohorta GMbC către alte țări și să investigheze mecanismele prin care perturbările microbiomului asociate industrializării ar putea sta la baza creșterii bolilor cronice observate la nivel mondial.
