Kdyby mimozemšťané zkoumali člověka, mysleli by si, že jsme jen otrocké organismy určené k krmení mikrobů a jejich přenášení. Naše těla obsahují desetkrát více bakterií než buňky a v celkové bakteriální DNA je odhadem 3,3 milionu genů, což je 160krát více než počet lidských genů. Naše střevo hostí asi jeden kilogram bakterií, které pomáhají trávit a metabolizovat potravu, produkovat vitamíny a chrání nás před infekcemi.
Výše uvedené jsou učebnicové znalosti, ale spousta nedávných studií odhaluje nové a netušené role těchto malých společníků. Existují důkazy, že střevní bakterie nás mohou chránit nebo nás mohou předurčit k patologiím od zánětu po cukrovku a obezitu. A jakkoli to zní přitaženě za vlasy, pozoruhodné množství údajů ukazuje, že mohou dokonce změnit naši náladu a chování.
Mikroby jsou žhavým tématem vědecké agendy. V květnu spustila vláda USA Národní iniciativu pro mikrobiom s celkovým rozpočtem půl miliardy dolarů, zatímco EU financuje více než 300 projektů souvisejících s mikrobiomem.
Yolanda Sanz, výzkumná pracovnice Institutu agrochemie a potravinářské technologie (IATA) španělské Národní výzkumné rady ve Valencii, Španělsko, koordinuje MyNewGut, největší konsorcium EU v této oblasti s 30 partnery v 15 zemích. Zeptali jsme se Sanze na perspektivy výzkumu a na zajímavá spojení mezi mikrobiomem a mozkem.
Co tvoří naši střevní flóru a jak se mění v průběhu času?
Naše střevo hostí komplexní ekosystém bakterií; nazýváme ji střevní mikrobiota, která zahrnuje nejméně 1000 různých druhů. Většinu našich střevních mikrobů získáváme brzy po narození, i když existují důkazy o kolonizaci již během prenatálního života.
Během prvních 2-3 let života je mikrobiota velmi nestabilní ve svém složení. Tento stav se překrývá s obdobím, kdy je imunitní systém ještě nezralý. V této fázi je mikroflóra výrazně ovlivněna stravou, například tím, zda jste nebo nekojete.
Když převezme převahu strava dospělých, složení střevní mikroflóry se stane stabilnější a objeví se mikrobiotický profil. To obvykle převládá až do vysokého věku, kdy se strava vrátí k méně rozmanité a nestabilnější, jako je tomu u miminek. Vývoj mikrobioty určitým způsobem odráží náš růst a stárnutí.
Máme tedy jakousi mikrobiální identitu, bakteriální otisk prstu, který je jedinečný pro jednotlivce?
Ano, každý člověk má ve svém střevě jiný podíl bakteriálních druhů a kmenů. Kdybych to měl vyčíslit, řekl bych, že asi čtvrtina mikrobioty je jedinečná pro každého jednotlivce, ale je těžké dát přesný odhad. Také víme, že náš genom ovlivňuje naši střevní flóru. Nevíme, jak to funguje, ale alespoň některé rysy naší mikroflóry jsou spojeny s naší DNA.
Co se stane, když lidé radikálně upraví svůj jídelníček? Kdybych se stal například veganem, změnilo by to mou mikrobiální identitu?
Studie ukazují, že pokud dramaticky změníte svůj jídelníček, například změnou podílu vlákniny, bílkovin nebo tuků, zaznamenáte relativně rychlé změny ve vaší mikrobiotě. Asi 30-40 procent bakteriálních kmenů se bude lišit v jejich hojnosti. Nějakým způsobem získáte novou mikrobiální identitu, dokud znovu nezměníte stravu.
Drogy mohou také změnit mikrobiotu. Nedávné studie samozřejmě poukazují na antibiotika, ale také na inhibitory protonové pumpy, protizánětlivé léky a další skupiny léků, které neinteragují přímo s bakteriemi. Obrázek je složitější, než jak vypadal před několika lety.
Jaké je spojení mezi mikrobiotou, mozkem a náladou?
Přibývá důkazů o mikrobiální ose střevo-mozek, ve které mohou bakterie ovlivňovat mozek, a naopak.
Výzkumníci z Kanady zjistili, že myši zvláště plachého druhu se staly aktivnějšími a zvědavějšími poté, co dostaly střevní mikrobiální transplantaci od méně inhibovaných myší. Víme, že některé kmeny střevních bakterií produkují sloučeniny, které mají vliv na nervový systém: například neurotransmitery nebo metabolity, které mění hematoencefalickou bariéru (bariéru, která filtruje molekuly procházející z těla do mozkového oběhu).. Poznámka). Zatím neznáme přesné mechanismy, ale je zcela jasné, že střevní mikrobi mohou ovlivnit náladu a vzorce chování.
Platí tato zjištění také pro lidi?
Většina informací pochází ze studií na zvířatech, ale některé údaje u lidí jsou zcela průkazné. Lidé s primární depresí například vykazují změny v mikrobiotě.
Kromě toho transplantace mikroflóry pacientů s depresí do myší může replikovat patologii u zvířat.
Problém s pokusy na lidech je v tom, že můžeme analyzovat pouze výkaly pacientů, které více reprezentují bakterie z dolního střeva. Abyste získali informace o ostatních částech trávicího traktu, museli byste provést biopsie a další invazivní testy na zdravých lidech, což by samozřejmě bylo neetické.
Umíme si představit probiotickou terapii mozkových poruch u lidí, alespoň ke zmírnění některých příznaků?
Proběhlo několik studií, kdy pacientům s depresí byla podávána probiotická léčba. Výsledky jsou povzbudivé, ale jedná se o malé studie a před tím, než budeme moci říci, zda tyto intervence skutečně fungují, zbývá mnoho kroků.
K dnešnímu dni jsme našli mnoho korelací mezi střevní mikroflórou a patologiemi: abychom se dostali k terapii, musíme vytvořit kauzální vztah a pozorně se podívat na mechanismy, kterými bakterie interagují s nervovým systémem.
Jaké jsou další kroky a vidíte interakce mezi National Microbiome Initiative (NMI) v USA a projekty EU ve stejné oblasti?
Abychom pokročili dále, musíme studovat větší skupiny pacientů a integrovat různé -omické přístupy, jako je genomika a proteomika. Je to filozofie za NMI a to, co děláme s evropským projektem MyNewGut. Musíme uznat, že USA investují mnohem více než Evropa, ale je zde spousta prostoru pro spolupráci. Snažíme se zajistit, aby většina genomických dat byla otevřená a dostupná celé vědecké komunitě.
NMI je otevřena partnerům z EU a mnoho evropských konsorcií, včetně toho našeho, má partnery z obou stran Atlantiku. Problém je v tom, že američtí partneři nemají přístup k žádnému financování z EU a naopak. Je mnoho budoucích výzev, které musíme společně řešit. Není snadné přenést poznatky z myší na lidi, ale myslím, že jdeme slibným směrem.
