Mikroben passen sich zusammen mit ihren Gastgebern an ihre neue Umgebung an

Mikroben passen sich zusammen mit ihren Gastgebern an ihre neue Umgebung an

Ein Artikel, der kürzlich von der Dan Knights-Gruppe an der University of Minnesota veröffentlicht und in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Zelle berichtet, dass sich die Zusammensetzung und die Vielfalt der Darmflora bei Einwanderern aus ländlichen Gegenden Asiens innerhalb weniger Monate in die USA verändert haben. Die wichtigsten Ergebnisse der Autoren waren:

  • Einwanderung aus den ländlichen Regionen Asiens in die USA ist mit dem Verlust von mikrobiellen Darmarten, der Diversität und dem Verlust bakterieller Enzyme im Zusammenhang mit dem Abbau von Pflanzenfasern verbunden
  • Bacteroides Stämme verdrängten die faserverdauenden Prevotella-Stämme entsprechend der in den USA verbrachten Zeit
  • Der Verlust der Diversität nahm mit der Fettleibigkeit zu und wurde über Generationen hinweg verstärkt

"Die Menschen verloren ihre heimischen Mikroben fast unmittelbar nach ihrer Ankunft in den USA", sagte Knights im Interview mit The Washington Post. "Der Verlust an Diversität war ziemlich ausgeprägt: Gerade in die USA zu kommen, wo er gerade in den USA lebte, ging der Verlust an Mikrobiomen um etwa 15 Prozent einher." Interessanterweise hatten die Kinder von Einwanderern einen weiteren Verlust an Diversität zwischen 5 und 10 .

Knights und seine Kollegen untersuchten die relative Häufigkeit und Diversität von Darmmikroben und ihren Gengehalt in Stuhlproben von mehr als 500-Migrantinnen aus ländlichen Gegenden in Asien, den Hmong und Karen. Um einen Schnappschuss vor und nach der Ankunft in den USA zu erhalten, nahmen die Forscher vor ihrer Abreise und nach ihrer Ankunft Mikrobiom-Proben von 19-Karen-Frauen. Die Wissenschaftler verglichen alle diese Mikrobiome mit denen der in den USA geborenen europäischen 36-Amerikaner.

Die vorherrschende Spezies im Darm von Einwanderern veränderte sich von den Stämmen einer sogenannten Bakteriengruppe Prevotella zu einer angerufenen Gruppe Bacteroides. Die Gattung Prevotella gehört zu den Taxa Bacteroidite die zusammen mit den Taxa Firmicutes macht die Mehrheit der Darmmikroben im menschlichen GI-Trakt aus.

Ähnliche Unterschiede in den mikrobiellen Taxa-Taxa zwischen den Überresten von Jägersammlerpopulationen in Afrika (Hadza) und Südamerika (Yanomami) sowie in Industrieländern, insbesondere in Nordamerika, Europa und Australien, wurden beschrieben (Smits et al. Wissenschaft 357, 2017; De Filippo, PNAS 2010). Industrielle Bevölkerungen haben Mikrobiotas, die von dominiert werden Bacterioiditein der Erwägung, dass traditionelle Bevölkerungen in den afrikanischen, asiatischen und südamerikanischen Kontinenten, die eine Reihe von Lebensstilen umfassen, von Landwirten bis hin zu Jägern, Mikrobiotas aufweisen, die sich zum Teil durch ihre Fülle an Prevotella taxa auszeichnen, genau wie in der Studie von Knight (Smits et al. Wissenschaft).

Dorf Afrika Burkina Faso
In einer Studie über Darmbakterien von Kindern in Burkina Faso, einer Region in Afrika, Prevotella machte 53% der Darmbakterien aus, fehlte jedoch bei altersgleichen europäischen Kindern. Studien deuten auch darauf hin, dass die Langzeitdiät stark mit der Zusammensetzung des Darmmikrobioms zusammenhängt. Diejenigen, die reich an Eiweiß und tierischen Fetten, die für die westliche Ernährung typisch sind, haben überwiegend Bacteroides-Bakterien. Für diejenigen, die komplexere Kohlenhydrate, insbesondere Ballaststoffe, die Prevotella-Spezies konsumieren dominieren. Prevotella Arten produzieren Enzyme, die Ballaststoffe verdauen, die in Asien häufiger sind als in den Vereinigten Staaten.

Während diese mikrobiellen Unterschiede zwischen den Menschen in verschiedenen Teilen der Welt anfangs wie ein stabiles regionales Merkmal aussahen, deuten zwei kürzlich durchgeführte Studien, einschließlich der von Knight, stark darauf hin, dass sie von diätetischen und anderen Lebensstilfaktoren beeinflusst werden. Passen die Darmmikrobiota, die während der ersten 3-Lebensjahre programmiert wurden, an unterschiedliche Ernährungsgewohnheiten und Anforderungen an die effektivsten Stoffwechselmaschinen an?

Um diese Frage zu beantworten, Justin Sonnenburg und seine Gruppe untersuchte mögliche Zusammenhänge zwischen saisonalen Schwankungen der Ernährungsgewohnheiten und der Zusammensetzung und Funktionsfähigkeit der Darmflora. Die Hadzas, die im Rift Valley in Ostafrika leben, haben zwei unterschiedliche Jahreszeiten: eine Regenzeit von November bis April und eine Trockenzeit von Mai bis Oktober. Obwohl der Verbrauch von ballaststoffreichen Knollen und Pflanzen das ganze Jahr über stattfindet, sind während der Regenzeit die Beerenaufsuchen und der Honigkonsum häufiger, während die Jagd in der Trockenzeit am erfolgreichsten ist. Die Zeit des höheren Fleischkonsums war mit einem Anstieg der Bacteroidetes-Arten im Darm verbunden. Dieselbe Mikrobenklasse fiel während der Regenzeit wieder auf einen Zustand mit deutlicher Ähnlichkeit mit dem der industrialisierten Mikrobiota. Die Taxa, die in der nassen Jahreszeit in der Hadza-Mikrobiota auf ein nicht nachweisbares Niveau gebracht werden, entsprechen Taxa, die in der industrialisierten Bevölkerung unabhängig von der Jahreszeit selten oder nicht vorhanden sind. Im Gegensatz zu den in industrialisierten Bevölkerungsgruppen beobachteten Veränderungen der Darmmikrobenvielfalt und -fülle sowie der Expression verschiedener Verdauungsenzyme kehrte das Hadrias Mikrobiom während der Trockenzeit immer wieder zu seiner vollen Vielfalt zurück.

Es wäre faszinierend gewesen zu wissen, ob die bei den Einwanderern von Knights beobachtete Abnahme der Darmmikrobendifferenzierung der Darmmikrobendiversität und der faserabbauenden Arten reversibel gewesen wäre, wenn sie zu ihrem Land und ihren Ernährungsgewohnheiten zurückgekehrt wären, wie es in den Hadzas während der verschiedenen Jahreszeiten der Fall ist oder wenn diese Änderungen dauerhaft waren, wie in den Industrieländern.

Haben die schnellen Veränderungen in der Zusammensetzung und Funktion von Darmmikroben Auswirkungen auf die Gesundheit der Einwanderer gehabt? Es wird im Allgemeinen davon ausgegangen, dass mit abnehmender mikrobieller Diversität das Risiko für Krankheiten wie Übergewicht, Diabetes und metabolisches Syndrom steigt, obwohl noch eine Kausalität zwischen mikrobiellen Veränderungen und menschlichen Erkrankungen festgestellt werden muss. In der Tat stellte die Gruppe von Knights fest, dass die Adipositas-Rate bei vielen der untersuchten Einwanderer sich auf das Sechsfache erhöhte. Diejenigen, die übergewichtig geworden waren, verloren zusätzlich 10 Prozent ihrer Vielfalt.

Da die beobachteten Änderungen in der Ernährung der Einwanderer langsamer waren als die beobachteten raschen Veränderungen im Darmmikrobiom der Einwanderer, legen dies nahe, dass andere Faktoren als nordamerikanische Lebensmittel eine Rolle gespielt haben müssen, einschließlich Stress, der mit der Umsiedlung und der Anpassung an eine neue Umgebung verbunden ist. Wasserreinheit, Medikamenteneinnahme, insbesondere Antibiotika und andere Lebensstilfaktoren.

Kommentare:

  • Mehrere Studien zeigen Unterschiede in der Darmmikrobendiversität und der relativen Häufigkeit mikrobieller Taxa. Diese Schwankungen können in einigen Bevölkerungsgruppen in einem zyklischen, saisonalen Muster auftreten, oder sie können auftreten, wenn sich eine Bevölkerung von einem Land und traditionellen Ernährungsgewohnheiten zu einer mit hohem Fett-, Zucker- und Ballaststoffgehalt bewegt.
  • In den Industrieländern kommt es nur innerhalb einer bestimmten Bandbreite zu einer Zunahme der mikrobiellen Diversität und des Vorkommens, sie erreicht jedoch im Allgemeinen nicht das Niveau, das in traditionellen Gesellschaften zu beobachten ist.
  • Obwohl Unterschiede in der Nahrungsaufnahme scheinbar eine herausragende Rolle bei diesen Variationen des Mikrobioms spielen, könnten andere Faktoren als die Ernährung verantwortlich sein, insbesondere Stress, körperliche Aktivität, Hygiene und Reinheit des Trinkwassers.
  • Bisher wurde jedoch kein kausaler Zusammenhang zwischen Darmveränderungen und Adipositas oder anderen Erkrankungen festgestellt.