Naukowcy z Yale stworzyli pierwszą systematyczną mapę pokazującą, w jaki sposób poszczególne bakterie jelitowe oddziałują z cząsteczkami pożywienia.
To podstawowe badanie opisuje, w jaki sposób różne drobnoustroje jelitowe przetwarzają metabolicznie składniki żywności, wpływając na nasze zdrowie. Prace zespołu obiecują dostosowanie spersonalizowanego żywienia w oparciu o reakcję określonych genów drobnoustrojów w jelitach na pokarm, co może potencjalnie pomóc w leczeniu chorób takich jak cukrzyca i rak.
Zdrowie jelit i spersonalizowane odżywianie
„Zdrowie jelit” nie bez powodu staje się coraz bardziej popularne wśród entuzjastów jedzenia i dietetyków. Biliony drobnoustrojów i bakterii zamieszkujących nasze jelita odgrywają kluczową rolę w różnych skutkach zdrowotnych i chorobach.
Naukowcy z Yale Microbial Sciences Institute poczynili znaczny postęp w kierunku spersonalizowanego żywienia opartego na dowodach, dostosowanego do indywidualnych wymagań zdrowotnych jelit.
Laboratorium Andrew Goodmana stworzyło pierwszą kompleksową mapę ilustrującą interakcję cząsteczek określonych produktów spożywczych z naszymi unikalnymi bakteriami jelitowymi.
Ich odkrycia zostały niedawno opisane w czasopiśmie Komórka.
Reakcje dietetyczne i różnice mikrobiologiczne
Opierając się na wcześniejszych badaniach dotyczących leków i bakterii jelitowych, naukowcy postanowili zrozumieć, dlaczego różni ludzie reagują odmiennie na tę samą żywność.
„Wiemy, że dieta ma ogromny wpływ na nasze zdrowie i kształtuje nasz mikrobiom” – wyjaśniła Elizabeth Culp, była doktorantka w Goodman Lab i pierwsza autorka badania.
Chociaż w wielu pracach opisano wpływ „makroskładników odżywczych”, takich jak błonnik, na mikrobiom jelitowy, zaskakująco niewiele wiadomo na temat tego, w jaki sposób inne drobnocząsteczkowe składniki żywności powodują problemy zdrowotne.
„Poza niepotwierdzonymi przykładami w literaturze naukowej, niewiele jest dowodów na to, jakie zmiany w diecie można wprowadzić, aby pomóc sobie w zarządzaniu czynnikami ryzyka chorób takich jak cukrzyca czy rak” – stwierdził Culp.
„Jest to możliwe, ponieważ nasze mikrobiomy inaczej reagują na te same cząsteczki obecne w żywności”.
W stronę spersonalizowanych zaleceń dietetycznych
Naukowcy zaprojektowali systematyczną mapę interakcji między małymi cząsteczkami w naszej żywności a różnymi bakteriami jelitowymi.
Praca ta jest jedną z pierwszych opisujących specyficzne geny drobnoustrojów odpowiedzialne za transformację metaboliczną składników diety oraz mechanizmy zmiany naszych mikrobiomów przez składniki diety.
Wykorzystując chromatografię cieczową i spektrometrię mas w ośrodku analitycznym kampusu Yale West, naukowcy połączyli różne cząsteczki z bakteriami jelitowymi, aby stworzyć modele wzrostu i mapy dla około 150 „ksenobiotycznych” związków dietetycznych. Sekwencjonowanie w Centrum Analiz Genomu Yale umożliwiło zespołowi zmierzenie stopnia zmian w składzie zbiorowisk jelit ludzkich.
„Byliśmy zaskoczeni poziomem zmienności” – powiedział Goodman, profesor CNH Long i kierownik działu patogenezy drobnoustrojów oraz dyrektor Instytutu Nauk o Mikrobiologii (MSI).
„Ten sam związek dietetyczny może radykalnie zmienić kształt społeczności drobnoustrojów jelitowych u niektórych osób, nie mając prawie żadnego wpływu na mikrobiomy innych osób”
Mapa molekularna zapewnia mechanizm wyjaśniający te zmienne reakcje u różnych osób, pokazując, w jaki sposób związek dietetyczny wpływa na wzrost drobnoustrojów jelitowych i jak związek ten jest metabolicznie zmieniany przez społeczność drobnoustrojów.
Przewidywanie, jak dana osoba zareaguje na dany pokarm – i ostatecznie, jak wpłynie to na jego zdrowie – pozostaje trudne. Odkrycia dają jednak podstawę do zrozumienia różnic w reakcjach metabolicznych u poszczególnych ludzi i tego, jak te różnice wpływają na rozwój „dobrych” i „złych” bakterii w jelitach.
„Jeśli uda nam się ustalić, jakie konkretne geny drobnoustrojów określają, w jaki sposób mikrobiom reaguje na cząsteczkę w naszej żywności oraz czym różnią się te geny w mikrobiomach różnych ludzi, korelacje z chorobami takimi jak rak, cukrzyca czy infekcje żołądkowo-jelitowe mogą zacząć nabierać sensu ” – podsumowuje Culp, który obecnie jest naukowcem w Empress Therapeutics w Bostonie.
„To pierwszy krok w kierunku tworzenia niestandardowych zaleceń dietetycznych w ramach spersonalizowanych strategii żywieniowych.”
Odniesienie: „Mikrobialna transformacja ksenobiotyków dietetycznych kształtuje skład mikrobiomu jelitowego”, Elizabeth J. Culp, Nora T. Nelson, Andrew A. Verdegaal i Andrew L. Goodman, 24 września 2024 r., Komórka.
DOI: 10.1016/j.cell.2024.08.038
Dodatkowymi autorami badania byli pracownicy laboratorium MSI, Andrew Verdegaal i Nora Nelson.
