Бактериальные сообщества, которые живут внутри каждого человека, очень похожи и стабильны в хорошие времена, но когда стресс входит в уравнение, эти сообщества могут реагировать очень по-разному от человека к человеку.
Микробиологическая версия «принципа Анны Карениной», это новая парадигма, предложенная учеными из Университета штата Орегон, которая имеет ключевое значение для более персонализированного подхода к антибиотикотерапии, лечению хронических заболеваний и другим аспектам медицинская помощь.
Принцип получил свое название от первой строки романа «Анна Каренина» русского писателя XIX века Льва Толстого: «Все счастливые семьи похожи друг на друга, каждая несчастливая семья несчастлива по-своему».
Оказывается, это наблюдение относится и к нарушенной микробиоте человека и животных.
«Когда микробиологи изучили, как микробиомы меняются, когда их хозяева испытывают стресс из-за любого количества факторов - например, температуры, курения, диабета - они склонны предполагать направленные и предсказуемые изменения в сообществе», сказала Ребекка Вега Тербер, автор-корреспондент перспективного исследования, финансируемого Национальным научным фондом. «После отслеживания многих наших собственных наборов данных мы, похоже, так и не нашли эту закономерность, а скорее отчетливую, где микробиомы на самом деле изменяются стохастическим или случайным образом».
Выводы были опубликованы сегодня в журнале Nature Microbiology.
Ведущий автор Джесси Заневельд из Университета Вашингтона в Ботелле совместно с Вегой Тербер и ее студентом Райаном МакМиндсом изучили литературу по микробным изменениям, вызванным возмущением. Вместе они обнаружили, что эти стохастические изменения являются обычным явлением, но исследователи склонны отбрасывать его как «шум», а не сообщать..
«Таким образом, мы представляем принцип Анны Карениной для микробиомов», - сказала Вега Тербер. «Когда микробиомы счастливы, они все похожи по своему составу, но во время стресса или несчастья они меняются множеством разных способов. Эта часть объединяет различные исследования микробиомов. Мы считаем, что это важная новая парадигма для осмысления данных микробиома. Мы представляем способы его идентификации и отличия от других паттернов».
В дополнение к литературной ссылке Вега Тербер предлагает зимнюю метафору, чтобы объяснить, что она и ее сотрудники обнаружили.
«Когда мы здоровы, наши микробиомы выглядят одинаково, но в состоянии стресса у каждого из нас есть своя микробная снежинка», - сказала она. «Вы или я можем подвергаться одинаковому стрессу, и наши микробиомы будут реагировать по-разному - это очень важный аспект, который следует учитывать при управлении подходами к персонализированной медицине. Стрессовые факторы, такие как антибиотики или диабет, могут заставить микробиомы разных людей реагировать совершенно по-разному. способами."
Люди и животные наполнены симбиотическими сообществами микроорганизмов, которые часто играют ключевую роль в нормальной физиологической функции, а также влияют на восприимчивость к болезням. Предсказание того, как эти сообщества организмов реагируют на возмущения - на все, что изменяет функцию систем, - является одной из важнейших задач микробиологов.
Исследования динамики микробиома обычно ищут закономерности, которые переводят микробиомы из здорового стабильного состояния в дисбиотическое стабильное состояние; дисбактериоз относится к микробным сообществам, находящимся вне их естественного баланса, что может привести к нарушению основных биологических функций человека или животного-хозяина.
«Принцип Анны Карениной - это дополнительная альтернатива», - сказала Вега Тербер. «Изменения, вызванные многими возмущениями, приводят к переходам от стабильных состояний сообщества к нестабильным - дисбиотики больше различаются по составу микробного сообщества, чем здоровые люди».
Ученые обнаружили закономерности, согласующиеся с эффектами Анны Карениной, в целом ряде систем, от кораллов, подвергшихся воздействию температур выше среднего, до легких курильщиков и пациентов, страдающих ВИЧ/СПИДом.
"Наше послание исследователям: не выбрасывайте эти наблюдения как шум, а включите этот принцип в пайплайны и программное обеспечение микробиома, чтобы ученые могли нажать кнопку, которая даст вам ответ на вопрос: "Вижу ли я? принцип Анны Карениной в наборе данных», - сказала Вега Тербер.
Исследователи OSU уже представили несколько презентаций по этому принципу, и он был хорошо принят микробиологическим сообществом, сказала Вега Тербер.