В новой гипотезе исследовательская группа CRC 1182 предполагает, что воспалительные заболевания вызываются избытком пищи и связанным с этим нарушением естественной бактериальной колонизации кишечника.
После окончания Второй мировой войны, наряду с растущим благосостоянием и связанными с этим изменениями в образе жизни, в современных промышленно развитых странах появилось множество новых и связанных с цивилизацией моделей заболеваний. Примерами так называемых «экологических болезней» являются различные воспаления кишечника, такие как болезнь Крона или язвенный колит. Общие причины включают нарушения микробиома человека, т.е.е. естественная микробная колонизация организма и, в частности, кишечника. На сегодняшний день ученые объясняли это нарушение взаимодействия между организмом хозяина и микробами различными гипотезами: например, они постулировали, что чрезмерная гигиена, интенсивное использование антибиотиков или определенные генетические факторы постоянно нарушают микробиом, делая людей уязвимыми для болезней. Однако эти попытки объяснения до сих пор были неполными. Команда из Совместного исследовательского центра (CRC) 1182 «Происхождение и функция метаорганизмов» Кильского университета (CAU) сформулировала новую и более полную эколого-эволюционную теорию развития болезней окружающей среды. Исследователи из Киля предполагают, что неестественное и особенно всеобъемлющее снабжение питательными веществами отделяет бактерии от их организмов-хозяев и, таким образом, разрушает хрупкий баланс микробиома. Таким образом, в некоторой степени перекормленные бактерии в кишечнике способствуют развитию болезни. Ученые из Киля вчера опубликовали этот принципиально новый подход к более полному объяснению экологических заболеваний в журнале mBio.
Происхождение лежит в океанах
Отправной точкой для исследовательской группы в Киле была экология морской среды обитания: исследования отмирания кораллов и водорослей и связанных с этим последствий для важных экосистем в океанах предполагают, что в дополнение к другим факторам, таким как изменение климата, или чрезмерный вылов рыбы, причиной проблемы могут быть питательные вещества в морской воде. Как только появляется переизбыток пищи из-за влияния человека, бактерии, живущие в сообществе с кораллами, начинают отделяться от своих хозяев. Затем они больше не питаются продуктами метаболизма хозяина, а предпочитают более богатые питательными веществами окружающие воды. Баланс микробиома коралла нарушается из-за исхода его симбиотического партнера, в результате чего возникают заболевания. «В этой связи между доступностью питательных веществ и балансом отношений между бактериями и хозяином мы видим универсальный принцип, который выходит далеко за рамки очень конкретного примера кораллов», - пояснил доктор Тим Лахнит, научный сотрудник CRC 1182 и первый автор исследования..«В исследованиях нашего модельного организма, пресноводного полипа Hydra, мы смогли экспериментально подтвердить эту связь», - продолжил Лахнит. У этих мелких кишечнополостных также проявлялись явные признаки болезни, как только их нормальное поглощение питательных веществ нарушалось и вместо этого появлялся избыток пищи..
Какое отношение кораллы и кишечнополостные к людям?
С большой долей вероятности полученные в ходе эксперимента знания можно перенести и на здоровье человека. Подобно тому, как в морской воде или в простой полости тела пресноводного полипа, который в ходе эволюции отделился от внешней среды и непосредственного снабжения пищей, запас питательных веществ в кишечнике человека также меняется вместе с вызванными цивилизацией изменениями. изменение пищевых привычек - в сторону несбалансированного, богатого энергией и с низким содержанием клетчатки питания. Помимо прямых негативных последствий для здоровья, постоянно высокий, легко перерабатываемый запас питательных веществ влияет не только на метаболизм человека, которым он питается, но и на бактериальную колонизацию кишечника, который также «питается».«Микробы переключаются с метаболитов хозяина в качестве основного продукта питания на обильно доступные питательные вещества из пищи человека и, таким образом, отделяются от их взаимодействия с организмом хозяина». «Это перекармливание бактерий способствует их росту в целом, и определенные виды бактерий размножаются в ущерб другим членам микробиома усиленным и неконтролируемым образом», - подчеркнул профессор Томас Бош, представитель CRC 1182. «Таким образом, наряду с изменением состава бактериальной колонизации, взаимодействия Между бактериями и организмом-хозяином также происходят изменения, и возникает серьезная дезадаптация, известная как дисбиоз», - объяснил доктор Питер Дейнс, научный сотрудник Кильского метаорганического центра CRC.
Другие факторы, связанные с цивилизацией, усиливают этот дисбаланс микробиома. Отказ от периодического голодания из-за того, что источники пищи не всегда доступны, единственное очень редкое возникновение диареи, приводящее к эпизодическому сокращению кишечных бактериальных колонизаторов, и связанное с диетой обеднение микробного разнообразия в кишечнике - вот лишь несколько примеров. Первые два из них представляют собой очень фундаментальные механизмы, которые с раннего развития человечества вплоть до доиндустриальной эпохи позволяли микробиому возвращаться в нормальное состояние через равные промежутки времени и, таким образом, восстанавливать здоровый и естественный состав.
Исцеляет ли микробиом себя?
«Гипотеза перекармливания», предложенная исследователями из Kiel CRC 1182 в тесном сотрудничестве с CAU Cluster of Excellence «Точная медицина при хроническом воспалении», предлагает ценные подходы для дальнейших исследований, вплоть до потенциальной передачи к будущему лечению: на сегодняшний день ученые особенно искали способы исправить нарушенный микробиом с помощью внешних вмешательств, таких как пробиотики, то есть добавление определенных типов полезных бактерий или даже фекальные трансплантаты для восстановления баланса. Теперь эколого-эволюционная перспектива добавила еще одно измерение. Больше, чем когда-либо прежде, он включает в себя естественную способность микробиома приспосабливаться и восстанавливать здоровый состав. Таким образом, будущие исследовательские подходы заключаются в конкретных механизмах, которые уравновешивают микробиом, и в вопросе о том, можно ли уменьшить «перекармливание» бактерий путем изменения привычек питания. «Интересный вопрос будет заключаться в том, обладают ли первоначальные эволюционные процессы, обеспечивающие баланс микробиома, терапевтическим потенциалом», - сказал Лахнит. «В будущем мы, например, будем рассматривать не только известные преимущества голодания для здоровья, но и его влияние на состав и функцию микробиома и, следовательно, на развитие воспалительных заболеваний», - продолжил Лахнит.