Еще одно доказательство того, что на наши кишечные микробы глубоко влияет пища, которую мы едим или не едим: кишечные экосистемы членов небольшой группы охотников-собирателей, населяющих Рифт-Валли в Танзании, демонстрируют сильную цикличность, согласующуюся с численностью населения. сезонно меняющаяся диета.
Исследование, проведенное исследователями из Медицинской школы Стэнфордского университета, является первым, в котором рассматриваются сезонные изменения состава кишечной микробиоты, или микробиоты, хадза, одной из немногих оставшихся в мире традиционных популяций охотников-собирателей.. Полученные данные подтверждают, что микробиота хадза более разнообразна и существенно отличается от микробиоты городских жителей промышленно развитых стран.
Это исследование также впервые показало, что микробиота населения хадза меняется в зависимости от сезона, и что это изменение соответствует сезонным колебаниям их рациона питания. И исследования показывают, что радикальные изменения в рационе среднего человека за последние 10 000 лет могут быть ключевым фактором утраты микробного разнообразия в типичном современном кишечнике.
«Выжившие популяции охотников-собирателей являются ближайшим доступным аналогом машины времени, в которую мы в современном промышленно развитом мире можем забраться, чтобы узнать о жизни наших далеких человеческих предков», - сказал Джастин Зонненбург, доктор философии, доцент микробиологии и иммунологии в Стэнфорде.
Зонненбург является ведущим автором исследования, проведенного несколькими институтами, которое будет опубликовано 25 августа в журнале Science. Ведущее авторство принадлежит бывшему аспиранту Зонненбурга Сэмюэлю Смитсу, доктору философии, и Джеффу Личу, директору проекта Human Food Project в Терлингуа, штат Техас.
Жизнь внутри нас
На протяжении более 15 миллионов лет люди эволюционировали вместе с тысячами видов микробов, которые поселяются в самой нижней части кишечника, зарабатывая себе на жизнь тем, что помогают нам переваривать компоненты пищи, которые мы не в состоянии расщепить. сами по себе, в основном пищевые волокна; производство витаминов и других полезных для здоровья молекул; тренирует нашу иммунную систему и способствует созреванию клеток в нашем кишечнике; и защита нашего кишечника от вторжения слишком рьяных конкурирующих видов микробов, включая патогены.
Появление сельского хозяйства около 10 000-15 000 лет назад радикально изменило наш рацион. Только за последнее столетие образ жизни типичного человека претерпел дальнейшие масштабные изменения: трудосберегающие средства поощряли сидячий образ жизни, введение антибиотиков и родов путем кесарева сечения, а также постепенное вытеснение цельнозерновых продуктов, богатых клетчаткой, фруктов. и овощи за счет все более обработанных и не содержащих клетчатки пищевых продуктов.
Эти экологические изменения вызвали соответствующие сдвиги в нашем микробном воздействии и в способности нашего кишечника служить гостеприимными хозяевами для наших одноклеточных симбионтов. Но было трудно сопоставить относительный вклад технологических и социальных инноваций в утрату микробного разнообразия в современных популяциях.
Новое исследование добавляет доказательства того, что диета является основным фактором.
Хадза насчитывает чуть более 1000 человек, менее 200 из которых придерживаются традиционного образа жизни охотников-собирателей, который включает в себя диету, состоящую в основном из пяти продуктов: мясо, ягоды, баобаб (плод), клубни и мед. В то время как западные диеты почти одинаковы в течение всего года, образ жизни хадза не включает холодильники и супермаркеты. Так что рацион населения колеблется в зависимости от сезона, которых в Рифтовой долине два: сухой, когда относительно большую роль играют потребление мяса, баобаба и клубней; и влажный, во время которого преобладают ягоды, клубни, мед и баобабы.(Клубни и баобабы доступны круглый год.)
«От 100 до 200 хадза, придерживающихся этой рутины, возможно, потеряют ее через десятилетие или два, а может и раньше. Некоторые сейчас пользуются мобильными телефонами», - сказал Зонненбург. «Мы хотели воспользоваться этим быстро закрывающимся окном, чтобы исследовать нашу исчезающую микробиоту».
Отслеживание вариации
Исследователи собрали 350 образцов стула от 188 отдельных особей хадза в течение примерно одного года, охватывающего чуть более одного полного сезонного цикла. Тщательный анализ микробного содержимого образцов показал, что микробиота кишечника менялась в зависимости от сезона, что соответствовало рациону питания хадза. В частности, подмножество популяций микробных видов сократилось в сезон дождей, когда мед составлял значительную часть потребляемых калорий, и восстановилось в сухой сезон, когда потребление клубней, богатых клетчаткой, достигло пика..
Это имело смысл, сказал Зонненбург. «Наша собственная микробиота может значительно меняться день ото дня или даже в течение нескольких часов в зависимости от того, что мы едим».
Образцы, собранные в течение одного сезона, но с разницей в год, содержали по существу идентичные микробные популяции, что свидетельствует об устойчивости к кратковременным нарушениям режима питания.
Более удивительно, что виды бактерий, численность которых снижается до уровня, не поддающегося обнаружению, в сезон дождей только для того, чтобы быстро восстановиться в следующем сухом сезоне, по-видимому, являются теми же самыми видами, которые, хотя и являются общими для охотников-собирателей в места, такие разнообразные, как современная Африка и Южная Америка, совершенно отсутствуют в кишках подавляющего большинства тех, кто населяет промышленно развитый мир.
Эта наблюдаемая сезонная цикличность в сочетании с результатами предыдущего исследования, проведенного двумя соавторами исследования, предлагает возможный намек на дело с пропавшими микробами.
Исследование 2016 года, опубликованное в журнале Nature и проведенное под руководством Зонненбурга и старшего научного сотрудника Эрики Зонненбург, доктора философии, показало, что, хотя лишение мышей пищевых волокон значительно уменьшило видовое разнообразие их кишечных микробов, это разнообразие было восстановлено, когда диета- ограничение по клетчатке было снято. Но если эта депривация клетчатки сохранялась в течение четырех поколений, микробные виды, которые первоначально восстановились, навсегда исчезли.
Может ли это происходить или уже произошло в нас?
«Клетчатка - это все, что осталось в самом конце нашего пищеварительного тракта, где живут эти микробы, поэтому они эволюционировали, чтобы очень хорошо ее переваривать», - сказал Зонненбург. «Хадза в среднем получают с пищей 100 и более граммов клетчатки в день. У нас в среднем 15 граммов в день».