Maaseudun afrikkalaisten monimuotoisuus ulottuu suoliston mikrobiomeihin

Perelmanin lääketieteen ja taideteollisen korkeakoulun tutkimukset osoittivat roolin elämäntavalle, maantiede, ja genetiikka, joissain tapauksissa yllättäviä yhtäläisyyksiä Yhdysvaltain väestön kanssa

Meidän mikrobiomimme, monimutkainen bakteeriyhteisö, sienet, loiset, ja muut mikro -organismit kehossamme ja kehossamme, heijastaa tapaamme elää. Jos meillä on lemmikki, todennäköisesti jaamme heidän kanssaan mikrobeja. Jos syömme lihaa, suolistomme mikrobiomi voi näyttää erilaiselta kuin vegaani.

Kasvavalla tutkimusalueella selvittääksemme, miten hankimme itsessämme olevat mikrobit ja niiden vaikutukset terveyteemme, useimmat analyysit ovat keskittyneet kehittyneissä maissa asuviin ihmisiin. Mutta muutaman viime vuoden aikana tutkijat ovat alkaneet tutkia, onko teollistumattomien yhteiskuntien ihmisillä selvästi erilaisia ​​mikrobiomeja ja jos niin, mitkä tekijät muokkaavat näitä eroja.

Uusi raportti, julkaistu lehdessä Genomibiologia , on edistynyt merkittävästi näiden kysymysten käsittelyssä. Pennsylvanian yliopiston genetiikkiryhmän johdolla, yhteistyössä Tansanian tutkijoiden kanssa, Botswana, ja kansalliset terveyslaitokset, tutkimus on yksi suurimmista tähän mennessä etnisesti monimuotoisten afrikkalaisten suoliston mikrobiomien analysoinnista, näytteitä 114 Botswanan ja Tansanian ihmisestä seitsemästä populaatiosta, sekä vertailuryhmä Yhdysvalloista.

Tulokset viittaavat laajaan mikrobiomiprofiilien valikoimaan eri populaatioissa, jotka harjoittavat erilaisia ​​elämäntapoja, agropastoralistista karjankasvattajaksi metsästäjä-keräilijäksi. Erojen suuruus on yhtä suuri kuin teollisuus- ja ei-teollisuusväestön väliset erot. Silti tutkijoita kiinnosti myös odottamattomat samankaltaisuudet ryhmien välillä.

"Kun aloitimme tämän, "sanoo genetiikka Sarah Tishkoff, a Penn integroi Pennin Knoweldge -professorin ja vanhemman kirjailijan, "Oma hypoteesini oli, että ruokavalio tulee olemaan liikkeellepaneva tekijä näiden eri populaatioiden mikrobiomin erottamisessa. Suurin yllätykseni oli, että näin ei ollut."

Itse asiassa, osa Botswanan viljelijäyhteisöissä asuvien bantu-puhuvien ihmisten näytteistä oli lähes erottamattomia Philadelphian alueella asuvilta ihmisiltä kerättyjen näytteiden joukosta, näytteet, jotka on kerännyt tutkimuksen yhteistyökumppani Frederick Bushman, mikrobiologi Pennin Perelmanin lääketieteellisessä koulussa.

"Joidenkin Botswanan agropastoralistien bakteerikoostumus oli hämmästyttävän samanlainen kuin Yhdysvaltain kohortti, "sanoo Matthew Hansen, tiedemies Tishkoffin laboratoriossa ja paperin pääkirjailija. "Nämä ovat maaseudun ryhmiä; heillä on hyvin erilainen elämäntapa, mutta jokin tekijä antaa heille hyvin samanlaisen mikrobiston terveille Philadelphian alueen asukkaille."

Aiemmat ponnistelut maaseudun afrikkalaisten suoliston mikrobiomien tutkimiseksi ovat tyypillisesti vertailleet yhtä afrikkalaista väestöä yhteen tai useampaan teollisuusmaiden populaatioon. Nämä aikaisemmat tutkimukset viittasivat ryhmien välisiin eroihin; esimerkiksi, suoliston mikrobiomien vertailu italialaisten ja Hadzan metsästäjä-keräilijöiden välillä Tansaniassa havaitsi useita Hadzassa esiintyviä bakteeriryhmiä, joita ei ollut aiemmin tunnistettu länsimaalaisten populaatioissa.

Mutta saadaksemme tarkemman käsityksen afrikkalaisten maaseudun mikrobien monimuotoisuuteen vaikuttavista tekijöistä, Tishkoffin tiimi keräsi näytteitä seitsemästä kaukaisesta afrikkalaisesta populaatiosta. Tansaniasta:Hadzan metsästäjä-keräilijät, Maasai-karjankasvattajat, Sandawe -agropastoralistit, jotka olivat metsästäjä-keräilijöitä 1800-luvun loppuun saakka, ja Burungen agropastoralisteja. Ja Botswanasta:San metsästäjä-keräilijät, Bantupuhuvat Hereron karjankasvattajat, ja useita bantu-puhuvien agropastoralistien ryhmiä.

Tietojen kerääminen, joka edellytti syrjäisten kylien asukkaiden toimittamista ulosteenäytteille tiedemiehille, ei ollut mitenkään yksinkertainen prosessi. Alessia Ranciaro, joka auttoi johtamaan työn keräämistyötä, kertoo, että hän ja hänen kollegansa ovat oppineet varhaisista kokemuksista, kuinka navigoida kulttuurisiin ja logistisiin esteisiin, jotta prosessi sujuisi sekä osallistujille että tutkijoille.

Tutkijat poimivat DNA:ta näytteistä ja sekvensoivat osan 16S ribosomaalisesta RNA -geenistä, käytetään laajalti mikrobiomitutkimuksissa bakteerien tunnistamiseksi ja vertaamiseksi.

"Analyysin avulla voit luokitella näytteessä olevat bakteerit suvun tasolle asti monissa tapauksissa, "sanoo Meagan Rubel, tohtoriopiskelija Tishkoffin laboratoriossa, joka johti työtä. "Mutta käyttämissämme mallitietokannoissa bakteerit on luokiteltu teollistuneiden tai länsimaisten ryhmien perusteella, joten näitä perinteisiä elämäntapoja elävillä ihmisillä voi olla bakteereja, joita emme ole koskaan ennen nähneet. "

Tuloksista he pystyivät saamaan, laajoja malleja syntyi nopeasti. Erityisesti, Botswanan näytteet poikkesivat Tansanian näytteistä. Tansanian populaatioista peräisin olevissa suoliston mikrobiomeissa oli yleensä suurempi määrä mikrobeja kussakin näytteessä, ja yksilöillä oli taipumus jakaa samanlaisia ​​mikrobiprofiileja. Botswanassa, toisaalta, näytteissä oli yleensä vähemmän mikrobilajeja, ja yksilöiden mikrobiomit olivat yleensä erilaisia. Jälkimmäinen malli esiintyi myös Yhdysvaltain näytteissä.

Vaikka analyysi ei viitannut "tupakoivaan aseeseen", joka selittäisi tämän tuloksen, tutkijat olettavat, että syyt liittyvät Botswanan kansalliseen vaurauteen ja pääsyyn sairaanhoitoon.

"Botswanassa on timantteja ja se on suhteellisen rikas, "sanoo Tishkoff." Heillä on ilmainen lääketieteellinen järjestelmä ja ilmainen koulutusjärjestelmä, joka on hyvin erilainen kuin Tansania. "

"Voitte kuvitella, että Afrikan maiden hyvin erilaisten ryhmien joukossa "sanoo Rubel, "On ryhmiä, joille tehdään näitä pehmeitä teollistumisen toimenpiteitä, jotka voivat olla kaikkea kliinisen hoidon saatavuuden lisäämisestä erilaisiin elintarvikkeisiin. Antibioottien käyttö voi todella muuttaa suoliston mikrobiomia, niin ihmiset, joilla on enemmän pääsyä siihen, saattavat nähdä merkittäviä muutoksia mikrobiomissaan. "

Tällaiset muutokset voivat auttaa selittämään samankaltaisuudet Botswanan ja Yhdysvaltojen näytteiden välillä, vaikka tutkijat sanovat, että on tehtävä enemmän työtä sen varmistamiseksi.

Yleensä ottaen, kuitenkin, Suoliston mikrobiomissa oli suuria eroja Yhdysvaltojen ja useimpien afrikkalaisten välillä. Afrikan sisällä, joidenkin bakteeriryhmien esiintymistiheys voisi erottaa populaatiot etnisen alkuperän ja elämäntavan mukaan. Esimerkiksi, kaksi metsästäjä-keräilijäryhmää, San ja Hadza, heillä oli erilaisia ​​suolistobakteerien malleja verrattuna pastoraalisiin tai agropastoralistisiin ryhmiin. Lisäksi, Maasai- ja Hadza -populaatioissa, kaksi ryhmää, joissa työnjako miesten ja naisten välillä on erityisen äärimmäinen, tutkijat havaitsivat merkittäviä sukupuolieroja analysoimissaan mikrobiomeissa.

Ymmärtääksesi paremmin, mitä suoliston bakteerit todella tekivät, tutkijat etsivät molekyylireittejä, joita oli runsaasti eri mikrobilajien välillä tietyssä näytteessä. Yhdysvaltain näytteissä he tunnistivat reittejä, jotka liittyvät ympäristön epäpuhtauksien hajottamiseen, kuten bisfenoli, joka sisältää bisfenoli A:ta, tunnetaan paremmin nimellä "pelätty BPA muovissa, "sanoo Rubel, samoin kuin DDT, hyönteismyrkky, joka on vastuussa lintujen munankuorien ohenemisesta ja joka on kielletty Yhdysvalloissa 1970 -luvulta lähtien.

He löysivät todisteita DDT-hajoamisreiteistä sekä Botswanan näytteistä, maa, joka on edelleen käyttänyt tätä kemikaalia torjumaan tarttuvista sairauksista, kuten malariasta, vastuussa olevia hyttysiä.

Tulokset herättävät monia mielenkiintoisia kysymyksiä, johon tutkijat toivovat saavansa enemmän valoa lisäanalyyseillä ja malmin perusteellisella geneettisellä ja genomisella sekvensoinnilla tulevaisuudessa. He myös tutkivat näytteitä edelleen nähdäkseen, voiko ruoansulatuskanavan patogeenien läsnäolo olla ensisijainen rooli ihmisten suoliston mikrobistoon vaikuttamisessa alueilla, joilla tällaiset infektiot ovat yleisiä.

"Työmme laajentaa kasvavaa kerrontaa, "sanoo Rubel, "jossa mikrobiomitrendit näyttävät seuraavan väestön teollistumisen tasoa."

Tutkijat huomauttavat, että edes nämä syrjäiset afrikkalaiset populaatiot eivät ole pysyviä elämäntavoissaan; kehitys ja sen vaikutukset ympäristöön ja perinteisiin elämäntapoihin voivat ilmetä muuttuvina mikrobiomikuvioina.

"Olisi hienoa tehdä pitkittäinen tutkimus joistakin näistä ryhmistä, "sanoo Hansen." Seuraavien 20 vuoden aikana heidän elämänsä muuttuu varmasti nopeasti, ja olisi mielenkiintoista nähdä, havaitsemmeko muutoksen mikrobiomissa, kun nämä elämäntavat muuttuvat. "

• Ulosteensiirto tietyiltä luovuttajilta paremmin kuin toiset
• Tutkimus kuvaa suoliston mikrobiston aineenvaihduntaa vauvoilla ensimmäistä kertaa