Studie:Parasitinfektion nära kopplad till sammansättningen av gastrointestinal mikrobiom

Parasitinfektioner är en konstant närvaro för många människor som lever i tropiska regioner, särskilt i mindre industrialiserade områden. Dessa ofta kroniska tillstånd är i bästa fall obehagliga; mer allvarligt, barn med parasitsjukdomar som orsakar diarré kan dö av undernäring eller uttorkning.

I Genombiologi , en studie som leds av forskare från University of Pennsylvania undersökte sambandet mellan parasitinfektion och tarmmikrobiomet. Genom att använda genetiska metoder för att karakterisera det gastrointestinala mikrobiomet hos 575 etniskt olika kamerunska människor som representerar befolkningar från nio byar med meningsfulla livsstilsskillnader, forskarna upptäckte att förekomsten av parasiter var starkt förknippad med den övergripande sammansättningen av mikrobiomet.

Vi fann att vi kunde titta på någons mikrobiom och använda det för att förutsäga om någon hade en gastrointestinal parasitinfektion. Oavsett om det var parasiter som förändrade mikrobiomet eller något i den bosatta mikrobioten hos en person som gjorde dem mer mottagliga för infektion, vi kan inte säga, men föreningen var stark. "

Meagan Rubel, som avslutade sin doktorsexamen vid Penn och nu är postdoc vid University of California, San Diego

Rubel ledde studien i samarbete med Penn's Sarah Tishkoff, en Penn integrerar kunskapsprofessor vid Perelman School of Medicine och School of Arts and Sciences, och Frederic Bushman, en mikrobiolog på medicinska skolan. Förutom mikrobiomen och parasiterna, forskningen undersökte också markörer för immunfunktion, matsmältning, och patogeninfektion, en rik datamängd.

Utredningen innebar sex månaders fältarbete, samla avförings- och blodprov från Mbororo Fulani pastoralists, nötkreatur med en hög kost på kött och mejeriprodukter; Baka och Bagyeli regnskog jägare-samlare, som bedriver en begränsad mängd jordbruk men också foder för kött och växtbaserade livsmedel; och bantustalande agropastoralister, som både odlar grödor och odlar boskap. Som en jämförelsegrupp, studien inkluderade data från två grupper av människor som bor i stadsområden i USA, med en diet som är tyngre i animaliska fetter, proteiner, och bearbetade livsmedel.

På fältet, forskarna testade för malaria och ett antal andra patogener som infekterar både blodet och mag -tarmsystemet.

Av de 575 personer som testades i Kamerun, forskarna fann att nästan 40% var infekterade med mer än en parasit innan de fick en antiparasitisk behandling, med jägare-samlare, i genomsnitt, mest sannolikt att smittas med flera parasiter. Särskilt, laget fann att fyra jordöverförda tarmparasiter tenderade att förekomma i en takt som är mycket högre än slumpen:Ascaris lumbricoides, Necator americanus, Trichuris trichiura, och Strongyloides stercoralis, eller myror.

"Tarmparasiter är ett globalt folkhälsoproblem, "säger Rubel." Och du tenderar att se flera av dessa parasiter tillsammans i resursfattiga miljöer där människor kanske inte har tillgång till klinisk vård, ledningsvatten, och tvål, så det finns fler möjligheter för dem att överföras. "

Tillbaka i labbet på Penn, forskarna använde genomiska sekvenseringsverktyg för att ta en ögonblicksbild av deltagarnas tarmmikrobiomer. Sammansättningen av mikrobiomet, de hittade, kan exakt förutsäga en persons land (USA eller Kamerun) och livsstil (urban, pastoralist, agropastoralist, eller jägare-samlare). Men efter dessa två variabler, förekomsten av ANTS -parasiter kan förutsägas med större noggrannhet av mikrobiomstrukturen än någon annan variabel som forskargruppen studerade. Tagen tillsammans, mikrobiomet kan förutsäga förekomsten av dessa fyra tarmparasiter med ungefär 80% noggrannhet.

Infektion med dessa parasiter ledde också till ökningar i immunsystemets aktivering, specifikt slår på vägar som främjar inflammatoriska svar. Parasitinfektion var också förknippad med en större sannolikhet för att ha bakterier från ordningen Bacteroidales, som är kända för att spela en roll för att påverka matsmältningen och immunsystemets funktion.

I en andra del av studien, det Penn-ledda teamet bedömde sambandet mellan tarmmikrobiomet och mjölkförbrukningen i Fulani pastoralistpopulation. Tidigare arbete av Tishkoff och kollegor belyste hur genetiska mutationer som möjliggör laktossmältning uppstod i pastoralistsamhällen i Afrika, utvald genom evolution på grund av de viktiga näringsfördelarna med att konsumera mejeri. När man tittar på Fulanis mikrobiomer, de tenderade också att ha ett överflöd av bakteriegener som kan bryta ner galaktos, en komponent av laktos, och fetter, jämfört med andra grupper. "Denna berikning av gener kan hjälpa dig att extrahera mer näring från maten du äter, "Säger Rubel.

Forskarna tror att deras resultat, den största studien någonsin om sambandet mellan tarmmikrobiomkomposition och parasitinfektion från Afrika söder om Sahara, kan öppna nya möjligheter för framtida arbete. "De typer av mikrobiommarkörer som vi hittade kan vara användbara för att förutsäga vilken typ av patogener du har, eller för att belysa samspelet mellan mikrobiomet och immunsystemet, säger Rubel.

Så småningom, tillägger hon, mer forskning kan till och med belysa strategier för att avsiktligt modulera mikrobiomet för att minska risken för en parasitinfektion eller minimera den skada det orsakar kroppen.

• Studie hittar drivkrafter för hälsosamt tarmunderhåll
• Studier rekommenderar mikrobiell Noaks ark för att skydda mänsklighetens långsiktiga hälsa