Kodėl skiriasi žmonių iš pramoninių ir neindustrializuotų regionų žarnyno mikrobioma? Helmholtzo infekcijų tyrimų centro (HZI) kartu su Europos molekulinės biologijos laboratorija (EMBL), Trento universitetu ir Tiubingeno universitetu atliktas tyrimas rodo, kad vien mityba skirtumų nepaaiškina. Dirbtinai sukurtoje žarnyno mikrobiotoje komanda ištyrė daugybę maisto komponentų ir nustatė, kad augalinės kilmės skaidulos pakeitė pusiausvyrą bakterijos Segatella copri naudai, kuri ypač paplitusi neindustrializuotuose regionuose. Tačiau poveikis taip pat priklausė nuo to, kokios kitos bakterijos buvo. Rezultatai paskelbti žurnale „Nature Microbiology“.
Žarnyno mikrobiomo sudėtis priklauso ne tik nuo to, ką žmonės valgo. Jau esančios bakterijos ir jų sąveika taip pat vaidina svarbų vaidmenį, kaip rodo HZI (Helmholtzo infekcijų tyrimų centro) „Mikrobų imunoreguliacijos“ skyriaus vedėjo prof. Tillo Strowigo vadovaujamos tyrėjų grupės tyrimas. Naudodami modelių sistemas, tyrėjai tyrė, kaip mitybos komponentai veikia dviejų plačiai paplitusių bakterijų grupių konkurenciją žarnyne. Jie daugiausia dėmesio skyrė Bacteroidaceae, kurios yra paplitusios industrializuotose populiacijose, ir Prevotellaceae, kuriai priklauso Segatella copri ir kuri yra labiau paplitusi daugelyje neindustrializuotų populiacijų.
Augalinis maistas jau seniai aptariamas kaip galimas regioninių mikrobiomo modelių paaiškinimas. Tačiau to nepakanka kaip vienintelės priežasties. „Norėjome suprasti, kurie veiksniai iš tikrųjų daro įtaką šių bakterijų konkurencijai žarnyne“, – sako dr. Caroline Tawk, viena iš dviejų pirmųjų tyrimo autorių ir iki šiol dirbusi Strowigo skyriaus mokslininke. Remiama bendros HZI ir EMBL dotacijos, ji kelis mėnesius atliko tyrimus EMBL Heidelberge, kur sukūrė labai paralelizuotą eksperimentinę sistemą, skirtą tirti įvairius mitybos komponentus.
Pirmiausia komanda surinko apibrėžtą 21 žmogaus žarnyno bakterijos bendruomenę. Tada jie išbandė 94 maisto komponentus šioje bendruomenėje, ypač sudėtinius angliavandenius ir vitaminus. Daugiau nei pusė tirtų komponentų skatino S. copri augimą šioje bendruomenėje. Komanda atkreipė ypatingą dėmesį į arabinaną – angliavandenį, randamą augalų ląstelių sienelėse. S. copri, kaip ir kitos Bacteroidaceae šeimos bakterijos, gali tiesiogiai panaudoti arabinaną, todėl atmetė tiesioginį S. copri dauginimosi bendrijoje pranašumą. Tačiau šis pranašumas nebuvo akivaizdus kiekviename eksperimentiniame plane. „Kai sujungėme S. copri ir Bacteroidaceae be kitų žarnyno bendruomenės narių, S. copri nevyravo nepaisant arabinano buvimo“, – sako Tawk. „Tik pridėjus Escherichia coli, konkurencija pasikeitė S. copri naudai.“ Kitos tirtos enterobakterijos, įskaitant Klebsiella ir Salmonella, tam tikromis sąlygomis taip pat palaikė S. copri.
E. coli variantai, kurie negali metabolizuoti paprastųjų cukrų, susidarančių skaidant arabinaną, taip pat skatino S. copri augimą. „Todėl manome, kad cukrų buvimas – kaip signalinė molekulė, o ne jų vartojimas E. coli – gali būti pakankamas stebimam palaikomajam poveikiui“, – sako dr. Youssef El Mouali, taip pat pirmasis tyrimo autorius. Tačiau tikslus molekulinis mechanizmas vis dar nežinomas.
Be to, HZI komanda kartu su Trento universiteto tyrėjais išanalizavo viešai prieinamus maždaug 1000 sveikų suaugusiųjų mikrobiomo duomenis. Kaip ir tikėtasi, analizuotuose duomenų rinkiniuose S. copri ir Enterobacteriaceae buvo dažniau ir įvairiau atstovaujamos neindustrializuotose populiacijose. Šioje grupėje didesnis skirtingų Enterobacteriaceae rūšių skaičius buvo susijęs su didesne S. copri dalimi. Tai rodo, kad pastebėtas Enterobacteriaceae poveikis, palaikantis S. copri augimą, pasireiškia ne tik laboratorinėmis sąlygomis, bet ir žmogaus žarnyne.
„Mūsų rezultatai rodo, kad maisto komponento poveikio nereikėtų vertinti atskirai nuo esamos bakterijų bendruomenės“, – apibendrina tyrimo vadovas Strowigas. „Ar šias žinias galima panaudoti individualiai pritaikytiems mitybos ar mikrobiomo metodams, turime išsiaiškinti tolesniuose tyrimuose.“
Originalus leidinį:
Tawk, C., El Mouali, Y., Huang, KD., Valkiers, S., Heidrich, V., Gronow, A., Osbelt, L., Rapp, J., Link, H., Segata N., Typas, A., Strowig, T.: Sinergija tarp enterobakterijų ir mitybos komponentų formuoja konkurenciją tarp dominuojančių žmogaus žarnyne esančių bakteroidalių. „Nature Microbiology“ (2026) DOI: 10.1038/s41564-026-02500-6 https://doi.org/10.1038/s41564-026-02500-6
