В кишечнике человека содержатся сотни различных типов бактерий, которые у разных людей сильно различаются. Понимание этих вариаций – сложная и относительно новая область исследований. Теперь в новом исследовании исследователи обнаружили, что некоторые бактерии в кишечнике распределяются несколько удивительным образом: они бистабильны, а это означает, что у большинства людей либо очень большое количество этих бактерий, либо их почти нет. Некоторые из этих бистабильных групп бактерий связаны с индивидуальными факторами, такими как ожирение, метаболический синдром, синдром раздраженного кишечника и возраст, что делает эти группы бактерий потенциальными мишенями для диагностики и лечения на основе микробиома.
Исследователи Лео Лахти и др., из университетов Финляндии и Нидерландов опубликовали свое исследование бистабильного распределения численности определенных групп бактерий в недавнем выпуске журнала Nature Communications.
"Хотя мы не исследовали причинно-следственные связи, наши результаты показывают, что целевые манипуляции с конкретными группами бактерий могут быть использованы для воздействия на здоровье, а не нарушения в масштабах всей экосистемы," Лахти из Университета Хельсинки и Университета Вагенингена рассказал Phys.орг. "Ключевым результатом нашей работы является то, что она упрощает понимание изменчивости кишечной экосистемы и открывает новые возможности для исследований терапевтических манипуляций и диагностики (поскольку людей можно разделить на категории на основе уникальных комбинаций этих бистабильных популяций бактерий)."
В своем исследовании ученые проанализировали образцы фекалий 1000 человек из Европы и США. Они обнаружили, что некоторые из 130 изученных ими родоподобных групп бактерий демонстрируют устойчивое бимодальное распределение численности.
Как объясняют исследователи, бистабильные бактерии можно рассматривать как бактерии "переключатели" которые имеют состояния либо "0" (отсутствие) или "1" (изобилие), по аналогии с двоичными компьютерными переключателями, которые также имеют состояния "0" или "1." Так же, как можно управлять состояниями компьютерных переключателей, состояния бактерий "переключатели" может также однажды контролироваться вмешательством, чтобы решить связанные с этим проблемы со здоровьем.
Еще одно интересное наблюдение заключалось в том, что, когда у индивидов было промежуточное количество этих бистабильных бактериальных групп, промежуточные уровни были нестабильными и имели тенденцию к снижению "кувырок" к любому "0" или "1" штат. Другими словами, бистабильные состояния бактериальных групп, кажется, разделены переломными моментами, когда даже небольшие колебания могут привести к резкому переходу к стабильному состоянию.
Исследователи также наблюдали значительную связь между бистабильными группами и другими факторами здоровья, а также совпадение между различными группами. Например:
При исследовании того, как диета может влиять на состояние бистабильных бактерий, исследователи обнаружили, что, хотя краткосрочные диетические вмешательства действительно вызывали сдвиги состояния у некоторых людей, эти изменения не были статистически значимыми. Это было связано с тем, что у других людей наблюдались большие различия внутри государства, что маскировало сильные эффекты диетического вмешательства у некоторых людей. Эти результаты намекают на возможность того, что целевые диетические вмешательства могут потенциально использоваться для манипулирования конкретными бистабильными группами в будущем. Исследователи планируют рассмотреть эту возможность в будущих исследованиях.
"Наше настоящее исследование было основано на нормальных взрослых западных людях в течение относительно короткого промежутка времени в несколько месяцев," Лахти сказал. "Более пристальное отслеживание долгосрочной временной динамики бистабильных бактерий и анализ их поведения в различных возрастных группах, этнических популяциях и когортах болезней будет полезно для более подробного понимания того, как эти бактерии связаны с факторами хозяина и здоровьем. В частности, сейчас мы изучаем влияние диеты и индивидуальных особенностей."