Різноманітність від дієти до флори до життя

Патрік Ханауей

Інститут функціональної медицини, Федеральний шлях, Вашингтон, США.

Обговорення різноманітності викликає широкий спектр соціальних, політичних, емоційних та інтелектуальних реакцій. Біорізноманіття, або біологічне різноманіття, описує різноманітність та популяцію всіх форм життя в певному місці - рослин, тварин, бактерій, вірусів, грибів тощо. Біорізноманіття також описує структури та функції, що підтримують цей сорт, і дозволяють йому пристосовуватися до змін екологічні обставини. Мікробіота шлунково-кишкового тракту людини є однією з найскладніших і найрізноманітніших екосистем на планеті. Кожен з нас пропонує житло для понад 100 трильйонів організмів, від 150 до 300 видів, у 100 разів більше ДНК, ніж кожна клітина людини, і безліч необхідних функції, без яких ми не могли б жити.

Я живу в горах Блакитний хребет на заході Північної Кароліни, одному з найбагатших і найрізноманітніших широколистяних помірних лісів у світі. Маючи понад 158 видів дерев (більше, ніж у всій Європі), понад 4000 видів рослин і 2000 видів грибів, мій дім посідає найвище місце серед екосистем за загальним квітковим різноманіттям, а також за найбільшою сумою флори та види фауни в Північній Америці. Унікальні мікросередовища існування та геологічна стабільність, що сприяли цьому біорізноманіттю, поступилися місцем сучасності, і ми спостерігали, як за останні 100 років змінилося більше 80% середовища існування в цій екосистемі. Так само ми спостерігали зміни в різноманітності мікрофлори кишечника в людських мешканцях за той самий період часу.

Подібно Блакитному хребту, (мікро) організми в шлунково-кишковому тракті людини створюють різноманітну екосистему. Взаємодіючи з людським тілом, «мікробіом кишечника» забезпечує безліч функцій, включаючи: забезпечення енергією для шлунково-кишкових клітин, підтримку травлення, синтез вітамінів, освіту адаптаційної імунної системи, діючі як модулятори запалення, інгібуючи патогенні бактерії через біоплівки, антимікробні пептиди, конкуренція за поживні речовини та стимулювання імунної відповіді. Спілкуючись зі своїми пацієнтами, я використовую приклад, коли ми вирушаємо на "прогулянку лісом", ми спостерігаємо втрату різноманітності у флорі цих пагорбів і гір. Ми бачимо дисбаланс в екосистемі, що проявляється в таких змінах, як американський каштановий опік минулого століття (гриб загинув понад 4 мільярди дерев) та паразитичний болиголов Шерстистий Адельгід, який вбив більше половини дерев болиголова в останні 30 років. Коли втрачається різноманітність мікрофлори кишечника, ми виявляємо, що цей дисбаланс призводить до незліченних захворювань у наших пацієнтів.

Лише 10 років тому вважалося, що колись встановлена в дитинстві та ранньому дитинстві, мікрофлора кишечника була стабільною у людини протягом усього її життя. Було відзначено, що на ранній розвиток, розподіл та різноманітність мікрофлори впливають різні фактори, включаючи: сімейний анамнез, термін вагітності, спосіб доставки, місце пологів, тип годування немовлят, вік споживання твердої їжі, вплив антибіотики та рання дієта. 1 Ранні колонізатори часто є аеробами, такими як стафілококи, стрептококи та ентеробактерії, а пізніше анаеробні колонізатори, такі як клостридії. Після цих ранніх стадій у мікробіоти немовлят, які годуються груддю, переважають біфідобактерії. З відлученням від їжі введення твердої їжі сприяє стабільності мікробіоти, схожої на дорослу людину, що характеризується неабияким біорізноманіттям. Відзначається, що у пацієнтів, яких слід поздовжньо, зростає різноманітність та стабільність серед основного типу: основний = Bacteroidetes (включаючи Prevotella) та Firmicutes (включаючи Clostridia, Lactobacilli та Streptococci); Незначні = актинобактерії (включаючи біфідобактерії), протеобактерії (включаючи ентеробактерії) та верукомікробія. 2 Також присутні метаногенні археї, еукаріоти (переважно дріжджі) та віруси.

ДеФілліппо та співавтори продовжили ранню роботу Гордона та Лей 4, щоб оцінити спільну еволюцію мікробіоти в різних дієтах людини. Мікробіом кишечника дітей у Буркіна-Фасо (у раціоні якого було мало жиру та цукру, а також багато рослинного крохмалю, клітковини та полісахаридів) порівнювали з мікроорганізмами дітей в Італії (у раціоні яких було багато білків, жиру, цукру, і очищений крохмаль і з низьким вмістом клітковини). Африканський мікробіом калу містив гени, які могли розщеплювати целюлозу і рослинні волокна, і складався з більшої кількості Bacteroidetes phyla, порівняно з більшою кількістю Firmicutes phyla у західноєвропейських дітей. 5

Загальний склад кишечника залежить від віку, стану здоров'я, раціону і навіть географічного розташування особини. 6 Ми бачимо, що розподіл і різноманітність мікробіома кишечника в основному зумовлені нашим раціоном та харчовим статусом. Компанія Claesson та Cork ELDERMET провели унікальний аналіз пацієнтів похилого віку в різних умовах: від громади до лікарні, до короткочасної реабілітації та установ тривалого догляду. Вони змогли помітити, що із зменшенням різноманітності мікробіоти зменшувався і стан здоров'я. Подальший аналіз показав, що ці зміни мікробіомів у різних закладах корелювали зі зменшенням дієтичного різноманіття, як визначено індексом здорового харчового різноманіття. Дієтичні зміни мікробіомів корелюють зі зниженням стану здоров’я (тобто слабкістю) у старінні. 7