Bakterie wchodzące w skład dobrej flory jelitowej człowieka nie przestają zaskakiwać. Wiadomo, że mają wpływ na różne choroby cywilizacyjne (a w zasadzie mogą im zapobiegać). Decydują na przykład o otyłości, są częścią połączenia na osi jelita-mózg. Teraz odkryto, że potrafią nawet obniżać poziom cholesterolu.
Zespół naukowców z Broad Institute of MIT i Harvard oraz Massachusetts General Hospital odkrył, że drobnoustroje w jelitach mogą również wpływać na choroby układu krążenia. W badaniu opublikowanym w „Cell” (a przytaczanym też w „Nature”) badacze zidentyfikowali gatunki bakterii, które zużywają cholesterol w jelitach i mogą pomóc obniżyć ryzyko chorób serca i cholesterolu u ludzi. Mowa przede wszystkim o bakteriach z rodziny Oscyllibacter. Wyniki badań są efektem trwającego już od kilkudziesięciu lat projektu naukowego, w czasie którego analizowano metabolity i genomy drobnoustrojów z mikrobiomu ludzkiego. B
akterie Oscillibacter pobierają i metabolizują cholesterol z otoczenia, a osoby z wyższym poziomem tego drobnoustroju w jelitach mają niższy poziom cholesterolu. Naukowcom udało się ponadto zidentyfikować mechanizm, który bakterie prawdopodobnie wykorzystują do rozkładu cholesterolu. To stwarza szansę na możliwość manipulowania mikrobiomem w taki sposób, by obniżać poziom cholesterolu i chronić układ krążenia.
Już wcześniej wiedziano, że flora jelitowa może decydować o poziomie trójglicerydów czy też o poziomie cukru po posiłku. Nie znano jednak mechanizmów prowadzących do takich właśnie dobrodziejstw. W przypadku Oscillibacter efekty przyniosły najnowocześniejsze metody badawcze opierające się o sekwencjonowanie metagenomiczne (to profilowanie całego DNA bakterii w danej próbce) oraz metabolomikę. Metabolomika to część składowa tak zwanej biologii systemów (jest więc tą samą dziedziną nauki co chociażby genomika), zajmująca się analizą jakościową i ilościową nieskocząsteczkowych metabolitów endogennych. Wyniki badań są praktycznie niemożliwe do zmierzenia innymi sposobami, stąd dopiero rozwój nauki zaowocował tym niezwykłym, a ważnym odkryciem. Odkryto – uwaga – ponad 16 tysięcy powiązań pomiędzy bakteriami z mikrobiomu a cechami metabolicznymi. Szczególnie w oczy rzuciła się mnogość bakterii Oscillibacter w jelitach – są tam 1% wszystkich drobnoustrojów – i ich powiązanie z poziomem cholesterolu. To właśnie pod tym kątem rozpoczęto kolejne dokładniejsze badania. Okazało się, że bakterie te przekształcają cholesterol w produkty pośrednie, które mogą następnie zostać rozłożone przez inne bakterie i wydalone z organizmu. Badacze wykorzystali modele uczenia maszynowego do zidentyfikowania potencjalnych enzymów odpowiedzialnych za tę konwersję biochemiczną, dzięki czemu w warunkach laboratoryjnych wykryli owe enzymy i produkty rozkładu cholesterolu. Oscillibacter nie jest w swych działaniach osamotniony – sekunduje mu inny gatunek bakterii, Eubacterium coprostaloligenes, który raz, że obniża poziom cholesterolu, dwa przenosi gen zaangażowany w metabolizm tego rodzaju lipidu. Oba gatunki bakterii najprawdopodobniej współpracują i wzmacniają swe efekty synergistycznie. „Nasza praca podkreśla możliwość, że dodatkowe szlaki metabolizmu steroli mogą być modyfikowane przez mikroby jelitowe. Istnieje potencjalnie wiele nowych odkryć, które przybliżą nas do mechanistycznego zrozumienia, w jaki sposób mikroby oddziałują z gospodarzem” – stwierdziła Chenchao Li, doktorantka prowadząca powyższe badania.
Trzeba jeszcze podkreślić, że podobne badania rok wcześniej prowadzono na Uniwersytecie w Uppsali. Tam naukowcy odkryli związek między poziomami pewnych bakterii a blaszkami miażdżycowymi tętnic wieńcowych. Blaszki miażdżycowe, które powstają w wyniku gromadzenia się złogów tłuszczu i cholesterolu, jak wiadomo stanowią główną przyczynę zawałów serca. Potwierdzono to w czasopiśmie naukowym „Circulation”, a w „rolach głównych” pojawiły się bakterie żyjące w jamie ustnej człowieka, przede wszystkim te z rodziny Streptococcus, konkretnie Streptococcus anginosus i S. oralis (a więc paciorkowce). Wymienione bakterie to oczywiście – w przeciwieństwie do Oscillibacter i Eubacterium – „czarne charaktery”: są odpowiedzialne za wiele zapaleń płuc i infekcji dróg oddechowych, a ich wysoki poziom w jamie ustnej i w jelitach łączy się z powstawaniem blaszek miażdżycowych. Co więcej, są powiązane są też z podwyższonymi markerami stanów zapalnych. Jak widać, zależności między mikrobiomem a naszym zdrowiem jest wiele, czasem te powiązania są zaskakujące – kto wcześniej pomyślałby, że jedne bakterie mogą negatywnie wpływać na stan układu krążenia, inne zaś mieć na niego dobroczynny wpływ.
Manipulacja mikrobiomem może mieć w przyszłości ogromny wpływ na powstawanie nowych terapii i leków. Ważne wydaje się też opracowanie takich rodzajów antybiotyków, by selektywnie atakowały drobnoustroje. I pierwszy krok już zrobiono. Na Uniwersytecie Illinois w Urban-Champaign udało się opracować antybiotyk, który zabija bakterie chorobotwórcze oszczędzając przy okazji dobrą florę bakteryjną (z dokładnymi wynikami badań można zapoznać się w czasopiśmie „Nature”). Lek ten nazwany lolamycyną (Lol to system transportu lipoprotein u części bakterii) miał też wiele innych zaskakujących działań – zapobiegał wtórnym zakażeniom Clostridioides difficile, zmory placówek leczniczych na całym świecie, a także działał na ponad 130 bakterii uznawanych za wielolekoooporne. Większość stosowanych antybiotyków zabija głównie bakterie Gram-dodatnie, inne także trudniejsze do zlikwidowanie Gram-ujemne (mają coś w rodzaju podwójnej warstwy ochronnej), z tym, że praktycznie żaden nie robi tego wybiórczo, niszcząc patogeny i dobrą część mikrobiomu, co z kolei osłabia organizm narażając go na wiele różnych zaburzeń (chociażby biegunki, zapalenia jelit, problemy z wątrobą) i ryzyko kolejnych infekcji. Lolamycyna w badaniach na gryzoniach nie powodowała żadnych zmian w składzie taksonomicznym mikrobiomu, nie zmniejszając liczebności dobrych drobnoustrojów. Naukowcy nie ukrywają jednak, że terapeutyczne zastosowanie jej u ludzi to kwestia to kwestia bardziej kilku lat niż miesięcy.
Autor: Jan Matul
Redaktor magazynu Natura&Zdrowie oraz portalu naturazdrowie.com
Bibliografia:
https://www.broadinstitute.org/news/scientists-link-certain-gut-bacteria-lower-heart-disease-risk
https://www.sciencedaily.com/releases/2023/07/230712124733.htm
https://www.sciencedaily.com/releases/2024/05/240529144212.htm
