Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Kegigihan Terbayar dalam Mikrobioma Usus Manusia

Mikrobioma usus manusia adalah komunitas kompleks dari triliunan mikroba yang terus berinteraksi satu sama lain dan tubuh kita. Ini mendukung kesejahteraan, sistem kekebalan, dan kesehatan mental kita -- tetapi bagaimana cara mempertahankannya?

Para peneliti di Inggris dan Jerman, bersama dengan kolaborator internasional lainnya, telah menyelidiki evolusi bakteri dalam mikrobioma usus manusia -- menanyakan bagaimana mikroba ini bertahan sepanjang hidup mereka -- dengan mempertimbangkan faktor pengaruh internal dan eksternal.

IMAGES
Gambar: image-cdn.medkomtek.com

Hasil penelitian akan membantu menginformasikan probiotik yang disesuaikan, bakteri hidup yang ditemukan dalam makanan atau suplemen tertentu, serta intervensi diet atau medis, untuk mengobati penyakit usus dan menjaga mikrobioma usus yang sehat.

Menjaga populasi mikroba usus yang stabil dan sehat saling menguntungkan bagi kita dan bakteri. Sebagai ganti nutrisi dan habitat yang nyaman, komunitas mikroba membalas budi dengan memberi kita manfaat kesehatan, yang sekarang mulai kita pahami.

Penulis utama dan Pemimpin Kelompok Dr Falk Hildebrand dari Institut Quadram dan Institut Earlham, menjelaskan: "Kami tahu bahwa mikroba tertentu menjajah kita saat lahir, dan beberapa dapat hidup bersama kita selama beberapa dekade. Namun, meskipun penelitian telah mengamati spesies mikroba individu, mekanisme dan skala persistensi dalam mikrobioma secara keseluruhan belum dieksplorasi."

Untuk memeriksa ini, tim ilmuwan di Institut Earlham dan Institut Quadram di Taman Penelitian Norwich, bersama dengan Laboratorium Biologi Molekuler Eropa (EMBL) di Jerman, menggunakan metagenomik untuk menganalisis strategi evolusi dan persistensi berbagai bakteri di usus manusia. mikrobioma.

Metagenomics adalah studi tentang semua gen dari banyak organisme yang berbeda dalam suatu populasi. Dalam hal mikrobioma usus manusia, proses ini tidak hanya memberikan informasi rinci tentang strain bakteri yang ada, tetapi juga menunjukkan kemampuan peningkatan dari strain yang berbeda tersebut, berdasarkan genetika mereka, untuk menjaga usus dalam keadaan baik.

Dari menganalisis sampel tinja, tim memeriksa kembali metagenom dari lebih dari 2.000 sampel dewasa dan bayi, termasuk beberapa dari keluarga yang sama dan menemukan tiga strategi penyebaran utama yang mendasari kegigihan bakteri usus manusia. Data berasal dari penelitian yang diterbitkan sebelumnya melihat perubahan mikrobioma dari waktu ke waktu, dengan masing-masing individu memberikan rata-rata 2-3 sampel beberapa bulan terpisah.

Penulis terakhir dan Direktur EMBL Heidelberg (Kegiatan Ilmiah) Prof Peer Bork, mengatakan: "Dengan melihat rangkaian waktu dari individu dan anggota keluarga dan melapisinya dengan informasi geografis, mulai dari rumah tangga melalui kota ke negara, kami mengidentifikasi kelompok strain bakteri yang menunjukkan strategi penyebaran yang berbeda. Ini menyajikan pola persistensi yang sangat berbeda dalam inang, penyebaran regional, dan distribusi geografis ratusan spesies bakteri."

Data dibangun ke dalam kumpulan data beragam dari 5.278 metagenom, yang diselidiki untuk menganalisis pola kegigihan dalam berbagai jenis bakteri dan bagaimana ini dipengaruhi oleh faktor umum: usia, anggota keluarga, wilayah geografis, dan penggunaan antibiotik.

"Analisis kami menunjukkan bahwa sebagian besar strain bakteri yang ada dalam mikrobioma sangat persisten -- dengan kemungkinan strain bertahan setidaknya selama satu tahun lebih dari 90%," kata Dr Hildebrand.

"Beberapa spesies mikroba memang menunjukkan perbedaan yang konsisten baik sebagai kelompok taksonomi yang sangat persisten, atau persisten rendah, lebih mengandalkan pertukaran antar anggota keluarga. Namun, pada bayi, persistensi rata-rata strain bakteri turun menjadi 80%. Ini tidak terduga. ; kita tahu bahwa terutama pada bayi yang baru lahir ada pertukaran mikroba usus yang berkelanjutan."

Prof Bork, menambahkan: "Apa yang ditunjukkan oleh penelitian ini adalah bahwa tingkat persistensi intrinsik bakteri yang terlihat pada orang dewasa juga tercermin pada anak-anak, dan secara bertahap kita mulai memperoleh bakteri persisten tersebut hingga sekitar sepuluh tahun di mana mikrobioma mencapai keadaan stabil.”

"Antibiotik memiliki efek yang berbeda dari berbagai jenis bakteri, dengan efek keseluruhan tergantung pada seberapa tangguh bakteri yang berbeda, kegigihan intrinsik mereka, dan sejauh mana mereka dapat diganti dalam mikrobioma."

Untuk mempelajari lebih dalam apa yang mendorong kegigihan, para peneliti membandingkan komunitas mikrobioma di luar tingkat individu, tetapi juga di seluruh keluarga, negara, dan wilayah. Hal ini memungkinkan mereka untuk mengelompokkan bakteri berdasarkan karakteristik kegigihan mereka dan, melalui analisis genomik, mencari petunjuk untuk evolusi strategi kelompok ini dalam menyebar di antara inang manusia baru.

Kegigihan yang ulet

Kelompok pertama, disebut bakteri 'ulet', adalah yang paling gigih dan beradaptasi dengan baik untuk bertahan hidup di usus manusia. Misalnya, bakteri ini mampu bertahan hidup dengan beralih ke sumber nutrisi yang berbeda saat inang bergerak melalui masa bayi dan menjadi dewasa.

Bakteri ulet, bagaimanapun, adalah yang paling mungkin hilang dari mikrobioma setelah penggunaan antibiotik. Jika kita telah membawa bakteri ini di dalam diri kita sejak kecil, kehilangan mereka mungkin permanen. Ini adalah perhatian khusus dalam kaitannya dengan penggunaan antibiotik yang berlebihan dan penyalahgunaan.

Kelompok lain disebut bakteri 'heredipersistent', yang merupakan strain yang 'diwariskan' dan berkelompok dalam keluarga. Ini memiliki kegigihan yang lebih rendah di masa kanak-kanak dan tingkat pergantian yang lebih tinggi, menunjukkan siklus infeksi ulang adalah kunci kegigihan mereka dalam individu.

Analisis genom menunjukkan bahwa bakteri ini cenderung memiliki gen yang memungkinkan mereka menyebar melalui spora, yang akan membantu penularan dari, katakanlah, orang tua ke anak, tetapi juga di seluruh unit keluarga.

Kelompok ketiga, bernama 'spatiopersistent', tampak mengelompok ke wilayah geografis mereka sendiri, tetapi tidak terkait dengan keluarga.

Dengan banyak minat saat ini dalam mempertahankan atau memanipulasi mikrobioma untuk kesehatan, tim peneliti berharap eksplorasi holistik mereka tentang evolusi persistensi yang berbeda dalam mikroba usus akan mengarah pada strategi klinis yang lebih baik dan terinformasi dengan baik.

Misalnya, intervensi satu kali seperti Transplantasi Mikrobiota Faecal (FMT) mungkin cocok untuk memperkenalkan atau bahkan mengganti bakteri yang ulet tetapi bukan bakteri yang bergantung pada infeksi ulang. Ini mungkin mendapat manfaat lebih dari terapi berbasis probiotik atau perubahan pola makan yang, seiring waktu, mengubah lingkungan usus untuk mendukung kolonisasi dan kegigihan mereka. Wawasan baru tentang antibiotik yang luas dan berpotensi merusak mikrobioma juga dapat menunjukkan strategi baru untuk mengurangi efek yang berbeda ini.

"Studi kami memberi kami ide yang jauh lebih baik tentang bakteri usus mana yang terkait erat dengan inangnya, dan mana yang lebih rentan untuk beralih antar inang. Ini adalah informasi penting untuk menginformasikan pro-prebiotik dan sebagian besar aplikasi medis yang menargetkan mikrobioma usus manusia," tambah Dr Hildebrand.

Studi ini didanai oleh Biotechnology and Biological Sciences Research Council dan European Research Council.

Powered By NagaNews.Net