Grupa bakterii zwana Enterobacteriaceae, w tym Klebsiella pneumoniae, Shigella, E.coli i inne, występuje w niewielkich ilościach jako część zdrowego mikrobiomu jelitowego człowieka. Jednak w dużych ilościach – spowodowanych na przykład zwiększonym stanem zapalnym w organizmie lub spożyciem skażonej żywności – bakterie te mogą powodować choroby. W skrajnych przypadkach zbyt duża ilość Enterobacteriaceae w jelitach może zagrażać życiu.
Naukowcy wykorzystali podejścia obliczeniowe, w tym sztuczną inteligencję, do analizy składu mikrobiomu jelitowego u ponad 12 000 osób w 45 krajach na podstawie próbek ich kału. Odkryli, że „podpis” mikrobiomu danej osoby może przewidzieć, czy jelita danej osoby zostaną skolonizowane przez Enterobacteriaceae. Wyniki są spójne w przypadku różnych stanów zdrowia i lokalizacji geograficznych.
Naukowcy zidentyfikowali 135 gatunków drobnoustrojów jelitowych, które powszechnie występują pod nieobecność Enterobacteriaceae i prawdopodobnie chronią przed infekcją.
Wśród ochronnych gatunków jelit godna uwagi jest grupa bakterii zwana Faecalibacterium, które wytwarzają korzystne związki zwane krótkołańcuchowymi kwasami tłuszczowymi poprzez rozkład błonnika w spożywanej przez nas żywności. Wydaje się, że chroni to przed infekcją szeregiem chorobotwórczych bakterii z rodzaju Enterobacteriaceae.
Naukowcy sugerują, że spożywanie większej ilości błonnika w naszej diecie będzie sprzyjać rozwojowi dobrych bakterii i wypierać złe, co znacznie zmniejszy ryzyko chorób.
Natomiast przyjmowanie probiotyków, które nie zmieniają bezpośrednio środowiska w jelitach, z mniejszym prawdopodobieństwem wpływa na prawdopodobieństwo zakażenia Enterobacteriaceae.
Wyniki opublikowano dzisiaj w czasopiśmie Nature Microbiology.
„Nasze wyniki sugerują, że to, co jemy, jest potencjalnie bardzo ważne w kontrolowaniu prawdopodobieństwa zakażenia szeregiem bakterii, w tym E. coli i Klebsiella pneumoniae, ponieważ zmienia to środowisko jelitowe, czyniąc je bardziej wrogim dla najeźdźców” – powiedział dr Alexandre Almeida, badacz na Wydziale Medycyny Weterynaryjnej Uniwersytetu w Cambridge i główny autor artykułu.
Dodał: „Jedząc błonnik w żywności takiej jak warzywa, fasola i produkty pełnoziarniste, możemy zapewnić naszym bakteriom jelitowym surowiec do produkcji krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych – związków, które mogą chronić nas przed tymi patogennymi drobnoustrojami”.
Klebsiella pneumonia może powodować zapalenie płuc, zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych i inne infekcje. Alarmujący globalny wzrost oporności na antybiotyki tego patogenu bakteryjnego skłonił naukowców do poszukiwania nowych sposobów kontrolowania tego i innych podobnych bakterii zakaźnych.
„Przy wyższym wskaźniku oporności na antybiotyki mamy mniej dostępnych opcji leczenia. Obecnie najlepszym podejściem jest przede wszystkim zapobieganie występowaniu infekcji, a możemy to osiągnąć poprzez ograniczenie możliwości rozwoju tych chorobotwórczych bakterii w jelitach – stwierdziła Almeida.
Nowe zrozumienie interakcji drobnoustrojów jelitowych
Wcześniejsze badania mające na celu zrozumienie interakcji między różnymi bakteriami w naszych jelitach wykorzystywały modele mysie. Jednak niektóre z tych nowych wyników są sprzeczne z wcześniejszymi ustaleniami.
Nowe badanie ujawniło, że 172 gatunki drobnoustrojów jelitowych mogą współistnieć z chorobotwórczymi pałeczkami Enterobacteriaceae. Wiele z tych gatunków jest funkcjonalnie podobnych do pluskwiaków: do przeżycia potrzebują tych samych składników odżywczych. Wcześniej sądzono, że rywalizacja o zasoby zapobiegnie osadzaniu się bakterii chorobotwórczych w jelitach.
Ma to ważne implikacje dla leczenia: przyjmowanie probiotyków, które konkurują ze złymi bakteriami o te same składniki odżywcze, aby je zagłodzić, nie zadziała. Naukowcy twierdzą, że bardziej korzystna będzie zmiana środowiska w jelitach, na przykład poprzez dietę, aby zmniejszyć ryzyko zakażenia Enterobacteriaceae.
„To badanie podkreśla znaczenie badania patogenów nie jako izolowanych jednostek, ale w kontekście otaczającego je mikrobiomu jelitowego” – stwierdziła dr Qi Yin, badacz wizytujący na Wydziale Medycyny Weterynaryjnej Uniwersytetu w Cambridge i pierwszy autor raportu.