Mieszkańcy miast tracą pożyteczne mikroorganizmy jelitowe

Mikrobiota jelitowa ludzi żyjących na terenach zurbanizowanych coraz bardziej ubożeje. Utrata kluczowych gatunków mikroorganizmów przyczynia się zaś do coraz częstszego występowania zaburzeń zdrowia metabolicznego wśród mieszkańców miast  - informuje czasopismo "Science".

Spożywanie błonnika pokarmowego jest ważnym elementem dbania o zdrowie i prawidłowe funkcjonowanie jelit. Jednak najnowsze badania naukowców z Uniwersytetu Ben-Guriona w Izraelu wykazało, że współcześni ludzie, szczególnie ci żyjący na terenach zurbanizowanych, czyli w miastach, utracili większość mikroorganizmów, które się nim odżywiają i potrafią go właściwie wykorzystywać Przekłada się to na gorsze zdrowie metaboliczne i sprzyja rozwojowi wielu chorób.

Błonnik pokarmowy to grupa substancji pochodzenia roślinnego, która nie jest trawiona przez enzymy układu pokarmowego. Znajduje się on przede wszystkim w warzywach, strączkach oraz produktach zbożowych. Choć sam w sobie błonnik nie jest wykorzystywany przez organizm ludzki, jego spożycie ma ogromne znacznie dla funkcjonowania układu trawiennego i zapobiegania wielu chorobom. Stanowi on bazę pokarmową dla zasiedlających jelita pożytecznych mikroorganizmów; jego wysoka zawartość w diecie pozwala zachować ich wysoką różnorodność.

Badania wykazały, że jelita osób mieszkających na terenach zurbanizowanych cechuje mniejsza bioróżnorodność niż jelita ludzi mieszkających na wsiach (dotyczy to całego świata). Wynika to z niekorzystnych nawyków żywieniowych społeczeństw uprzemysłowionych. Istnieją podejrzenia, że utrata kluczowych gatunków mikroorganizmów jelitowych przyczynia się do coraz częstszego występowania zaburzeń zdrowia metabolicznego wśród mieszkańców miast.

Hipotezę tę potwierdzają wyniki nowego badania opublikowanego w czasopiśmie "Science" (https://doi.org/10.1126/science.adj9223), które zidentyfikowały nowe, a pełniące kluczowe funkcje, szczepy bakterii rozkładających celulozę (główny składnik błonnika pokarmowego) oraz wykazały, że mikroorganizmy te w coraz większym stopniu znikają z mikrobiomu jelitowego człowieka, zwłaszcza w społeczeństwach żyjących na terenach miejskich.

"W trakcie ewolucji człowieka błonnik zawsze stanowił podstawę jego pożywienia - mówi dr Sarah Morais, główna autorka omawianej publikacji. - Był głównym składnikiem diety naszych przodków z rzędu naczelnych. To on pozwalał utrzymywać zdrową florę jelitową".

Dr Morais i jej zespół, badając genomy mikroorganizmów zasiedlających ludzki układ pokarmowy, zidentyfikowali zupełnie nowe dla naszego gatunku bakterie celulolityczne z rodzaju Ruminococcus. Rozkładają one celulozę, wytwarzając duże i wysoce wyspecjalizowane zewnątrzkomórkowe kompleksy białkowe zwane celulosomami.

"Rozkład celulozy nie jest łatwym zadaniem, potrafi to robić niewiele bakterii - wyjaśnia prof. Edward Bayer, jeden ze współautorów badania. - Celuloza jest trudna do strawienia, ponieważ jest nierozpuszczalna. Błonnik w jelitach jest więc jak pień drzewa wrzucony do basenu: zamoknie, ale się nie rozpuści."

Wytwarzane przez bakterie celulosomy działają tak, że przyłączają się do włókien celulozowych i rozrywają je na cieńsze fragmenty. "Tak jakby ktoś rozdzielał grubą linę na pojedyncze nitki" - tłumaczą autorzy badania. Następnie enzymy celulosomalne rozrywają poszczególne nici błonnika na jeszcze krótsze łańcuchy, które są już rozpuszczalne i mogą być strawione nie tylko przez przedstawicieli rodzaju Ruminococcus, ale także wiele innych mieszkańców naszych jelit.

"Reasumując: celulosomy przekształcają błonnik w cukry, które karmią całą społeczność mikrobiomu. To jest ogromne osiągnięcie inżynieryjne" - uważa prof. Bayer.

Produkcja celulosomów stawia więc bakterie Ruminococcus na szczycie piramidy, która odżywia zdrowy mikrobiom jelitowy. Jednak, co wykazało omawiane badanie, mikroorganizmy te są niszczone przez zachodni styl życia.

"Bakterie wytwarzające celulosomy istnieją od dawna, a ich przodkowie są ważnymi członkami mikrobiomu żwacza u krów czy owiec" - tłumaczy kolejny autor badania, prof. Itzhak Mizrahi. Dodaje, że żwacz to specjalna część żołądka przeżuwaczy, w której zjedzona trawa, czyli błonnik, jest przekształcana przez drobnoustroje rozkładające celulozę, w tym Ruminococcus, w strawialną żywność.

Naukowcy byli bardzo zaskoczeni, kiedy odkryli te bakterie także u ludzi, ponieważ są one charakterystyczne raczej dla zwierząt gospodarskich niż naszych przodków z rzędu naczelnych.

"Może to oznaczać, że ludzie nabyli ważne składniki mikrobiomu jelitowego od zwierząt, które udomowili na wczesnym etapie swojej ewolucji" - mówi badacz.

Kolejną ciekawą dla naukowców rzeczą było odkrycie, bakterie z rodzaju Ruminococcus są powszechnym składnikiem mikrobiomu jelitowego w społeczeństwach łowiecko-zbierackich i społecznościach wiejskich, za to bardzo nielicznie występują (lub nie ma ich wcale) w próbkach pobranych od osób mieszkających w miastach.

"Nasi przodkowie z Afryki, żyjący 200 tysięcy lat temu, nie jedli lunchu w restauracjach typu drive-through ani nie zamawiali kolacji przez telefon z dostawą do domu - podkreślaj współautor publikacji prof. William Martin z Dsseldorfu. - A we współczesnych społeczeństwach zachodnich dzieje się to na dużą skalę. Nasza dieta zmieniła się na przestrzeni lat ogromnie, szczególnie wśród mieszkańców miast, oddalonych od gospodarstw, w których produkowana jest żywność".

To właśnie, jego zdaniem, odpowiada za zmniejszoną zawartość błonnika w diecie oraz wynikającą z niego utratę ważnych mikroorganizmów rozkładających celulozę. Ich brak skutkuje zaś wieloma różnymi zaburzeniami pracy układu pokarmowego, ale także odporności i funkcjonowania mózgu.

Czy można jakoś temu przeciwdziałać? Jak twierdzą autorzy, trzeba zastosować się do jednej rady od dziesięcioleci powtarzanej przez lekarzy i dietetyków: jeść więcej błonnika pokarmowego.

Katarzyna Czechowicz