Mikrobiom: naukowcy obalają 12 popularnych mitów

Cukrzyca, astma, reumatoidalne zapalenie stawów – trudno o bardziej odmienne od siebie choroby. Każda ma inne przebieg i objawy, każdą inaczej się leczy. A jednak mogą mieć wspólny mianownik. Od kilkunastu lat wzrasta liczba doniesień naukowych dotyczących roli mikrobiomu (ogółu mikroorganizmów zasiedlających organizm, zwłaszcza jelita) w patogenezie chorób. Jedne prace dostarczają danych jakości lepszej, drugie – gorszej; niektórzy uczeni są w swoich konkluzjach ostrożniejsi, inni puszczają wodze fantazji. Wszystkich jednak kusi znalezienie dowodów na to, że skład drobnoustrojów żyjących w trzewiach decyduje o tym, czy i na jakie choroby człowiek może zapaść.

Czasami te nadzieje są nakierowane na konkretny typ bakterii, który występuje u osób zdrowych, a nie ma go u chorych. Innym razem uwagę poświęca się nie pojedynczemu gatunkowi, lecz stosunkowi pomiędzy poszczególnymi typami mikroorganizmów. Są też prace, które skupiają się nie tyle na składzie jelit, ile na różnorodności zasiedlających je bakterii. Niezależnie od tego, który parametr się ocenia, potwierdzenie związku przyczynowo-skutkowego pomiędzy działalnością mikrobów a wystąpieniem jakiejś choroby wciąż jednak jest bardzo trudne. Występuje tu bowiem problem, który można by nazwać „błędem jaskółek i wiosny”. Badając tylko zależność pomiędzy pojawieniem się tych ptaków a długością dnia świetlnego łatwo błędnie wnioskować, że przyloty oknówek czy dymówek decydują o tym, pod jakim kątem promienie słoneczne padają na naszą planetę.

Na tego typu ograniczenia zwracają uwagę autorzy publikacji, która właśnie ukazała się na łamach „Nature Microbiology”. Alan W. Walker, mikrobiolog z University of Aberdeen i Lesley Hoyles, mikrobiolożka i bioinformatyczka z Nottingham Trent University postanowili w niej rozprawić się z 12 najpopularniejszymi mitami i uproszczeniami powielanymi przez osoby zajmujące się mikrobiomem. Oto one.

Mit 1: Wiele chorób przebiega z zaburzeniami składu mikroorganizmów jelitowych, więc to właśnie te zaburzenia są przyczyną schorzeń.

Komentarz autorów: Niekoniecznie. Rozpatrywane w tym kontekście patologie mają często tło zapalne (np. wspomniane cukrzyca, astma czy reumatyzm). Zaburzenia metaboliczne i immunologiczne mogą w tych wypadkach działać jak czynniki spustowe efektu domina. Zmiany w mikrobiomie mogą być skutkiem lub jednym z elementów patogenezy, a nie jej przyczyną.

Mit 2: Badania na myszach i nieliczne wyniki dotyczące ludzi to wystarczające dowody na to, że zaburzony stosunek bakterii z typu Firmicutes i Bacteroides jest przyczyną otyłości. A zatem podanie osobom otyłym odpowiednich bakterii, rozwiąże ich problemy zdrowotne.

Komentarz autorów: To nie pierwszy i zapewne nie ostatni przykład wątku w badaniach nad mikrobiomem, w którym potencjalnie obiecujące rezultaty nie doprowadziły do żadnych wdrożeń, ponieważ powtarzalność „przełomowych” wyników jest bardzo niska. Wciąż nie ma zbyt wielu wystarczająco wiarygodnych dowodów na to, że leczenie chorób metabolicznych można prowadzić za pomocą samych tylko przeszczepów mikrobiomu.

Mit 3: Sekwencjonowanie bakteryjnych genomów to metoda badania mikrobiomu, która nie jest obarczona błędami.

Komentarz autorów: Badania sekwencyjne przyniosły wielki przełom w analizach mikrobiomu, ale i one są podatne na błędy. I to na każdym etapie prowadzenia projektu: od pobierania próbek, przez wydobywanie z nich DNA po dobór narzędzi bioinformatycznych wspomagających interpretację.

Mit 4: Mikroorganizmów zasiedlających jelita nie da się utrzymywać na podłożach hodowlanych (czyli np. na szalkach Petriego z agarem i odpowiednią pożywką)

Komentarz autorów: Drobnoustroje jelitowe można z powodzeniem hodować w ten sposób. Jedyna grupa mikroorganizmów, która jest w tym kontekście problematyczne, to wirusy (w pewnym stopniu również grzyby).

Mit 5: Przyszłość badań nad mikrobiomem wymaga stosowania przez wszystkie zespoły tych samych metod.

Komentarz autorów: Możliwość wygodnego porównywania ze sobą wyników poszczególnych badań jest niezwykle kusząca. Tyle że żadna technika nie jest doskonała, a stosując wciąż te same metody, zespoły badawcze narażają się na powielanie tych samych błędów. Nie w każdym przypadku, nie w odniesieniu do każdego gospodarza i składu mikrobiomu sprawdzą się identyczne metodyki.

Mit 6: Niezależnie od tego, jaki jest gatunkowy skład mikroorganizmów jelitowych, ich funkcje pozostają zawsze mniej więcej takie same.

Komentarz autorów: To zbyt duże uproszczenie. Owszem, niektóre funkcje bakterii (jak np. wytwarzanie krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych) są realizowane przez wiele rodzajów drobnoustrojów, ale są i takie cechy (np. zdolność do degradacji szczawianów), które są właściwe dla wąskiego grona mikrobów.

Mit 7: Mikroorganizmów zasiedlających ciało człowieka jest 10 razy więcej niż jego własnych komórek.

Komentarz autorów: Te dane to efekt starych i niedokładnych szacunków, a nie realnych wyliczeń. Bardziej współczesne prace wskazują, że stosunek pomiędzy komórkami gospodarza a jego bakteriami jest bliższy wartości 1:1, przy czym zdecydowana większość zasiedla jelito, a dokładniej – odchody, które się w nim znajdują.

Mit 8: Mikrobiom pochwowy przekazany noworodkowi podczas porodu zadecyduje o jego przyszłym zdrowiu i składzie mikroorganizmów.

Komentarz autorów: Owszem, zaraz po porodzie organizm niemowlęcia jest zasiedlany przez wiele bakterii i duża część z nich pochodzi z ciała matki, w tym również z jej pochwy, skóry czy mleka. To jednak tylko jedno z bardzo licznych źródeł drobnoustrojów. O ostatecznym składzie mikrobów człowieka decyduje jego dieta, tryb życia, środowisko, stosowane terapie, geny itp.

Mit 9: Ludzki mikrobiom waży 1–2 kg.

Komentarz autorów: To spora przesada. Zdecydowana większość masy mikroorganizmów znajdujących się w ciele człowieka pochodzi z jego kału, znajdującego się w jelicie. Dlatego masa bakterii uzależniona jest m.in. od masy odchodów. Jednorazowo w organizmie człowieka znajduje się nie więcej, niż 500 g bakterii, a i to wydaje się nieco zawyżone.

Mit 10: W ludzkich odchodach znajduje się 1012 bakterii na gram kału.

Komentarz autorów: Ta wartość jest o jeden, a nawet dwa rzędy wielkości mniejsza. Owszem, 1010 na 1 gram to wciąż dużo bakterii, ale warto poprawiać tego typu błędy, bo leżą one u podstaw wielu nieprawidłowych wyliczeń dotyczących mikrobiomu. Zresztą łatwo sobie uzmysłowić, jak ważne są różnice w rzędach wielkości, wyobrażając sobie, że zamiast 3 tys. zł zarabia się 30 tys. lub 300 tys. zł.

Mit 11: Dopiero odkrywamy, jak ważny jest mikrobiom.

Komentarz autorów: Badania nad tzw. florą bakteryjną człowieka są prowadzone od kilku dekad. Ostatnie lata to wprawdzie sporo odkryć, ale też wiele nierealnych oczekiwań i zbyt śmiałych konkluzji.

Mit 12: Twórcą terminu „mikrobiom” był noblista Joshua Lederberg.

Komentarz autorów: Joshua Lederberg, który w 1958 r. zdobył Nagrodę Nobla za odkrycie mechanizmów rekombinacji genetycznej u bakterii, ma na koncie wiele dokonań, ale wymyślenie popularnego dziś terminu „mikrobiom” nie jest jednym z nich. Brak wprawdzie informacji na temat pierwszego autora pojęcia, ale za to istnieją dowody na to, że określenia tego używano ponad dekadę przed tym, jak po raz pierwszy użył go noblista.