Новые исследования показывают, что наши гены формируют наши кишечные бактерии

Большинство исследований показывают, что на микробиом кишечника – постоянно меняющийся «тропический лес» бактерий, живущих в нашем кишечнике, в первую очередь влияет наш образ жизни, в том числе то, что мы едим и какие лекарства принимаем.

Но исследование Университета Нотр-Дам обнаружило гораздо более значительный генетический компонент, чем когда-то было известно.

В исследовании, недавно опубликованном в журнале Science, исследователи обнаружили, что большинство бактерий в микробиоме кишечника являются наследственными, после изучения более чем 16000 профилей микробиома кишечника, собранных за 14 лет у давно изучаемой популяции павианов в национальном парке Амбосели в Кении. Однако эта наследственность меняется со временем, в зависимости от сезона и возраста. Команда также обнаружила, что некоторые черты микробиома, передающиеся по наследству павианов, также передаются по наследству и людям.

«Окружающая среда играет большую роль в формировании микробиома, чем ваши гены, но то, что делает это исследование, – это уводит нас от идеи, что гены играют очень небольшую роль в микробиоме, к идее о том, что гены играют всеобъемлющую, хотя и небольшую роль, – сказала Элизабет Арчи, профессор кафедры биологических наук и главный исследователь исследования, которая также связана с Институтом глобального здравоохранения и Инициативы по изменению окружающей среды Экка.

Микробиом кишечника выполняет несколько функций. Помимо помощи в переваривании пищи, он вырабатывает необходимые витамины и помогает тренировать иммунную систему. Это новое исследование является первым, показывающим определенную связь с наследуемостью.

Новые исследования показывают, что наши гены формируют наши кишечные бактерии

Предыдущие исследования микробиома кишечника у людей показали, что только от 5 до 13 процентов микробов передаются по наследству, но Арчи и исследовательская группа предположили, что такое низкое число является результатом «моментального» подхода к изучению микробиома кишечника: все предыдущие исследования измеряли микробиомы только в одном месте. момент времени.

В своем исследовании исследователи использовали образцы фекалий 585 диких павианов амбосели, как правило, более 20 образцов на животное. Профили микробиома из образцов показали различия в рационе павианов между влажным и сухим сезонами. Собранные образцы включали подробную информацию о хозяине, включая известных потомков, данные об условиях окружающей среды, социальном поведении, демографии и диете на уровне группы на момент сбора.

Исследовательская группа обнаружила, что 97 процентов характеристик микробиома, включая общее разнообразие и численность отдельных микробов, в значительной степени передаются по наследству. Однако процент наследственности оказывается намного ниже – всего до 5 процентов – когда образцы тестируются только в один момент времени, как это делается на людях. Это подчеркивает важность изучения образцов от одного и того же хозяина с течением времени.

“Это действительно говорит о том, что в человеческой работе одна из причин, по которой исследователи не обнаружили наследуемость, заключается в том, что у людей нет десяти и половины образцов фекалий в морозильной камере, и у них нет всего исходного хозяина. (индивидуальная) информация, которая им нужна, чтобы раскрыть эти детали », – сказал Арчи.

Команда нашла доказательства того, что факторы окружающей среды влияют на наследуемость черт в микробиоме кишечника. Наследуемость микробиома обычно была на 48 процентов выше в сухой сезон, чем во влажный, что может быть объяснено более разнообразным рационом павианов в сезон дождей. Согласно исследованию, наследственность также увеличивается с возрастом.

Поскольку исследование также показало значительное влияние окружающей среды на микробиомы кишечника павианов, их результаты согласуются с предыдущими исследованиями, показывающими, что влияние окружающей среды на вариации микробиома кишечника играет большую роль, чем аддитивные генетические эффекты. В сочетании с открытием генетического компонента команда планирует уточнить свое понимание задействованных факторов окружающей среды.

Но знание того, что гены микробиома кишечника передаются по наследству, открывает дверь к идентификации микробов в будущем, сформированных генетикой. В будущем методы лечения могут быть адаптированы для людей на основе генетического состава микробиома их кишечника.

Проект Amboseli Baboon, начатый в 1971 году, является одним из самых продолжительных исследований диких приматов в мире. Проект посвящен павиану саванны и расположен в экосистеме Амбосели в Восточной Африке, к северу от горы Килиманджаро. Исследовательские группы отслеживали сотни бабуинов в нескольких социальных группах на протяжении всей их жизни. В настоящее время исследователи наблюдают около 300 животных, но накопили информацию об истории жизни более чем 1500 животных.

Исследование финансировалось Национальным научным фондом.