Bacillota (dahulu Firmicutes): 'bakteria gemuk' yang bukan

Jika anda pernah menerima keputusan ujian najis yang datang dengan carta bar, bar yang paling besar itu berkemungkinan berlabel Firmicutes. Laporan itu mungkin memberitahu anda bahawa ia bermakna anda "memang ditakdirkan naik berat badan". Inilah apa yang kajian sebenar katakan tentang bar itu, dan tentang filum yang kini menggunakan nama baharu.

Apa itu Bacillota

Bacillota ialah satu filum bakteria: cabang peringkat teratas pada pokok keluarga bakteria, pangkat yang sama dengan kedudukan "kordata" dalam dunia haiwan. Kebanyakan ahlinya mempunyai dinding sel tebal setebal satu lapisan (ia mewarna Gram positif) — Negativicutes, yang mewarna Gram negatif, ialah pengecualian yang tetap ada — dan genom yang agak miskin dengan huruf DNA G dan C, sebab itulah buku teks lama memanggilnya "Gram positif G+C rendah".

Namanya baharu. Selama berdekad-dekad filum ini dipanggil Firmicutes, daripada perkataan Latin bagi "kulit yang liat". Pada 2021 ¹, Jawatankuasa Antarabangsa Sistematik Prokariot membawa pangkat filum ke bawah kod penamaannya, dan Oren serta Garrity menerbitkan secara sah nama seragam bagi 42 filum ¹, setiap satu dibina atas satu genus jenis. Firmicutes menjadi Bacillota, nama baharu yang dibina atas genus jenis Bacillus. Tiada apa-apa tentang organismanya yang berubah; hanya labelnya. Anda masih akan bertemu nama lama itu pada hampir setiap ujian pengguna dan dalam setiap makalah yang ditulis sebelum pertukaran itu, jadi entri ini menggunakan kedua-duanya.

Di mana ia hidup dalam diri anda

Kebanyakannya dalam usus besar. Apabila Eckburg dan rakan-rakan di Stanford menjujuk 13,355 ² jujukan gen ribosom daripada lapisan kolon dan najis orang dewasa yang sihat pada 2005 ², dua filum dominan ialah Firmicutes dan Bacteroidetes, dan kebanyakan jujukan itu tergolong dalam spesies yang tidak pernah ditumbuhkan sesiapa dalam makmal ². Gambaran itu kekal sampai sekarang. Projek Mikrobiom Manusia, yang mengambil sampel orang dewasa sihat merentas banyak tapak tubuh, mendapati bahawa orang yang sihat pun berbeza dengan ketara dari segi mikrob yang dibawanya, dengan pengkhususan nic yang kuat dari satu tapak ke tapak yang lain ³. Katalog MetaHIT meletakkan angka pada skala itu: 3.3 juta ⁴ gen mikrob tak berlebihan dalam najis 124 ⁴ orang Eropah, kira-kira 150 kali ⁴ ganda bilangan gen manusia, dan sekurang-kurangnya 160 ⁴ spesies bakteria lazim dalam diri setiap seorang.

Bacillota tidak berhenti di usus. Laktobasilus, yang tergolong dalam filum ini, menguasai empat daripada lima ⁸ jenis komuniti yang ditemui Ravel dan rakan-rakan apabila mereka menjujuk mikrobiom faraj 396 ⁸ wanita tanpa gejala. Dan Staphylococcus aureus, seorang lagi ahli, hidup terutamanya dalam hidung: ulasan Wertheim dalam The Lancet Infectious Diseases menyebut hidung sebagai nic ekologi utamanya pada manusia ¹³.

Apa yang ia lakukan untuk kita

Mulakan dengan mekanismenya, kerana manfaatnya lahir daripada situ. Serat dan kanji tahan cerna sampai ke kolon tanpa dihadam. Bakteria usus menapainya menjadi asid lemak rantai pendek, dan dua daripadanya, butirat dan propionat, ialah yang dikreditkan oleh ulasan Louis dan Flint dengan pelbagai fungsi yang menggalakkan kesihatan, dengan butirat sebagai bahan api pilihan bagi sel yang melapisi kolon ⁵. Pengeluar butirat utama yang mereka perihalkan — Faecalibacterium prausnitzii, Eubacterium rectale dan kumpulan Roseburia — semuanya Bacillota, dan semuanya bergantung pada saling memberi makan: laktat atau suksinat satu spesies menjadi bahan mentah spesies yang lain ⁵.

Pengeluar yang paling banyak dikaji antara mereka mempunyai buktinya sendiri. Sokol dan rakan-rakan mengikuti pesakit penyakit Crohn selepas reseksi pembedahan dan mendapati bahawa bahagian F. prausnitzii yang lebih rendah pada lapisan usus meramalkan kambuhan 6 bulan ⁶ kemudian. Dalam makmal, bakteria itu menyebabkan sel darah manusia menghasilkan IL‑12 dan IFN-gamma yang jauh lebih sedikit serta IL‑10 yang lebih banyak, dan supernatan kulturnya menyekat pengaktifan NF-kappaB, satu suis keradangan yang utama ⁶. Peringatannya, disebut terus terang: lengan rawatan kajian itu ialah tikus dengan kolitis yang diaruh secara kimia, bukan manusia. Ia menunjukkan mekanisme yang munasabah, bukan terapi yang terbukti.

Ada juga satu helah untuk terus hidup. Browne dan rakan-rakan di Institut Sanger berjaya mengkultur 137 ⁷ spesies daripada najis manusia sihat yang selama ini dianggap tidak boleh dikultur, dan genomnya mencadangkan bahawa sekurang-kurangnya 50–60 % ⁷ genus bakteria usus menghasilkan spora yang tahan lasak. Kebanyakan pembentuk spora itu ialah Bacillota. Spora membolehkan bakteria usus yang membenci oksigen bertahan dalam perjalanan dari seorang manusia ke seorang yang lain, dan itulah agaknya cara sebahagian besar komuniti ini dikongsi sejak mula ⁷.

Apa yang ia lakukan terhadap kita

Filum yang sama juga menaungi sebahagian daripada patogen paling serius yang kita bawa. Clostridioides difficile ialah ahli Bacillota pembentuk spora yang mengambil alih kolon selepas antibiotik membersihkan pesaingnya. Dalam pengawasan aktif merentas 10 ¹² wilayah di Amerika Syarikat, Lessa dan rakan-rakan menganggarkan 453,000 ¹² jangkitan dan kira-kira 29,000 ¹² kematian pada 2011 ¹² sahaja; 65.8 % ¹² kes berkaitan penjagaan kesihatan, dan orang berumur 65 ¹² tahun ke atas mempunyai nisbah kadar 8.65 ¹² berbanding orang dewasa yang lebih muda. Staphylococcus aureus ialah contoh harian yang satu lagi: ulasan Wertheim mencatatkan bahawa pembawa dalam hidung mempunyai risiko lebih tinggi untuk kemudiannya dijangkiti strain mereka sendiri, dan bahawa rintangan antibiotik patogen itu yang semakin meningkat merumitkan rawatan di seluruh dunia ¹³.

Perhatikan apa yang dikongsi kedua-duanya dengan ahli yang membantu di atas tadi: spora, dinding yang tebal, kegigihan. Sifat yang menjadikan Bacillota sekutu yang tahan lasak juga menjadikan patogennya sukar dibersihkan.

Nisbah obesiti, secara jujur

Sekarang carta bar itu. Pada 2006 ⁹, Ley, Turnbaugh, Klein dan Gordon melaporkan dalam Nature bahawa 12 ⁹ sukarelawan obes membawa bahagian Bacteroidetes yang lebih rendah berbanding orang kurus, dan bahawa bahagian itu meningkat apabila mereka menurunkan berat badan dengan dua ⁹ jenis diet rendah kalori. Kajian tikus yang mengiringinya mendapati bahawa mikrobiom "obes" mengeluarkan lebih banyak tenaga daripada makanan dan bahawa sifat itu berpindah kepada tikus bebas kuman ¹⁰. Daripada makalah itulah nisbah Firmicutes/Bacteroidetes masuk ke dalam budaya popular sebagai tombol gemuk lawan kurus.

Bukti sejak itu tidak menyebelahinya. Magne dan rakan-rakan meneliti kepustakaan pada 2020 ¹¹ dan mendapati keputusan antara kajian saling bercanggah, dengan perbezaannya sama mudah dijelaskan oleh cara sampel dikendalikan, kaedah penjujukan dan gaya hidup yang kurang diperihalkan berbanding oleh berat badan. Kesimpulan mereka, dalam istilah mereka sendiri: pada masa ini sukar untuk mengaitkan nisbah itu dengan sesuatu status kesihatan yang tertentu, apatah lagi untuk menganggapnya sebagai tanda utama obesiti ¹¹. Jadi bar Bacillota yang tinggi pada laporan ujian bukanlah satu diagnosis. Ia potret sekilas sebuah filum yang mengandungi kedua-duanya — pengeluar butirat yang menjadi bahan api lapisan kolon anda dan patogen yang dirisaukan hospital anda — dan bar itu tidak dapat memberitahu anda yang mana satu ada dalam diri anda.