Bacteroidota: tiada serat, ia makan lapisan usus anda

Minta kebanyakan orang mengasingkan bakteria dan anda akan dapat dua longgok: yang baik dalam iklan yogurt, dan yang jahat pada tombol pintu. Bacteroidota tidak masuk ke mana-mana longgok itu, dan itu bukan helah diplomatik — itulah yang dikatakan oleh rekod yang diterbitkan. Filum yang sama yang mencernakan bahagian makan malam anda yang anda sendiri tidak mampu cerna, dan yang membantu mengajar sistem imun anda apa yang patut ditoleransi, juga kumpulan yang muncul dalam kebanyakan jangkitan anaerob apabila ia sampai ke tempat yang sepatutnya tidak. Jadi mari kita ambil kelebihan dan kelemahannya satu per satu, dengan kajiannya dinamakan setiap kali.

Apa itu, dalam satu ayat

Bacteroidota ialah satu filum — cabang yang sangat besar pada pokok keluarga bakteria — yang terdiri daripada bakteria Gram negatif bukan pembentuk spora yang ahlinya pakar dalam menguraikan gula kompleks. Ahli ususnya anaerob ketat; filum ini juga merangkumi keturunan tanah dan air yang hidup bersama oksigen.

Pengkhususan itulah benang yang menyatukan semuanya. Satu ulasan pada 2019 tentang biologi filum ini memerihalkan kit alat yang dikongsi bersama: ahlinya membungkus enzim aktif karbohidratnya ke dalam lokus penggunaan polisakarida, iaitu kelompok gen yang hanya menyala apabila gula yang sepadan benar-benar ada, dan ia menolak enzim itu keluar melalui sistem rembesan yang ditemui dalam filum ini dan hampir tiada di tempat lain ⁴. Reka bentuk yang cekap. Jangan buat enzim sebelum hidangan tiba.

Di mana ia hidup dalam diri anda

Kebanyakannya dalam usus besar, dan dalam jumlah yang amat besar. Apabila Eckburg dan rakan-rakan meneliti 13,355 jujukan gen RNA ribosom daripada mukosa kolon dan najis tiga orang dewasa yang sihat dalam Science pada 2005 — salah satu percubaan terawal untuk membaca usus tanpa cuba menumbuhkan apa-apa — Bacteroidetes muncul sebagai salah satu daripada dua bahagian yang menguasai kolon yang sihat ². Kerja kemudian mendapati komuniti itu terisih kepada sebilangan kecil konfigurasi yang berulang, bukan satu kecerunan yang licin: satu analisis Nature pada 2011 mengenal pasti tiga kelompok yang kukuh merentas kohort dari beberapa negara, dan salah satunya dipacu oleh Bacteroides ¹².

Filum ini bukan sahaja dalam usus. Saudaranya hidup dalam mulut, saluran pernafasan dan faraj, dan di luar tubuh ia filum yang dominan dalam tanah, tempat jentera enzim yang sama menguraikan glikan tumbuhan dan kulat, bukan serat pemakanan ⁴.

Apa yang ia lakukan untuk kita

Ia memakan apa yang anda tidak mampu makan. Genom anda sendiri mengekod satu set enzim karbohidrat yang nipis. Set milik mereka pula sangat besar. Apabila Xu dan rakan-rakan menerbitkan genom lengkap Bacteroides thetaiotaomicron dalam Science pada 2003, proteom seramai 4,779 ahli itu ternyata merangkumi radas rumit untuk memperoleh dan menghidrolisis polisakarida pemakanan yang sebaliknya tidak boleh dihadam, serta satu sistem pengesanan yang besar untuk mengenal pasti gula yang tiba ³. Hasil penapaian kerja itu — asid lemak rantai pendek — ialah bahan api yang menghidupkan lapisan kolon anda.

Ia membantu membina sistem imun. Inilah penemuan yang mengubah cara bidang ini bercakap tentang komensal. Mazmanian dan rakan-rakan menunjukkan dalam Cell pada 2005 bahawa satu molekul daripada Bacteroides fragilis, iaitu polisakarida A, mengarahkan pematangan sistem imun perumah: mengkoloni tikus bebas kuman dengan bakteria itu membetulkan kekurangan sel T sistemik dan ketidakseimbangan sel T pembantu serta memandu organogenesis limfoid, sedangkan mutan yang kehilangan polisakarida itu tidak ⁷. Satu gula bakteria, melakukan kerja pembangunan yang tidak mampu dilakukan oleh tikus itu seorang diri.

Peringatannya, disebut terus terang: itu tikus bebas kuman. Ia demonstrasi mekanisme yang bersih, bukan bukti bahawa mana-mana intervensi manusia tertentu dapat mengulanginya.

Ia mengekalkan kejujuran sawar lendir — asalkan anda memberinya makan. Desai dan rakan-rakan, menulis dalam Cell pada 2016, meletakkan tikus yang membawa komuniti usus manusia yang ditakrifkan pada diet bebas serat; kekurangan polisakarida tumbuhan, bakteria itu berpaling kepada glikoprotein lendir perumah sebagai sumber nutrien, lapisan lendir kolon terkikis, dan haiwan itu menjadi jauh lebih terdedah kepada satu patogen mukosa ⁵. Organisma itu tidak menjadi jahat. Ia memakan satu-satunya substrat yang tinggal.

Apa yang ia lakukan terhadap kita

Di luar usus, ia patogen yang serius. Ulasan Hannah Wexler dalam Clinical Microbiology Reviews berterus terang tentang aritmetiknya: spesies Bacteroides ditemui dalam kebanyakan jangkitan anaerob, dengan kadar kematian berkaitan melebihi 19 %, dan B. fragilis — yang hanya mewakili kira-kira 0.5 % flora kolon manusia — ialah patogen anaerob yang paling kerap dipencilkan, kerana faktor kevirulenannya dan bukan kerana kelimpahannya ⁶. Apabila dinding usus pecah akibat pembedahan, perforasi atau trauma, seorang penghuni yang diam menjadi satu abses.

Ia membawa rintangan antibiotik yang hebat. Ulasan yang sama mencatatkan bahawa spesies Bacteroides mempunyai mekanisme rintangan antibiotik yang paling banyak dan kadar rintangan yang paling tinggi antara semua patogen anaerob, dengan rintangan klinikal yang semakin meningkat terhadap sefoksitin, klindamisin, metronidazol, karbapenem dan fluorokuinolon ⁶. Itu alasan untuk pengurusan antibiotik yang berhemah, bukan untuk takut kepada kolon anda sendiri.

Satu jenis strain mempunyai fail kanser. Sebahagian B. fragilis membawa gen bagi satu toksin yang dirembeskan. Wu dan rakan-rakan menunjukkan dalam Nature Medicine pada 2009 bahawa B. fragilis enterotoksigenik, tetapi bukan bentuk bukan toksigeniknya, mencetuskan kolitis dan mengaruh tumor kolon dengan kuat dalam model tikus bagi neoplasia usus, melalui laluan keradangan Th17 yang boleh disekat dengan meneutralkan interleukin‑17 ⁸. Pada manusia, Boleij dan rakan-rakan membandingkan biopsi mukosa daripada 49 pesakit neoplasia kolorektum dengan 49 kawalan dan menemui gen toksin itu pada 85.7 % sampel kes sebelah kiri dan 91.7 % sebelah kanan, berbanding 53.1 % dan 55.5 % biopsi kawalan ⁹.

Peringatannya, dan ia peringatan yang besar: itu satu perkaitan dalam kajian yang kecil, separuh daripada kumpulan kawalan turut membawa gen itu, dan membawa gen toksin bukanlah perkara yang sama dengan menghidap kanser. Kerja pada tikus menunjukkan mekanisme itu wujud; kerja pada manusia menunjukkan satu korelasi yang berbaloi dikaji. Kedua-duanya tidak menunjukkan sebab-akibat pada manusia.

Dalam mulut, satu ahli menulis semula seisi bilik. Porphyromonas gingivalis tergolong dalam filum ini dan merupakan contoh pengasas bagi hipotesis patogen batu kunci, yang dihuraikan dalam Nature Reviews Microbiology pada 2012: organisma berkelimpahan rendah yang mencetuskan penyakit bukan dengan mengatasi pertumbuhan semua yang lain, tetapi dengan membentuk semula komuniti yang sebaliknya jinak menjadi komuniti yang merosakkan ¹⁰.

Namanya: Bacteroidota, dahulu Bacteroidetes

Kedua-dua nama itu betul; satu daripadanya semasa. Sehingga baru-baru ini, pangkat filum tiada kedudukan dalam kod rasmi tatanama prokariot. Sebaik sahaja ia ada, Oren dan Garrity menerbitkan perihalan rasmi yang memberikan kedudukan sah kepada 42 nama filum pada 2021, dan Bacteroidetes dikemaskan menjadi Bacteroidota ¹. NCBI Taxonomy membawa filum ini di bawah nama semasanya, dengan "bakteria kumpulan CFB" disenaraikan sebagai label tidak rasmi yang lebih lama; pengecam taksonominya ada dalam panel entiti halaman ini. Jika anda menyelongkar kepustakaan, carilah kedua-dua ejaan — kebanyakan makalah klasik di atas diterbitkan di bawah nama yang lama.

Tajuk berita "nisbah usus kurus", dan kenapa ia patut diragui

Anda mungkin pernah bertemu dakwaan bahawa nisbah Bacteroidetes kepada Firmicutes yang tinggi menandakan usus yang kurus. Dakwaan itu tidak bertahan. Sze dan Schloss menggabungkan sepuluh set data bebas dalam mBio pada 2016 dan mendapati bahawa walaupun beberapa ukuran kepelbagaian berkait lemah dengan status obesiti, nisbah Bacteroidetes kepada Firmicutes dan kelimpahan setiap filum secara berasingan tidak berkait; model pembelajaran mesin yang dilatih pada satu set data dan diuji pada set yang lain hanya mencapai ketepatan pengelasan median antara 33.01 % dan 64.77 %, dan perbezaan kepelbagaian Shannon antara orang obes dan bukan obes ialah 2.07 % ¹¹.

Itulah ringkasan jujur bagi satu dekad tajuk berita. Filum ini sangat penting kepada cara usus anda berfungsi. Tetapi atas bukti semasa, ia bukan tombol yang boleh anda baca daripada ujian najis lalu bertindak ke atasnya.