Verrucomicrobiota: pemakan lendir yang anda mahu di usus

Mulakan dengan lendir, kerana di situlah cerita ini berlaku. Bahagian dalam kolon anda bukan tisu yang berbogel. Ia bersalut gel musin — protein besar bertatah gula yang dirembeskan dan diganti oleh sel goblet anda sepanjang masa. Kebanyakan bakteria usus terapung dalam lumen dan memakan apa yang anda makan. Satu keturunan belajar memakan salutan itu sebaliknya. Keturunan itu ialah Verrucomicrobiota, dan sebab sesiapa di luar jabatan mikrobiologi pernah mendengarnya ialah satu spesies tunggal, yang ditarik keluar daripada najis manusia dan dinamakan pada 2004: Akkermansia muciniphila, yang bermaksud, lebih kurang, si pencinta lendir ¹.

Apa itu, dalam satu ayat

Verrucomicrobiota ialah satu filum — salah satu cabang peringkat batang pada pokok kehidupan bakteria — yang terdiri daripada bakteria Gram negatif (jenis dinding sel yang tidak menahan pewarna ungu makmal yang klasik) yang ditemui dalam tanah, air tawar, laut dan usus haiwan, dan paling dikenali dalam kesihatan manusia melalui genus penghuni lendir Akkermansia.

Cara pemencilannya berbaloi direnung sejenak, kerana pemencilan itulah mekanismenya. Apabila A. muciniphila mula-mula ditumbuhkan dalam kultur tulen, ia ditumbuhkan atas musin gastrik yang dibekalkan sebagai satu-satunya sumber karbon dan nitrogen. Bukan sebagai tambahan dalam kaldu yang kaya — sebagai keseluruhan menu. Saudara terdekatnya yang pernah diperihalkan ketika itu, Verrucomicrobium spinosum, hanya berkongsi 92 % jujukan gen rRNA 16S-nya — bentangan DNA yang dibaca ahli mikrobiologi sebagai kod bar bakteria — cukup jauh sehingga satu genus baharu terpaksa diwujudkan untuknya ¹. Jadi fakta yang mentakrifkan organisma ini bukan dakwaan kesihatan. Ia satu diet.

Di mana ia hidup dalam tubuh

Kebanyakannya di satu tempat: lapisan lendir usus besar, terhimpit pada dinding dan bukannya hanyut dalam arus. Apabila satu prob berpendarfluor direka untuk mengiranya terus dalam najis manusia, A. muciniphila muncul melebihi 1 % daripada semua sel najis dan terbukti menjadi komponen biasa saluran usus manusia, bukan sesuatu yang aneh ².

Peganglah angka itu longgar, atas sebab yang lebih penting daripada bunyinya. Najis menyampel apa yang keluar dari usus, bukan apa yang melekat pada lendir tempat organisma ini sebenarnya hidup, jadi kiraan najis hanyalah bayang bagi populasi yang sebenar. Dan instrumennya sendiri sudah ada rekod dalam hal ini. Apabila penyelidik menjujuk 181 sampel tanah — 112 tanah permukaan daripada biom merentas Antartika, Eropah dan benua Amerika, ditambah 69 yang diambil daripada lubang dalam hutan konifer pergunungan — mereka menemui Verrucomicrobia dalam 180 daripadanya, dan dalam horizon permukaan filum itu berpurata 23 % jujukan bakteria — satu penguasaan yang terlepas pandang selama bertahun-tahun kerana pencetus PCR yang lazim digunakan — cangkuk DNA pendek yang menyalin sesuatu gen supaya ia boleh dikira — kurang mengamplifikasi gen 16S verrucomicrobia ¹². Filum yang boleh bersembunyi daripada kaedah standard dalam tanah boleh bersembunyi daripadanya dalam usus.

Apa yang ia lakukan untuk kita

Mekanisme dahulu, bukti kemudian. Menguraikan musin melepaskan asid lemak rantai pendek, yang dibakar sebagai bahan api oleh sel yang melapisi kolon anda, dan pelucutan musin itu nampaknya mendorong perumah merembeskan lebih banyak lagi. Pada populasi yang sederhana, itu pusing ganti, bukan kerugian bersih — satu sawar yang sedang diperbaharui dan bukan dihakis ³.

Pada tikus, ceritanya berjalan ke arah yang anda harapkan. A. muciniphila menurun pada haiwan yang gemuk dan diabetes; pemberian prebiotik — serat yang memberi makan bakteria usus — memulihkannya bersama profil metabolik yang lebih baik; dan memberikan organisma hidup itu membalikkan pertambahan jisim lemak, endotoksemia metabolik (serpihan dinding bakteria bocor ke dalam darah), keradangan dalam tisu lemak dan rintangan insulin pada diet tinggi lemak. Sel yang dibunuh dengan haba tidak melakukan satu pun daripadanya ⁴.

Pada manusia, ada tepat satu perkara yang berbaloi dipetik, dan ia kecil. Satu kajian perintis rawak buta ganda terkawal plasebo ke atas sukarelawan berlebihan berat badan yang rintang insulin mendaftarkan 40 orang dan menamatkannya dengan 32. Sepanjang tiga bulan, pengambilan oral harian itu selamat dan diterima dengan baik. Berbanding plasebo, sediaan yang dipasteur memperbaik sensitiviti insulin sebanyak 28.62 % (P = 0.002), menurunkan insulinemia — jumlah insulin yang beredar — sebanyak 34.08 % dan menurunkan jumlah kolesterol sebanyak 8.68 %; perubahan berat badan dan jisim lemak tidak mencapai kebererartian ⁵. Tiga puluh dua orang, satu pusat, tiga bulan, penanda darah. Itu sebab untuk terus memerhatikan soalan ini, bukan sebab untuk memberi dos kepada diri sendiri.

Sekarang bahagian yang janggal, disebut terus terang, kerana ia terpampang jelas dalam kedua-dua kajian itu. Dalam kerja pada tikus, sel yang dibunuh tidak memberi apa-apa kesan ⁴. Dalam kajian perintis manusia, sediaan yang dipasteur — iaitu yang dibunuh — ialah lengan yang membawa kesan itu ⁵. Kedua-duanya tidak mungkin menjadi keseluruhan mekanisme. Sesiapa yang memetik satu daripada keputusan itu dan bukan yang satu lagi sedang menjual sesuatu.

Di luar metabolisme, filum ini muncul dalam onkologi. Pada pesakit yang menerima imunoterapi titik pemeriksaan PD‑1 — ubat yang melepaskan brek sistem imun supaya ia menyerang tumor, kelimpahan relatif Akkermansia berkorelasi dengan tindak balas klinikal, dan pengambilan oral memulihkan kesan ubat itu pada tikus yang menerima najis daripada pesakit yang tidak bertindak balas ⁶. Itu satu korelasi pada manusia dengan mekanisme yang ditunjukkan pada haiwan — satu ayat yang memberangsangkan, bukan satu rawatan.

Apa yang ia lakukan terhadap kita

Sifat yang sama, ditujukan ke arah yang lain. Pada tikus gnotobiotik — haiwan yang dibesarkan bebas kuman, kemudian diberi senarai bakteria yang diketahui dan tiada yang lain — yang membawa komuniti lapan spesies yang ditakrifkan, menambah A. muciniphila kepada jangkitan Salmonella Typhimurium memburukkan segala-galanya: skor kerosakan tisu yang lebih tinggi di bawah mikroskop, IFN-γ, TNF-α, IL‑6 dan IL‑17 yang meningkat — empat isyarat keradangan tubuh — sepuluh kali ganda lebih banyak Salmonella sampai ke nodus limfa mesenterik (penapis imun di belakang dinding usus), dan 2–3 kali ganda lebih sedikit sel goblet penuh musin dalam sekum ⁷. Pakar lendir dalam usus yang meradang bukanlah neutral. Ia satu selera yang berdiri di sebelah dinding yang sedang menipis.

Diet yang menentukan versi mana yang anda dapat. Apabila satu komuniti usus manusia sintetik dilaparkan daripada serat pemakanan dalam tubuh tikus, ia berpaling kepada glikoprotein lendir perumah — protein bersalut gula lendir anda sendiri — sebagai makanan, mengikis sawar lendir kolon, dan membenarkan patogen Citrobacter rodentium sampai ke epitelium (satu lapisan sel yang menjadi dinding itu sendiri) lalu menyebabkan kolitis yang membawa maut — keradangan kolon yang membunuh tikus itu ⁸. Serat bukan bonus dalam gambaran ini. Seratlah yang menjauhkan para pemakan lendir daripada dinding itu.

Dari sudut klinikal, amarannya telah ditulis oleh orang yang memandang serius organisma ini. Para pengulas yang meneliti pengambilan suplemen yang sengaja telah menandakan penyakit radang usus, jangkitan enterik yang aktif dan usus selepas antibiotik sebagai keadaan yang lebih banyak Akkermansia mungkin tidak membantu, dan mencatatkan bahawa mikrobiota usus pesakit penyakit Parkinson dan sklerosis berbilang membawa tandatangan ciri kelimpahan yang lebih tinggi — satu perkaitan yang arahnya belum diselesaikan ⁹.

Nama yang terbaharu, dan yang lama

Sepanjang kebanyakan hayat terbitannya, filum ini dipanggil Verrucomicrobia. Selepas pangkat filum dibawa masuk ke dalam peraturan kod tatanama bakteria, 42 nama filum diterbitkan secara sah pada 2021, setiap satu diasaskan secara rasmi atas satu genus jenis — dan Verrucomicrobia menjadi Verrucomicrobiota ¹¹. Organisma yang sama, biologi yang sama, akhiran yang baharu. Nama lama itu sinonim, bukan kuman yang berbeza, dan anda akan bertemu dengannya dalam kebanyakan makalah yang dipetik pada halaman ini.

Apa yang akan saya beritahu pembaca yang teliti

Tiga batas yang jujur. Kebanyakan apa yang kita tahu ialah kerja pada tikus, dan ulasan menyatakannya dengan jelas: kepustakaan intervensi pada manusia masih nipis ¹⁰. Satu-satunya ujian manusia yang terkawal itu menamatkannya dengan 32 orang di satu pusat dan mengukur penanda darah, bukan penyakit ⁵. Dan pemerhatian pada manusia ialah perkaitan, dengan anak panah antara Akkermansia yang rendah dan penyakit metabolik belum ditetapkan ke mana-mana arah.

Apa yang bertahan daripada kesemuanya itu ialah satu mekanisme yang boleh anda ambil tindakan tanpa membeli apa-apa. Organisma ini memakan lendir apabila tiada apa-apa yang lebih baik ditawarkan. Seratlah tawaran yang lebih baik itu.