Bacillota (dawniej Firmicutes): to nie są „bakterie tycia”

Jeśli kiedykolwiek trafił do ciebie wynik badania kału z wykresem słupkowym, największy słupek był zapewne podpisany Firmicutes. Raport mógł ci powiedzieć, że jesteś „zaprogramowany na tycie”. Oto, co naprawdę mówią badania o tym słupku i o typie, który nosi dziś nową nazwę.

Czym jest Bacillota

Bacillota to typ bakterii: gałąź najwyższego rzędu w bakteryjnym drzewie rodowym, ta sama ranga, na której wśród zwierząt stoją „strunowce”. Większość przedstawicieli ma grubą, jednowarstwową ścianę komórkową (barwią się Gram-dodatnio) — stałym wyjątkiem są Negativicutes, które barwią się Gram-ujemnie — oraz genom stosunkowo ubogi w litery DNA G i C, dlatego starsze podręczniki mówią o nich „Gram-dodatnie o niskim G+C”.

Nazwa jest nowa. Przez dziesięciolecia typ nazywał się Firmicutes, od łacińskiego określenia „twarda skóra”. W 2021 roku ¹ Międzynarodowy Komitet Systematyki Prokariontów objął rangę typu swoim kodeksem nazewnictwa, a Oren i Garrity ważnie opublikowali ujednolicone nazwy 42 typów ¹, każdą opartą na rodzaju typowym. Firmicutes stały się Bacillota — nazwą zbudowaną na rodzaju typowym Bacillus. W organizmach nie zmieniło się nic, zmieniła się tylko etykieta. Starą nazwę wciąż spotkasz na niemal każdym badaniu komercyjnym i w każdej pracy napisanej przed zmianą, więc to hasło używa obu.

Gdzie żyje w Tobie

Przede wszystkim w jelicie grubym. Gdy Eckburg i współpracownicy ze Stanfordu zsekwencjonowali w 2005 roku ² 13 355 ² sekwencji genów rybosomalnych ze śluzówki okrężnicy i z kału zdrowych dorosłych, dwoma dominującymi typami były Firmicutes i Bacteroidetes, a większość sekwencji należała do gatunków, których nikt nigdy nie wyhodował w laboratorium ². Ten obraz się utrzymał. Human Microbiome Project, pobierając próbki od zdrowych dorosłych z wielu miejsc ciała, stwierdził, że nawet zdrowi ludzie różnią się uderzająco tym, jakie drobnoustroje noszą, przy silnej specjalizacji niszowej z miejsca na miejsce ³. Katalog MetaHIT podał skalę w liczbach: 3,3 miliona ⁴ nieredundantnych genów drobnoustrojów w kale 124 ⁴ Europejczyków, mniej więcej 150 razy ⁴ więcej niż genów człowieka, i co najmniej 160 ⁴ rozpowszechnionych gatunków bakterii u każdej pojedynczej osoby.

Bacillota nie kończą się na jelicie. Pałeczki kwasu mlekowego, które należą do tego typu, dominowały w czterech z pięciu ⁸ typów społeczności, jakie Ravel i współpracownicy znaleźli, sekwencjonując mikrobiotę pochwy 396 ⁸ bezobjawowych kobiet. A Staphylococcus aureus, inny przedstawiciel, mieszka przede wszystkim w nosie: przegląd Wertheima w The Lancet Infectious Diseases nazywa nos jego główną niszą ekologiczną u człowieka ¹³.

Co robi dla nas

Zacznij od mechanizmu, bo korzyść z niego wynika. Błonnik i skrobia oporna docierają do okrężnicy niestrawione. Bakterie jelitowe fermentują je do krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA), a dwóm z nich, maślanowi i propionianowi, przegląd Louisa i Flinta przypisuje szereg funkcji prozdrowotnych, przy czym maślan jest ulubionym paliwem komórek wyściełających okrężnicę ⁵. Główni producenci maślanu, których opisują — Faecalibacterium prausnitzii, Eubacterium rectale i grupa Roseburia — to wszystko Bacillota, a zależą one od wzajemnego karmienia: mleczan albo bursztynian jednego gatunku staje się surowcem drugiego ⁵.

Najlepiej zbadany z tych producentów ma własne dowody. Sokol i współpracownicy obserwowali chorych na chorobę Leśniowskiego-Crohna po resekcji chirurgicznej i stwierdzili, że mniejszy udział F. prausnitzii na śluzówce jelita zapowiadał nawrót 6 miesięcy ⁶ później. W laboratorium bakteria sprawiała, że ludzkie komórki krwi wytwarzały istotnie mniej IL‑12 i IFN-gamma, a więcej IL‑10, a jej supernatant hodowlany blokował aktywację NF-kappaB, centralny przełącznik zapalenia ⁶. Zastrzeżenie powiedziane na głos: ramieniem leczonym w tym badaniu były myszy z zapaleniem jelita grubego wywołanym chemicznie, a nie ludzie. Pokazuje to prawdopodobny mechanizm, a nie udowodnioną terapię.

Jest też sztuczka przetrwania. Browne i współpracownicy z Instytutu Sangera zdołali wyhodować ze zdrowego ludzkiego kału 137 ⁷ gatunków, które wcześniej spisano na straty jako niehodowalne, a ich genomy wskazują, że co najmniej 50–60 % ⁷ rodzajów bakterii jelitowych wytwarza odporne przetrwalniki. Większość tych wytwórców przetrwalników to Bacillota. Przetrwalniki pozwalają bakteriom jelitowym, które nie znoszą tlenu, przeżyć podróż od jednego człowieka do drugiego — i prawdopodobnie właśnie tak dzielimy się dużą częścią tej społeczności ⁷.

Co robi przeciwko nam

Ten sam typ mieści część najgroźniejszych patogenów, jakie nosimy. Clostridioides difficile to tworzący przetrwalniki przedstawiciel Bacillota, który przejmuje okrężnicę, gdy antybiotyk usunie jego konkurentów. W czynnym nadzorze w 10 ¹² regionach Stanów Zjednoczonych Lessa i współpracownicy oszacowali 453 000 ¹² zakażeń i około 29 000 ¹² zgonów w samym 2011 roku ¹²; 65,8 % ¹² przypadków było związanych z opieką zdrowotną, a osoby w wieku 65 ¹² lat i starsze miały iloraz częstości 8,65 ¹² w porównaniu z młodszymi dorosłymi. Staphylococcus aureus to drugi codzienny przykład: przegląd Wertheima zauważa, że nosiciele nosowi mają wyższe ryzyko późniejszego zakażenia własnym szczepem, a rosnąca oporność tego patogenu na antybiotyki komplikuje leczenie na całym świecie ¹³.

Zwróć uwagę, co łączy te dwa gatunki z pożytecznymi przedstawicielami powyżej: przetrwalnik, gruba ściana, wytrwałość. Cechy, które czynią Bacillota odpornymi sojusznikami, czynią też ich patogeny trudnymi do usunięcia.

Wskaźnik otyłości, uczciwie

Teraz ten wykres słupkowy. W 2006 roku ⁹ Ley, Turnbaugh, Klein i Gordon donieśli w Nature, że 12 ⁹ ochotników z otyłością miało niższy udział Bacteroidetes niż osoby szczupłe i że udział ten rósł, gdy chudli na dwóch ⁹ dietach niskokalorycznych. Towarzysząca praca na myszach wykazała, że mikrobiom „otyły” wyciągał z jedzenia więcej energii i że cecha ta przenosiła się na myszy bezzarazkowe ¹⁰. Z tych prac stosunek Firmicutes do Bacteroidetes wszedł do kultury popularnej jako pokrętło „gruby kontra chudy”.

Późniejsze dowody nie współpracowały. Magne i współpracownicy przejrzeli piśmiennictwo w 2020 roku ¹¹ i uznali wyniki poszczególnych badań za sprzeczne, a różnice za dające się wyjaśnić równie łatwo sposobem obchodzenia się z próbką, metodą sekwencjonowania i słabo opisanym stylem życia, co masą ciała. Ich wniosek, ich własnymi słowami: trudno dziś powiązać ten stosunek z określonym stanem zdrowia, a tym bardziej uznać go za znak rozpoznawczy otyłości ¹¹. Wysoki słupek Bacillota w wyniku badania nie jest więc rozpoznaniem. To migawka typu, który mieści zarazem producentów maślanu, na których działa śluzówka twojej okrężnicy, i patogeny, o które martwi się twój szpital, a słupek nie powie ci, które z nich masz.