Bacillota (เดิม Firmicutes): “แบคทีเรียอ้วน” ที่ไม่ใช่

ถ้าคุณเคยได้ผลตรวจอุจจาระกลับมาพร้อมแผนภูมิแท่ง แท่งที่สูงที่สุดน่าจะมีป้ายว่า Firmicutes รายงานนั้นอาจบอกคุณว่ามันแปลว่าคุณ “ถูกต่อสายมาให้น้ำหนักขึ้น” นี่คือสิ่งที่งานวิจัยจริง ๆ พูดถึงแท่งนั้น และถึงไฟลัมที่ตอนนี้ใช้ชื่อใหม่แล้ว

Bacillota คืออะไร

Bacillota เป็นไฟลัมของแบคทีเรีย คือกิ่งระดับบนสุดของต้นไม้ตระกูลแบคทีเรีย เป็นลำดับขั้นเดียวกับที่ “สัตว์มีแกนสันหลัง” ตั้งอยู่ในหมู่สัตว์ สมาชิกส่วนใหญ่มีผนังเซลล์ชั้นเดียวที่หนา (ย้อมติดแกรมบวก) — โดยมี Negativicutes ที่ย้อมติดแกรมลบเป็นข้อยกเว้นประจำ — และมีจีโนมที่ค่อนข้างขาดตัวอักษรดีเอ็นเอ G กับ C จึงเป็นเหตุให้ตำราเก่ากว่าเรียกพวกมันว่าพวก “แกรมบวกที่มี G+C ต่ำ”

ชื่อนี้ใหม่ หลายทศวรรษที่ผ่านมาไฟลัมนี้คือ Firmicutes มาจากภาษาละตินที่แปลว่า “หนังเหนียว” ในปี 2021 ¹ คณะกรรมการระหว่างประเทศว่าด้วยอนุกรมวิธานของโพรแคริโอตนำลำดับขั้นไฟลัมเข้ามาอยู่ใต้ประมวลการตั้งชื่อของตน และ Oren กับ Garrity ก็ตีพิมพ์ชื่อมาตรฐานของ 42 ไฟลัมอย่างสมบูรณ์ ¹ โดยแต่ละชื่อสร้างขึ้นบนสกุลต้นแบบหนึ่งสกุล Firmicutes จึงกลายเป็น Bacillota ซึ่งเป็นชื่อใหม่ที่สร้างบนสกุลต้นแบบ Bacillus ไม่มีอะไรเกี่ยวกับตัวสิ่งมีชีวิตเปลี่ยนไป เปลี่ยนแค่ป้ายชื่อเท่านั้น คุณจะยังพบชื่อเก่าบนผลตรวจสำหรับผู้บริโภคแทบทุกใบ และในงานวิจัยทุกชิ้นที่เขียนก่อนการเปลี่ยน บทความนี้จึงใช้ทั้งสองชื่อ

มันอาศัยอยู่ตรงไหนในตัวคุณ

ส่วนใหญ่อยู่ในลำไส้ใหญ่ เมื่อ Eckburg และคณะที่สแตนฟอร์ดถอดรหัสลำดับยีนไรโบโซม 13,355 ² ลำดับ จากเยื่อบุลำไส้ใหญ่และอุจจาระของผู้ใหญ่สุขภาพดีในปี 2005 ² สองไฟลัมที่ครองอยู่คือ Firmicutes กับ Bacteroidetes และลำดับส่วนใหญ่เป็นของสปีชีส์ที่ไม่เคยมีใครเพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการได้ ² ภาพนั้นยังคงยืนอยู่ โครงการไมโครไบโอมมนุษย์ ซึ่งเก็บตัวอย่างจากผู้ใหญ่สุขภาพดีในหลายตำแหน่งของร่างกาย พบว่าแม้แต่คนสุขภาพดีก็ต่างกันอย่างน่าทึ่งในเรื่องจุลินทรีย์ที่พวกเขามีอยู่ โดยมีความจำเพาะต่อถิ่นอาศัยสูงจากตำแหน่งหนึ่งไปอีกตำแหน่ง ³ แคตตาล็อก MetaHIT ใส่ตัวเลขให้กับขนาดของเรื่องนี้: ยีนจุลินทรีย์ที่ไม่ซ้ำกัน 3.3 ล้าน ⁴ ยีน ในอุจจาระของชาวยุโรป 124 ⁴ คน ราว 150 เท่า ⁴ ของจำนวนยีนมนุษย์ และแบคทีเรียที่พบบ่อยอย่างน้อย 160 ⁴ สปีชีส์ในทุก ๆ คน

Bacillota ไม่ได้หยุดอยู่แค่ลำไส้ ลักโตบาซิลไลซึ่งสังกัดไฟลัมนี้ ครองสี่ในห้า ⁸ รูปแบบชุมชนที่ Ravel และคณะพบเมื่อถอดรหัสจุลินทรีย์ในช่องคลอดของผู้หญิงที่ไม่มีอาการ 396 ⁸ คน ส่วน Staphylococcus aureus ซึ่งเป็นอีกสมาชิกหนึ่ง อาศัยอยู่ในจมูกเป็นหลัก บทปริทัศน์ของ Wertheim ในวารสาร The Lancet Infectious Diseases เรียกจมูกว่าถิ่นอาศัยทางนิเวศหลักของมันในคน ¹³

มันทำอะไรให้เรา

เริ่มจากกลไก เพราะประโยชน์ตามมาจากกลไกนั้น ใยอาหารและแป้งทนย่อยไปถึงลำไส้ใหญ่โดยไม่ถูกย่อย แบคทีเรียในลำไส้หมักมันเป็นกรดไขมันสายสั้น และสองตัวในนั้น คือบิวทิเรตกับโพรพิโอเนต คือตัวที่บทปริทัศน์ของ Louis กับ Flint ยกความดีความชอบให้ว่ามีหน้าที่ส่งเสริมสุขภาพหลายอย่าง โดยบิวทิเรตเป็นเชื้อเพลิงที่เซลล์บุลำไส้ใหญ่เลือกใช้ ⁵ ตัวผลิตบิวทิเรตรายใหญ่ที่พวกเขาบรรยายไว้ ได้แก่ Faecalibacterium prausnitzii, Eubacterium rectale และกลุ่ม Roseburia ล้วนเป็น Bacillota ทั้งสิ้น และพวกมันพึ่งพาการกินต่อเป็นทอด ๆ กัน: แลกเตตหรือซักซิเนตของสปีชีส์หนึ่งกลายเป็นวัตถุดิบของอีกสปีชีส์ ⁵

ตัวผลิตที่ถูกศึกษาไว้ดีที่สุดในกลุ่มนั้นมีหลักฐานเป็นของตัวเอง Sokol และคณะติดตามผู้ป่วยโรคโครห์นหลังการผ่าตัดตัดลำไส้ และพบว่าสัดส่วนของ F. prausnitzii บนเยื่อบุลำไส้ที่ต่ำกว่าทำนายการกลับเป็นซ้ำใน 6 เดือน ⁶ ต่อมา ในห้องปฏิบัติการ แบคทีเรียตัวนี้ทำให้เซลล์เม็ดเลือดของคนผลิต IL‑12 และ IFN-gamma น้อยลงอย่างมีนัยสำคัญ และผลิต IL‑10 มากขึ้น และน้ำเลี้ยงเชื้อของมันก็ปิดกั้นการกระตุ้น NF-kappaB ซึ่งเป็นสวิตช์การอักเสบตัวกลาง ⁶ ข้อแม้ที่ต้องพูดออกมาตรง ๆ คือ ส่วนที่เป็นการรักษาในงานวิจัยนั้นทำในหนูที่ถูกเหนี่ยวนำให้ลำไส้อักเสบด้วยสารเคมี ไม่ใช่ในคน มันแสดงกลไกที่พอฟังขึ้น ไม่ใช่การรักษาที่พิสูจน์แล้ว

ยังมีลูกไม้เอาตัวรอดอีกอย่าง Browne และคณะที่สถาบันแซงเกอร์เพาะเลี้ยงสปีชีส์จากอุจจาระคนสุขภาพดีได้สำเร็จ 137 ⁷ สปีชีส์ ซึ่งเคยถูกตัดทิ้งไปแล้วว่าเพาะเลี้ยงไม่ได้ และจีโนมของพวกมันบ่งชี้ว่าอย่างน้อย 50–60 % ⁷ ของสกุลแบคทีเรียในลำไส้สร้างสปอร์ที่ทนทาน ตัวสร้างสปอร์เหล่านั้นส่วนใหญ่เป็น Bacillota สปอร์ทำให้แบคทีเรียลำไส้ที่เกลียดออกซิเจนรอดจากการเดินทางจากคนหนึ่งไปสู่อีกคนหนึ่ง ซึ่งน่าจะเป็นเหตุผลตั้งต้นที่ทำให้ชุมชนนี้ส่วนใหญ่ถูกแบ่งปันกัน ⁷

มันทำอะไรกับเรา

ไฟลัมเดียวกันนี้มีเชื้อก่อโรคที่ร้ายแรงที่สุดบางตัวที่เราพกติดตัวอยู่ Clostridioides difficile เป็นสมาชิก Bacillota ที่สร้างสปอร์ ซึ่งเข้ายึดลำไส้ใหญ่หลังจากยาปฏิชีวนะกวาดล้างคู่แข่งของมันไป ในการเฝ้าระวังเชิงรุกใน 10 ¹² ภูมิภาคของสหรัฐ Lessa และคณะประมาณการติดเชื้อไว้ 453,000 ¹² ราย และเสียชีวิตราว 29,000 ¹² ราย เฉพาะในปี 2011 ¹² ปีเดียว โดย 65.8 % ¹² ของผู้ป่วยสัมพันธ์กับการรับบริการสุขภาพ และคนอายุ 65 ¹² ปีขึ้นไปมีอัตราส่วนอัตราป่วยที่ 8.65 ¹² เทียบกับผู้ใหญ่ที่อายุน้อยกว่า Staphylococcus aureus คืออีกตัวอย่างในชีวิตประจำวัน บทปริทัศน์ของ Wertheim ตั้งข้อสังเกตว่าผู้ที่มีเชื้อในจมูกมีความเสี่ยงสูงกว่าที่จะติดเชื้อสายพันธุ์ของตัวเองต่อไป และการดื้อยาปฏิชีวนะที่เพิ่มขึ้นของเชื้อตัวนี้ทำให้การรักษาซับซ้อนขึ้นทั่วโลก ¹³

สังเกตสิ่งที่ทั้งสองตัวนี้มีร่วมกับสมาชิกที่เป็นประโยชน์ข้างบน: สปอร์ ผนังหนา ความคงทน คุณสมบัติที่ทำให้ Bacillota เป็นพันธมิตรที่ทรหด ก็เป็นคุณสมบัติที่ทำให้เชื้อก่อโรคของมันกำจัดยากด้วยเช่นกัน

สัดส่วนโรคอ้วน ว่ากันตามตรง

ทีนี้มาถึงแผนภูมิแท่ง ในปี 2006 ⁹ Ley, Turnbaugh, Klein และ Gordon รายงานในวารสาร Nature ว่าอาสาสมัครที่เป็นโรคอ้วน 12 ⁹ คนมีสัดส่วน Bacteroidetes ต่ำกว่าคนผอม และสัดส่วนนั้นสูงขึ้นเมื่อพวกเขาลดน้ำหนักด้วยอาหารแคลอรีต่ำสอง ⁹ แบบ งานวิจัยคู่กันที่ทำในหนูพบว่าไมโครไบโอม “แบบอ้วน” ดึงพลังงานออกจากอาหารได้มากกว่า และคุณสมบัตินั้นถ่ายทอดไปยังหนูปลอดเชื้อได้ ¹⁰ จากงานวิจัยเหล่านั้น สัดส่วน Firmicutes/Bacteroidetes ก็เข้าสู่วัฒนธรรมสมัยนิยมในฐานะปุ่มหมุนอ้วน-ผอม

หลักฐานหลังจากนั้นไม่ให้ความร่วมมือ Magne และคณะทบทวนวรรณกรรมในปี 2020 ¹¹ แล้วพบว่าผลจากงานต่าง ๆ ขัดแย้งกันเอง โดยความต่างอธิบายได้ด้วยวิธีจัดการตัวอย่าง วิธีถอดรหัส และวิถีชีวิตที่บรรยายไว้ไม่ดี ได้ง่ายพอ ๆ กับอธิบายด้วยน้ำหนักตัว ข้อสรุปของพวกเขาในถ้อยคำของพวกเขาเอง: ตอนนี้ยากที่จะโยงสัดส่วนนี้เข้ากับสถานะสุขภาพอย่างใดอย่างหนึ่ง และยิ่งยากกว่าที่จะถือว่ามันเป็นเครื่องหมายประจำตัวของโรคอ้วน ¹¹ ดังนั้นแท่ง Bacillota ที่สูงบนใบรายงานผลจึงไม่ใช่การวินิจฉัย มันคือภาพนิ่งของไฟลัมหนึ่งที่มีทั้งตัวผลิตบิวทิเรตที่เยื่อบุลำไส้ใหญ่ของคุณใช้เป็นเชื้อเพลิง และเชื้อก่อโรคที่โรงพยาบาลของคุณเป็นกังวล และแท่งนั้นบอกคุณไม่ได้ว่าคุณมีตัวไหน