Pseudomonadota: แบคทีเรีย “ตัวร้าย” ที่ลำไส้แข็งแรงก็มี

ตำราทั้งรุ่นเรียกพวกมันว่า Proteobacteria แล้วชื่อก็เปลี่ยน และแบคทีเรียกลุ่มเดิมนั้นตอนนี้คือ Pseudomonadota ไม่มีอะไรเกี่ยวกับตัวสิ่งมีชีวิตขยับเลย — แต่การเปลี่ยนชื่อก็เป็นข้ออ้างที่ดีในการมองสิ่งที่ผมคิดว่าเป็นหนึ่งในความคิดที่มีประโยชน์ที่สุดในวิทยาศาสตร์ลำไส้ นี่ไม่ใช่กลุ่มที่คุณจะจัดเป็นดีหรือร้ายได้ มันคือกลุ่มที่คุณอ่านเป็น ระดับ ว่าคุณมีมันอยู่มากแค่ไหนบอกอะไรได้มากกว่าข้อเท็จจริงที่ว่าคุณมีมันอยู่เลย

มันคืออะไร ในหนึ่งประโยค

Pseudomonadota เป็นไฟลัมขนาดใหญ่มากของแบคทีเรียแกรมลบ — หนึ่งในกิ่งที่กว้างที่สุดของต้นไม้ตระกูลแบคทีเรีย — ซึ่งสมาชิกของมันรวมถึง Escherichia coli, Salmonella, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Neisseria, Haemophilus และไรโซเบียมที่ตรึงไนโตรเจนซึ่งอาศัยอยู่ในรากของถั่วต่าง ๆ

จำไว้ว่าลำดับขั้นนั้นหยาบแค่ไหน ไฟลัมไม่ใช่วงศ์ และไม่ใกล้เคียงกับสปีชีส์เลย แบคทีเรียสองตัวที่ถูกจัดไว้ใต้ไฟลัมเดียวกันอาจหาเลี้ยงชีพด้วยวิธีที่ต่างกันโดยสิ้นเชิง ในที่ที่ต่างกันโดยสิ้นเชิง ข้อเท็จจริงข้อเดียวนั้นปลดชนวนสิ่งที่คุณอ่านเจอเกี่ยวกับกลุ่มนี้บนอินเทอร์เน็ตได้เกือบทั้งหมด

ทำไมชื่อจึงเปลี่ยน

หลายทศวรรษที่ “Proteobacteria” ถูกใช้กันทุกที่ และไม่เคยได้รับการตีพิมพ์อย่างสมบูรณ์ตามประมวลการตั้งชื่อโพรแคริโอตระหว่างประเทศเลย — ประมวลนั้นไม่ครอบคลุมลำดับขั้นไฟลัมเสียเฉย ๆ พอคณะกรรมการระหว่างประเทศว่าด้วยอนุกรมวิธานของโพรแคริโอตลงมติให้รวมลำดับขั้นนั้นเข้ามา ชื่อทั้งหลายก็ต้องสร้างใหม่บนสกุลต้นแบบ Oren กับ Garrity ตีพิมพ์คำบรรยายอย่างเป็นทางการของ 42 ไฟลัมเพื่อให้ชื่อของมันมีสถานะสมบูรณ์ และไฟลัมนี้ซึ่งสร้างบนสกุล Pseudomonas ก็กลายเป็น Pseudomonadota ¹

ข้อแม้ที่ต้องพูดออกมาดัง ๆ คือ นั่นเป็นงานบัญชี ไม่ใช่ชีววิทยา ไม่มีคุณสมบัติสักข้อของแบคทีเรียเหล่านี้ที่เปลี่ยนไป ทั้งสองชื่อหมายถึงสิ่งมีชีวิตกลุ่มเดียวกัน และคุณจะพบทั้งสองชื่อในวรรณกรรมไปอีกหลายปี

มันอาศัยอยู่ตรงไหนในร่างกาย

ที่ไหนที่คุณมีพื้นผิวเปียก ที่นั่นก็น่าจะมีสมาชิกบางส่วนของไฟลัมนี้อยู่ การสำรวจผู้ใหญ่สุขภาพดีของโครงการไมโครไบโอมมนุษย์ชี้ประเด็นทั่วไปไว้ว่า แม้แต่คนสุขภาพดีก็ต่างกันเองอย่างน่าทึ่งในเรื่องจุลินทรีย์ที่ครอบครองลำไส้ ผิวหนัง และถิ่นอาศัยอื่น ๆ — ไม่มีชุมชนปกติชุดเดียวให้คุณเอาไปเทียบตัวเอง ⁹

ในลำไส้ใหญ่ของผู้ใหญ่สุขภาพดี ไฟลัมนี้มีอยู่แต่เป็นส่วนน้อย นั่นคือข้อสังเกตตั้งต้นของบทปริทัศน์ปี 2015 ในวารสาร Trends in Biotechnology โดย Shin, Whon และ Bae: จุลินทรีย์ลำไส้ตามธรรมชาติของคนโดยปกติมีมันอยู่เพียงสัดส่วนเล็กน้อย ² เพื่อให้เห็นขนาด กลุ่มประชากรที่ส่องกล้องลำไส้ใหญ่ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Hepatology ปี 2023 วัดมันบนเยื่อบุลำไส้โดยตรง แล้วพบมันสูงถึง 8% ในกลุ่มควบคุมที่สุขภาพดี สูงถึง 11% ในผู้ที่เป็นท่อน้ำดีอักเสบแข็งปฐมภูมิ และสูงถึง 19% ในผู้ที่ได้รับการปลูกถ่ายตับ ⁴ จงถือว่านั่นคือค่าที่อ่านจากชิ้นเนื้อของกลุ่มประชากรหนึ่งกลุ่ม ไม่ใช่ค่าอ้างอิง — ปริมาณสัมพัทธ์ขยับไปตามตำแหน่งที่เก็บตัวอย่างและวิธีถอดรหัส

บนลิ้นมี Neisseria กับ Haemophilus อยู่ ⁵ และในไม่กี่วันแรกหลังคลอด ก่อนที่ลำไส้ใหญ่จะกลายเป็นที่ไร้อากาศอย่างที่มันจะเป็นไปตลอดชีวิตที่เหลือของคุณ พวกไม่ใช้ออกซิเจนแบบเลือกได้อย่าง Enterobacteriaceae มักเป็นพวกที่คุมอยู่ ¹⁰

มันทำอะไรให้เรา

มันตรึงไนโตรเจน ไรโซเบียม — สมาชิกของ Alphaproteobacteria และ Betaproteobacteria — อาศัยอยู่เป็นแบคทีเรียอิสระในดิน แล้วเข้าสู่รากพืชตระกูลถั่วและเปลี่ยนเป็นแบคทีรอยด์ที่ตรึงไนโตรเจน ดึงไนโตรเจนจากอากาศมาเป็นรูปที่พืชใช้ได้ ⁶ นั่นคือเคมีที่ห่วงโซ่อาหารทั้งห่วงพิงอยู่ และมันเป็นของไฟลัมนี้

มันช่วยกำหนดความดันโลหิตของคุณ ไนเตรตจากผักถูกกลืนลงไป หลั่งกลับเข้าสู่น้ำลาย แล้วถูกเปลี่ยนเป็นไนไตรต์โดยแบคทีเรียที่รีดิวซ์ไนเตรตบนโคนลิ้น บทปริทัศน์ในวารสาร IJMS ระบุชื่อ Veillonella, Actinomyces, Haemophilus และ Neisseria ว่าเป็นตัวรีดิวซ์ที่มีมากที่สุด — โดยมีเพียงสองชื่อหลังที่สังกัดไฟลัมนี้ จากนั้นไนไตรต์ก็ป้อนวิถีไนเตรต–ไนไตรต์–ไนตริกออกไซด์ และบทปริทัศน์เดียวกันก็ตั้งข้อสังเกตว่าน้ำยาบ้วนปากคลอร์เฮกซิดีนและการทำความสะอาดลิ้นอาจทำให้ผลลดความดันโลหิตนั้นทื่อลง ⁵ ข้อแม้สำคัญตรงนี้: นั่นคือบทปริทัศน์ของความสัมพันธ์ ไม่ใช่การทดลองที่บอกให้คุณเลิกใช้น้ำยาบ้วนปากที่ทันตแพทย์สั่ง

มันอาจส่งมอบลำไส้ของทารกแรกเกิดต่อไป คำอธิบายมาตรฐานว่าทำไมทารกจึงย้ายจากพวกไม่ใช้ออกซิเจนแบบเลือกได้ไปเป็น Bifidobacterium คือผู้ตั้งรกรากยุคแรกบริโภคออกซิเจนที่เหลืออยู่ในลำไส้ใหญ่จนหมด แล้วทำให้มันเป็นที่อยู่ได้สำหรับพวกไม่ใช้ออกซิเจนอย่างเคร่งครัด งานปี 2022 ในวารสาร mSystems สร้างแบบจำลองเมตาบอลิกขึ้นมาแล้วพบว่า ความต่างของออกซิเจนภายในลำไส้ใหญ่เพียงอย่างเดียวก็สร้างความแปรผันที่เห็นระหว่างทารกขึ้นมาใหม่ได้ ¹⁰ ให้ชัดว่านั่นคืออะไร: แบบจำลองเชิงคำนวณที่ทดสอบว่าสมมติฐานหนึ่งประกอบกันได้หรือไม่ ไม่ใช่งานวิจัยทางคลินิก

มันทำอะไรกับเรา

ไฟลัมเดียวกันนี้ป้อนสิ่งมีชีวิตที่ทำให้คนต้องเข้าโรงพยาบาลในสัดส่วนที่น่าทึ่ง — แม้ชื่อที่โด่งดังที่สุดในรายชื่อเดิมจะออกจากรายชื่อไปเงียบ ๆ แล้วก็ตาม Helicobacter pylori ถูกสอนมาหลายทศวรรษว่าเป็นโพรทีโอแบคทีเรีย แต่กิ่งเอปไซลอนที่มันนั่งอยู่ถูกยกขึ้นเป็นไฟลัมของตัวเองแล้ว: NCBI Taxonomy จัด Helicobacter ไว้ใต้ Campylobacterota ไม่ใช่ Pseudomonadota การวิเคราะห์อภิมานที่ระบุว่ามันอยู่ในคนทั่วโลกประมาณ 4.4 พันล้านคนในปี 2015 โดยความชุกที่รวมกันอยู่ระหว่าง 70.1% ในแอฟริกา ถึง 24.4% ในโอเชียเนีย จึงเป็นการวัดของไฟลัมข้างเคียง ⁷ ควรพูดออกมาดัง ๆ เพราะหน้าเว็บเกี่ยวกับกลุ่มนี้ส่วนใหญ่ยังนับมันรวมอยู่

และในค่าประมาณภาระโรคโลกปี 2019 ที่ตีพิมพ์ในวารสาร The Lancet มีการเสียชีวิตที่ประมาณไว้ 4.95 ล้านรายซึ่งสัมพันธ์กับการดื้อยาต้านจุลชีพของแบคทีเรีย และ 1.27 ล้านรายที่เกิดจากมันโดยตรง ในบรรดาเชื้อก่อโรคหกอันดับแรกของการเสียชีวิตที่สัมพันธ์กับการดื้อยา มีสี่ตัว — Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii และ Pseudomonas aeruginosa — ที่เป็น Pseudomonadota ⁸ นั่นคือค่าประมาณจากแบบจำลองที่มีช่วงความไม่แน่นอนกว้าง ซึ่งผู้เขียนระบุไว้อย่างตรงไปตรงมา

กลไก: มันคือออกซิเจน

นี่คือส่วนที่ควรค่าแก่การจดจำ Shin และคณะเสนอว่าความชุกที่สูงขึ้นของไฟลัมนี้อาจเป็นลายเซ็นสำหรับวินิจฉัยภาวะเสียสมดุลของจุลินทรีย์และความเสี่ยงต่อโรค ² จากนั้น Litvak และคณะก็วางกลไกไว้ว่า เยื่อบุลำไส้ใหญ่ที่แข็งแรงมีออกซิเจนต่ำ ซึ่งทำให้โพรงลำไส้ไร้ออกซิเจนและเอื้อต่อพวกไม่ใช้ออกซิเจนอย่างเคร่งครัด การอักเสบหรือการได้ยาปฏิชีวนะหนึ่งคอร์สทำให้ระดับออกซิเจนที่เยื่อบุนั้นสูงขึ้น และพวกไม่ใช้ออกซิเจนแบบเลือกได้ของไฟลัมนี้ — ซึ่งหายใจด้วยออกซิเจนได้ในขณะที่เพื่อนบ้านทำไม่ได้ — ก็เบ่งบานบนความต่างนั้น ³

นั่นเป็นข้ออ้างที่ทดสอบได้ และมันถูกทดสอบแล้ว ในงานวิจัยปี 2021 ในวารสาร mBio ลำไส้ใหญ่อักเสบที่เหนี่ยวนำด้วยสารเคมี (เดกซ์แทรนซัลเฟตโซเดียม) ในหนู ทำให้ภาวะออกซิเจนต่ำของเยื่อบุหายไปและทำให้ E. coli ขยายตัวในทางที่ขึ้นกับการหายใจ ส่วนกรด 5-อะมิโนซาลิไซลิกฟื้นภาวะออกซิเจนต่ำกลับมาและทำให้การขยายตัวนั้นทื่อลง — แต่ไม่เป็นเช่นนั้นในหนูที่เยื่อบุลำไส้ขาดตัวรับ PPAR-γ ซึ่งเป็นตัวที่ยานั้นออกฤทธิ์ผ่าน ¹¹ หนู และยาที่ใช้รักษาลำไส้ใหญ่อักเสบเป็นแผลเรื้อรังอยู่แล้ว มันแสดงว่ากลไกนั้นเป็นจริงในแบบจำลองนั้น ไม่ใช่เหตุผลให้ใครไปกินเมซาลามีนเพื่อปรับรูปไมโครไบโอม

สิ่งนี้ไม่ได้หมายความว่าอะไร

ถ้าชุดตรวจลำไส้สำหรับผู้บริโภคยื่นเปอร์เซ็นต์ Pseudomonadota ที่สูงขึ้นให้คุณ นั่นไม่ใช่การวินิจฉัย ไม่มีเส้นแบ่งที่ผ่านการตรวจสอบความถูกต้องซึ่งแยกสุขภาพดีออกจากไม่ดี ตัวเลขขยับไปตามวิธีเก็บตัวอย่าง และ — ถ้ากลไกออกซิเจนถูกต้อง — การเบ่งบานก็อยู่ปลายน้ำของเยื่อบุลำไส้ที่ถูกรบกวน ไม่ใช่ต้นน้ำของมัน ³ ค่าที่อ่านได้คือสัญญาณเตือนควัน ไม่ใช่ตัวไฟ

บทสรุปที่ซื่อตรงคือบทสรุปที่ดราม่าน้อยที่สุด ไฟลัมนี้เลี้ยงพืชผล สร้างไนไตรต์ในปากคุณ เตรียมลำไส้ใหญ่ให้ทารกแรกเกิด และก็ป้อนเชื้อก่อโรคที่อันตรายที่สุดบางตัวที่วงการแพทย์ต้องรับมือด้วย การมีอยู่เป็นเรื่องปกติ เส้นแนวโน้มต่างหากที่บรรจุข้อมูลไว้ — และคำถามที่มีประโยชน์เสมอคือเกิดอะไรขึ้นกับเยื่อบุลำไส้ที่ทำให้ระดับนั้นสูงขึ้นได้