Deja nu mai este o noutate pentru nimeni faptul că suntem mai
mult decât rezultatul genelor noastre și că... nu suntem singuri. Chiar și în
cea mai neagră solitudine, avem cu noi, lângă noi și în noi miliarde de
creaturi cu care suntem într-o interacțiune continuă și care ne modulează
funcționarea și chiar existența. De altfel, genele cuprinse în microbiom sunt
infinit mai multe decât cele pe care le moștenim, iar funcții elementare ale
organismului, precum digestia, implică obligatoriu intervenția bacteriilor din
intestin. La fel, imunitatea poate fi stimulată sau inhibată de semnale cu
origine bacteriană. Sănătatea umană este, în bună măsură, condiționată de
echilibrul bacteriilor cu care ne împărțim existența, iar tot felul de date
acumulate într-un ritm exponențial în anii din urmă ne fac să înțelegem că
simbioza este cu mult mai complexă decât ar fi putut bănui chiar și cel mai
fantezist scriitor de science-fiction.
Știm tot mai multe, dar încă aproape nimic față de cât ne-a mai
rămas de aflat. Interacțiunea dintre bacterii și dintre acestea și organismele
pluricelulare este încă puțin cunoscută și, cu siguranță, vor mai trece ani
buni înainte de a înțelege cum se realizează comunicarea (semnalizarea) bacteriană
și cum poate fi aceasta modificată în direcția dorită.
Deocamdată, deși piața e invadată de produse care mai de care
mai „bio“ și mai „verzi“, de pro și prebiotice, acestea au precizia elefantului
din magazinul de cristaluri fine, deci trebuie luate cu... un vârf de sare.
Manifestul
american
Tocmai pentru că știm atât de puțin despre un subiect care ne
influențează (pe noi, mediul în care trăim și, în general, tot ceea ce
cunoaștem, viu sau inanimat) atât de mult, cele mai importante două reviste
științifice au lansat miercuri (28 octombrie) două inițiative speciale care
vizează microbiomul. Și, atunci când Nature și Science dau tonul,
este de așteptat ca toți ceilalți să urmeze. Incluzându-i aici și pe
finanțatorii cercetării științifice.
Sigur, e un pic ironic faptul că editorialul1 din Science
propune „inițiativa unificată a microbiomului“ (UMI), în vreme ce Nature
scrie2 despre „inițiativa internațională a microbiomului“ (IMI), dar
nu vă lăsați înșelați de aparențe. Ideea este exact aceeași, diferențele sunt
doar de nuanță.
În Science, un grup alcătuit din savanți americani,
reuniți în consorțiul UMI, expune motivele pentru care este nevoie de o
asemenea inițiativă. Pe scurt, manifestul este următorul: „Dat fiind că aproape
orice habitat și organism găzduiesc o constelație diversă de microorganisme –
propriul «microbiom» – cunoașterea funcțiilor și dinamicii acestor comunități
microbiene ar putea transforma înțelegerea noastră asupra lumii și ar putea
lansa inovații în agricultură, energie, sănătate, mediu și nu numai. Propunem o
inițiativă interdisciplinară unificată a microbiomului pentru a descoperi și
perfecționa instrumentele necesare pentru a înțelege și utiliza capacitățile
ecosistemelor microbiene terestre“. Platforma interdisciplinară la care se
referă autorii are câteva scopuri precise: decriptarea genelor și a chimiei
microbiene; analiza genomului celular și a dinamicii acestuia; realizarea de
studii multi-omice și vizualizări foarte performante și cu sensibilitate
înaltă; dezvoltarea de modele computerizate și de instrumente informatice
avansate; realizarea de instrumente care să permită evaluarea in situ a
perturbărilor comunităților microbiene și urmărirea lor în timp.
Ca de fiecare dată când se pregătesc de un salt în necunoscut,
oamenii de știință debordează de optimism. Ei cred că instrumentele de mai sus
ar putea permite ca, în doar cinci ani, domeniul să facă pasul de la studii de
corelație (observarea întâmplătoare a unor asocieri) la abordări bazate pe
confirmarea unor ipoteze, prin care să fie stabilite relații de tip
cauză–efect. În doar zece ani, cred autorii, s-ar putea face trecerea la o
înțelegere predictivă, care să permită managementul și chiar designul
microbiomului pe baza dovezilor existente. Nu vrem să punem la îndoială
realismul acestor estimări, dar ne amintim cum, în anii ʼ90, celulele stem erau
în mare vogă și toți cercetătorii luați de val spuneau că de-acolo până la a
crește orice organe în laborator e doar un mic pas, care se va face nu în cinci
ani, ci chiar mai repede; două decenii mai târziu, rămânem optimiști, dar
suntem mult, mult mai sceptici.
Globalizarea
Acum, dacă inițiativa americană este atât de bună și de
promițătoare, de ce ar rămâne ea doar pe continentul nord-american? Cam așa
s-ar putea rezuma editorialul din Nature, asumat de cercetători din
Germania, China și SUA (autoarea americană semnează, de altfel, în ambele
reviste). „Biomul terestru nu este definit de granițele naționale, iar
eforturile de a-i afla secretele ar trebui să fie globale“, scriu autorii. Ei
cer înființarea unei inițiative internaționale a microbiomului (IMI),
sprijinită de agențiile de finanțare a cercetării și de fundațiile din toată
lumea, care să se alăture deja înființatului consorțiu UMI.
Pe scurt, propunerile vizează patru funcții importante pentru
IMI: dezvoltarea și implementarea de ghiduri pentru studiul microbiomului;
dezvoltarea unei agende de cercetare comune; identificarea unor metode
transdisciplinare pentru studiile privind microbiomul; stabilirea unor platforme
de discuție și de schimb de rezultate în interiorul și dincolo de granițele
naționale, precum și realizarea de programe de formare pentru viitoarea
generație de cercetători în domeniu.
Microbi
extratereștri
Este de așteptat ca studiile privind microbiomul să-și ia
zborul, la figurat, după lansarea celor două inițiative de cercetare. La
propriu se pare că au făcut-o deja, după cum am aflat dintr-un articol3
publicat marți (27 octombrie) în revista Microbiome. Dacă nu până hăt,
departe, cel puțin până pe Stația Spațială Internațională (ISS).
Un grup american și-a propus să caracterizeze microbiomul viabil
din praful din interiorul ISS, iar rezultatele au fost apoi comparate cu cele
obținute din camerele sterile dintr-un laborator de tehnică spațială din
California. Analiza a arătat că erau prezente în special bacteriile din
încrengăturile Actinobacteria, Firmicutes și Proteobacteria,
dar nu în mod egal. În spațiu, au predominat actinobacteriile, în vreme ce
proteobacteriile predominau în camerele sterile din laboratorul terestru.
Concluzia studiului este că în ISS predomină microorganismele asociate specific
pielii umane.
Cu și
fără viermi
Inițiativele publicate în Science și Nature nu
trebuie privite ca deschideri ale unui nou drum, ci, mai degrabă, ca încercări
de a face ordine în haos. Pentru că studiile privind microbiomul uman (și nu
numai) sunt atât de multe, încât este greu de ținut pasul cu ritmul în care
sunt publicate noi și noi rezultate. Are sens deci ca fondurile disponibile să
nu fie irosite prin repetarea unor studii, când ar putea fi direcționate către
cercetări noi și inovatoare.
Ne-au atras atenția, dintre articolele recente privind
microbiomul, două apărute în reviste din grupul Cell. Primul studiu4,
realizat de un colectiv elvețian, a fost publicat în Immunity. Ca și cum
lucrurile nu erau deja complicate, această cercetare nu se referă doar la
interacțiunea microbilor intestinali cu gazda, ci introduce un al treilea actor
– Heligmosomoides polygyrus bakeri, un vierme cilindric întâlnit
frecvent în intestinul subțire al rozătoarelor. Observația interesantă de la
care a plecat studiul a fost aceea că parazitoza are un efect modulator asupra
sistemului imun al gazdei, scăzând activitatea inflamatorie în boli precum
astmul alergic. Bine, bine, dar cum? Aceasta e întrebarea la care au răspuns
elvețienii. Inducerea la porci a infecției cronice cu viermele murin a avut un
efect surprinzător: modificarea habitatului intestinal (adică a compoziției
microbiotei), cu producerea crescută de acizi grași cu lanț scurt. Mai departe,
aceste molecule au rol în semnalizarea imună, ducând la modificarea tiparului
de producere a citokinelor și de activare a limfocitelor T supresoare. Dar și
mai interesant este că transferul, la animale fără paraziți, al florei
modificate de prezența helminților, a avut același efect protector împotriva
astmului alergic. Cu alte cuvinte, modulatorul sistemului imun a fost flora
intestinală, care, la rândul său, poate fi influențată de prezența în mediu a
helminților.
Echilibru
delicat
Cel de-al doilea studiu5 a fost publicat în Cell
Host & Microbe, o revistă dedicată interacțiunii microbiotei cu gazda.
Un grup suedez și-a propus să cerceteze modul în care flora comensală
acționează asupra stratului de mucus intestinal. În acest sens, au utilizat
șoareci cu intestinul necolonizat, care au fost supuși mai multor experimente.
La animalele naive, s-a observat că, deși stratul de mucus era similar celui de
la rozătoarele crescute cu bacterii, acesta era penetrabil pentru particulele
cu dimensiunea unor bacterii.
La colonizarea cu floră recoltată de la animalele cu bacterii, a
fost nevoie de cinci săptămâni pentru ca mucusul intestinal să se detașeze
normal și de șase săptămâni pentru ca mucusul colonic să devină impenetrabil
pentru particulele din experiment. În timpul colonizării, compoziția bacteriană
a fost similară celei de la animalele donatoare în primele trei săptămâni (fig. 1).
Rezultatele sunt o posibilă indicație a faptului că echilibrul
intestinal se obține printr-un proces de durată, iar normalizarea mucusului și
a proporției tipurilor de bacterii din intestin nu se realizează imediat după
modificarea florei, ci în timp.
Bacterii
mai bune sau mai rele
Încheiem periplul prin cele mai noi cercetări privind creaturile
nevăzute cu care ne împărțim existența semnalând un interesant studiu6
publicat astăzi (30 octombrie) în revista Science de un grup
californian. Acesta descrie modul în care colonizarea intestinului cu o anumită
tulpină de Escherichia coli a avut ca efect, la șoareci, prevenirea
urmărilor consumptive (a atrofiei musculare) declanșate de infecții sau de
lezarea fizică a intestinului.
Astfel, prezența intestinală a bacilului coliform în infecția
intestinală cu Salmonella typhimurium sau în infecția pulmonară cu Burkholderia
thailandensis(fig. 2)nu a produs modificări ale metabolismului gazdei, ale
aportului caloric sau ale inflamației locale, în schimb a stimulat semnalizarea
IGF-1 și a fosfatidil-inozitol-kinazei în mușchiul scheletic, al cărei efect
este tocmai prevenirea atrofiei musculare.
De aceste rezultate se leagă acum speranța că vor putea fi
aplicate și în alte modele de boli consumptive, precum cancerul sau infecția
HIV, unde cașexia este unul din principalii factori care grăbesc sfârșitul
bolnavilor.
Notă autor:
1. Alivisatos AP et al. A unified initiative to harness Earth’s microbiomes. Transition from description to causality and engineering. Science. 2015 Oct 28
2. Dubilier N et al. Create a global microbiome effort. Nature. 2015 Oct 28
3. Checinska A et al. Microbiomes of the dust particles collected from the International Space Station and spacecraft assembly facilities. Microbiome. 2015 Oct 27;3(1):50
4. Zaiss MM et al. The intestinal microbiota contributes to the ability of helminths to modulate allergic inflammation. Immunity. 2015 Oct 27
5. Johansson MEV et al. Normalization of host intestinal mucus layers requires long-term microbial colonization. Cell Host Microbe. 2015 Oct 28
6. Palaferri Schieber AM et al. Disease tolerance mediated by microbiome E. coli involves inflammasome and IGF-1 signaling. Science. 2015 Oct 30;350(6260):558-63
Abonează-te la Viața Medicală!
Dacă vrei să fii la curent cu tot ce se întâmplă în lumea medicală, abonează-te la „Viața Medicală”, publicația profesională, socială și culturală a profesioniștilor în Sănătate din România!
Cookie-urile ne ajută să vă îmbunătățim experiența pe site-ul nostru. Prin continuarea navigării pe site-ul www.viata-medicala.ro, veți accepta implicit folosirea de cookie-uri pe parcursul vizitei dumneavoastră.