Lidské střevní bakterie a další komenzální mikroorganismy mají významný vliv na naše zdraví. Různé studie ukázaly, že téměř ve všech fázích lidské evoluce fungovala koevoluční symbióza mezi specializovanými mikroby a jejich hostiteli. Také bylo zjištěno, že část mikrobiomu dědíme od svých rodičů. Zatím však bylo publikováno jen málo studií zabývajících se perzistencí komenzálních bakterií v našich střevech.
Hildebrand et al. (2021) provedli metaanalýzu zahrnující data z 20 publikovaných i z dosud nepublikovaných studií. Vědci analyzovali soubor cca 5 300 metagenomů (veškerý genetický materiál ve vzorku) stolice od zhruba 2 000 dárců. Aby bylo možno sledovat průběžné změny ve složení mikrobiomu jednotlivců, byly cíleně vybírány studie, ve kterých stejní dárci poskytli více vzorků. Změny v mikrobiomech byly analyzovány s ohledem na příslušnost dárců ke stejné domácnosti a geografické oblasti.
Ukázalo se, že 277 z 400 dobře definovaných bakteriálních taxonů na poddruhové úrovni se ve střevech udrželo více než rok. Dlouhodobě přítomné bakterie pak byly rozděleny do tří skupin s odlišnými strategiemi.
První skupina, tzv. houževnaté bakterie, se vyskytovala v sériích vzorků od stejných dárců nejdéle. Tyto bakterie měly silnou vazbu na jednotlivce, rodinu i na geografickou oblast. Houževnaté bakterie navíc byly nejstabilnější už u malých dětí, u kterých ještě dochází k výrazným výkyvům ve složení mikrobiomu. Nicméně pokud tyto bakterie z mikrobiomu vymizely, například po léčbě antibiotiky, tak už většinou nedošlo k jejich obnově. Autoři předpokládají, že jde o bakterie nejlépe specializované na konkrétní podmínky ve střevech hostitele, které se dědí od rodinných příslušníků krátce po porodu. Do této skupiny patří hlavně zástupci třídy Bacteroidia s typickými rody lidských střevních bakterií, jako jsou Prevotella a Bacteroides.
Druhá perzistentní skupina bakterií má silnou vazbu na jednotlivce a rodiny, ale slabou vazbu na geografické oblasti. Do této skupiny patří hlavně zástupci kmene Firmicutes. Často jde o bakterie schopné sporulace a tolerující alespoň krátkodobě vyšší množství kyslíku. Obě tyto adaptace umožňují přežití mimo střeva a šíření mezi lidmi. U této skupiny autoři předpokládají, že jde o bakterie, kterými je hostitel kolonizován přenosem od rodinných příslušníků opakovaně v průběhu života. U těchto bakterií nebyl v analýzách rozdíl mezi přenosem z rodičů na děti a mezi sourozenci nebo partnery. Tyto bakterie snáší narušení podmínek ve střevech a jejich populace se snadno obnovují.
Třetí skupinu představují bakterie se silnou vazbou na jednotlivce a geografickou oblast, ale se slabou vazbou na rodinu. Tyto bakterie nesdílí taxonomickou skupinu, jde spíše o bakterie, které jsou různými lokálními faktory prostředí zvýhodněny.
Popsané způsoby persistence bakterií ve střevech mohou mít význam i z hlediska modulace mikrobiomu. Té lze docílit pomocí probiotik, různých léků, změnou stravy nebo fekální transplantací. Znalost disperzních strategií jednotlivých bakterií může napomoci při výběru vhodné metody mikrobiomové modulace. Například není třeba snažit se obnovit bakterie, které nás samovolně opakovaně kolonizují, na druhou stranu je smysluplné obnovit bakterie, které nás osídlí jen jednou, po porodu. Výsledky studie také podporují význam preventivního uložení střevního mikrobiomu v dětství (okolo 10 let je již mikrobiom zformovaný) pro jeho obnovu v případě pozdějších zdravotních komplikací spojených s jeho silným narušením.
Mgr. Pavel Pešek
Hildebrand F, Gossman TI, Frioux C et al. (2021). Dispersal strategies shape persistence and evolution of human gut bacteria. Cell Host and Microbe 29: 1-10. https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(21)00236-5
