Autor: Jan Toman
Mikrobiální pomocníci obývající náš trávicí trakt prošli v posledních tisíciletích hromadným vymíráním. Ochuzení střevní mikroflóry přitom může stát za zvýšeným výskytem obezity, Crohnovy choroby a řady dalších nemocí.
Proč studovat tisícileté výkaly? Třeba abychom pochopili, jak se s příchodem moderní civilizace změnila naše střevní mikroflóra. Podle řady výzkumů ovlivňují bakterie obývající lidské útroby nejen trávení, ale také imunitní systém, nervovou soustavu a potažmo psychické i fyzické zdraví. Platí přitom, že život v moderní civilizaci spojený s konzumací jednotvárné stravy plné cukrů a konzervantů spektrum našich střevních symbiontů zužuje. O něco lépe na tom jsou obyvatelé málo rozvinutých venkovských oblastí. Ani ti se ale podle nového výzkumu nemohou rovnat našim předkům z předprůmyslového období. Obyvatelé severní Ameriky z doby před jedním až dvěma tisíci lety měli téměř o polovinu bohatší střevní mikroflóru s větším zastoupením druhů zpracovávajících škrob, chitin či glykogen. Právě vybalancování střevní mikroflóry do ideálního stavu by přitom mohlo omezit výskyt celé řady civilizačních nemocí.
Studium střevní mikroflóry, nebo lépe, mikrobiomu, už dávno není doménou podivínů či šarlatánů prodávajících pochybné doplňky stravy. Naopak, v posledních několika letech vyšlo najevo, jak důležitou součást našich těl bakterie obývající trávicí trakt představují. V první řadě nám pomáhají s trávením, a to i takových látek, se kterými by si naše vlastní buňky neporadily. Jejich přítomnost je klíčová i pro zdravý rozvoj imunitního systému. Když je střevní mikrobiom v nerovnováze, strmě stoupá pravděpodobnost, že se u nás rozvinou různá autoimunitní onemocnění – alergiemi počínaje a Crohnovou chorobou konče.
To ale není všechno. Jak ukazují další výzkumy, symbiotické bakterie dokáží prostřednictvím vylučovaných látek a modulování prostředí ovlivňovat i pletence nervů obklopující naše střeva. Některé z těchto látek jsou dokonce nervovými přenašeči. Střevní mikrobiom tak má přímý vliv na činnost našeho mozku, mentální pohodu a psychické zdraví. Jen s malou mírou nadsázky proto někteří badatelé mluví o tom, že si v břiše neseme druhý mozek.
Složení střevního mikrobiomu záleží na individuálních predispozicích, stravě, životním rytmu i kulturním okruhu, kterého jsme součástí. Stále další výzkumy však ukazují, že střevní mikroflóra obyvatel velkých měst, respektive vyspělých průmyslových zemí, vykazuje nápadné odchylky. Často bývá ochuzená a převažuje v ní několik málo druhů, což patrně přispívá k rozvoji řady civilizačních chorob. Jak to ale se střevním mikrobiomem bylo v minulosti? Podobal se mikrobiomu lidí obývajících málo rozvinuté oblasti, nebo se od dnešního stavu lišil ještě výrazněji?
Na tuto zajímavou otázku přinesli odpověď badatelé v nedávném čísle vědeckého časopisu Nature. Vzhledem k tomu, že tisíciletá střeva nemáme k dispozici, zaměřil se rozsáhlý mezinárodní tým na přečtení bakteriálních genomů obsažených v lidských výkalech z předmoderní doby. Podobný materiál však nenajdeme na každém kroku – vlivem povětrnostních podmínek a rozkladačů naopak výkaly rychle degradují. Za vzácných okolností, například ve velmi suchém a chladném prostředí, ale mohou vydržet až tisíce let.
Nakonec se badatelům podařilo identifikovat 15 paleo-výkalů, z nichž 8 obsahovalo použitelné zlomky bakteriální DNA. Materiál pocházel ze třech nalezišť na jihozápadě USA a severu Mexika a dosahoval stáří 1000 až 2000 let. Po vyloučení možné kontaminace, analýze DNA a jejím zařazení do kontextu známých mikrobiálních skupin vyšlo najevo hned několik důležitých poznatků.
Nejméně překvapivým je objev, že se mikrobiomy lidí z předmoderní doby více podobaly dnešním obyvatelům vesnických oblastí než velkých měst. Velikost tohoto rozdílu už ale za pozornost stojí. Obyvatelé měst mívají mikrobiomy výrazně obohacené o zástupce skupin Bacteroidetes či Verrucomicrobia a naopak ochuzené o proteobakterie, spirochety a Firmicutes. Ani obyvatelé vesnických oblastí ale nemají úplně stejnou střední mikroflóru jako tisíce let staří Američané. Před tisíci let měly například v lidských střevech daleko větší zastoupení spirochety.
Co je ale ještě důležitější, celých 39 % bakteriálních druhů ze starých mikrobiomů v těch dnešních už nenalezneme. Toto „hromadné vymírání“ patrně souvisí s rozdíly ve výživě a životních podmínkách. V dnešních mikrobiomech například nejsou výjimkou bakterie s odolností proti antibiotikům. Oproti dřívějším dobám také dominují druhy specializující se na trávení krátkých cukrů. Důvod je nasnadě – před tisíci lety neexistovala antibiotika ani cukrovinky. Ve starých mikrobiomech naopak měly větší zastoupení bakterie trávicí škrob, glykogen a chitin. Zejména u těch posledních je patrný velký rozdíl i proti dnešním vesničanům. To značí, jak důležitou součástí dávných obyvatel Ameriky byly houby a hmyz.
Skutečnou záhadou, která ale potvrzuje některé dřívější indicie, potom je, že se ve starých mikrobiomech nacházelo daleko větší zastoupení transpozonů než v těch dnešních. Tyto mobilní genetické elementy se mohou přemisťovat z jednoho místo genomu na jiná a podle některých názorů usnadňují kolonizaci střev za proměnlivých podmínek vnějšího prostředí. Definitivní odpověď na jejich dřívější rozšíření ale rozhodně nemáme.
Výsledky studie tudíž dokládají, že lidé před nástupem průmyslové éry oplývali bohatším mikrobiomem než lidé dnešní, a to zejména než obyvatelé velkých měst. Právě tyto změny patrně přispěly k nástupu mnoha civilizačních chorob. Cílenými zásahy do střevního mikrobiomu a třeba i jeho zpětným obohacením bychom tak mohli zlepšovat své fyzické i mentální zdraví.
Zdroj: MC Wibowo, Z Yang, M Borry, … & AD Kostic (2021): Reconstruction of ancient microbial genomes from the human gut. Nature, online.