Гени вашег цимера можда обликују бактерије у вашим цревима, а ваши гени могу утицати на њихове, према студији о пацовима објављеној 18. Натуре Цоммуницатионс.
Испитујући више од четири хиљаде пацова, истраживачи су открили да на састав цревног микробиома утиче не само генетски састав појединца, већ и гени животиња са којима деле свој животни простор.
Налази указују на нови начин на који су генетика и друштвене интеракције повезане. Одређени комензални микроби црева могу се кретати између појединаца кроз блиски контакт. Док сами гени остају на месту, микроби не. Студија је показала да неки гени подстичу раст специфичних цревних бактерија и да се те бактерије могу друштвено ширити.
„Ово није магија, већ је резултат генетских утицаја који се преливају на друге кроз друштвени контакт. Гени обликују цревни микробиом и открили смо да нису само наши сопствени гени важни“, каже др Амелие Бауд, истраживач у Центру за геномску регулацију у Барселони и виши аутор студије.
Три нове везе гена микроба идентификоване код пацова
Микробиом црева се састоји од трилиона микроорганизама који живе у дигестивном тракту, где играју важну улогу у варењу и општем здрављу. Познато је да дијета и лекови снажно утичу на ове микробне заједнице, али разумевање како генетика доприноси било је далеко изазовније.
Код људи, истраживачи су поуздано повезали само два гена са цревним бактеријама. Ген за лактазу одређује да ли одрасли могу да сваре млеко и утиче на микробе који варе млеко. Ген за крвну групу АБО такође утиче на цревне бактерије, мада тачни механизми остају нејасни.
Научници верују да вероватно постоје додатне везе генских микроба, али је њихово доказивање тешко јер се генетски фактори и фактори животне средине преклапају у свакодневном животу. Гени могу обликовати избор исхране и начина живота, који потом утичу на микробиом црева. У исто време, породице и пријатељи често деле храну, животни простор и микробе, што отежава одвајање природе од неге.
Да би превазишли ове изазове, истраживачи из Центра за геномску регулацију и Универзитета Калифорније у Сан Дијегу окренули су се пацовима. Пацови деле многе кључне аспекте биологије сисара и могу се узгајати у строго контролисаним условима, укључујући идентичну исхрану.
Сваки пацов у студији био је генетски јединствен и припадао је једној од четири одвојене кохорте. Ове кохорте су биле смештене у различитим објектима широм Сједињених Држава и пратиле су различите рутине неге, омогућавајући истраживачима да тестирају да ли су генетски ефекти остали доследни у различитим окружењима.
Комбиновањем генетских података са профилима микробиома свих 4.000 пацова, тим је идентификовао три генетска региона који су доследно утицали на цревне бактерије у све четири кохорте.
Најјача повезаност укључивала је ген Ст6галнац1, који додаје молекуле шећера слузници црева. Овај ген је повезан са вишим нивоима Парапревотеллабактерија за коју се верује да се храни овим шећерима. Ова веза се појавила у свакој кохорти.
Други генетски регион укључивао је неколико муцинских гена који помажу у формирању заштитног слоја слузи у цревима и био је повезан са бактеријама из групе Фирмицутес. Трећи регион је садржао Пип ген, који производи антибактеријски молекул, и био је повезан са бактеријама из Мурибацулацеае породица. Ове бактерије су уобичајене код глодара, а налазе се и код људи.
Гени могу имати друштвене ефекте
Велика величина студије омогућила је истраживачима, по први пут, да процене колики је део микробиома пацова обликован његовим сопственим генима у односу на гени пацова са којима је живео.
Познати пример овог концепта, познат као индиректни генетски ефекти, јавља се када гени мајке утичу на раст или имуни систем њеног потомства кроз окружење које она обезбеђује.
У овој студији, контролисани животни услови омогућили су испитивање индиректних генетских ефеката у новом контексту. Истраживачи су развили рачунарски модел како би одвојили утицај сопствених гена пацова на микробе у цревима од утицаја његових друштвених партнера.
Открили су да обиље неких Мурибацулацеае бактерија је обликована и директним и индиректним генетским утицајима. Ово указује на то да се одређени генетски ефекти могу друштвено ширити кроз размену микроба.
Када су ови друштвени ефекти додати статистичком моделу, укупан генетски утицај на три новоидентификоване везе генских микроба се повећао за четири до осам пута. Истраживачи упозоравају да ово још увек може потценити прави обим генетског утицаја.
„Вероватно смо открили само врх леденог брега“, каже др Бауд. „Ово су бактерије код којих је сигнал најјачи, али би много више микроба могло бити погођено када будемо имали боље методе профилисања микробиома.“
Налази описују механизам у коме се генетски ефекти једног појединца могу ширити кроз друштвене групе путем цревних микроба, мењајући биологију других без промене њихове ДНК.
Ако се слични процеси дешавају код људи, и имајући у виду све више доказа да микробиом црева игра важну улогу у здрављу, генетски утицаји на људско здравље могу бити потцењени у великим популацијским студијама. Гени могу обликовати не само ризик од болести појединца, већ и ризик од болести људи око њих.
Шта би налази могли значити за људско здравље
Према др Бауду, микробиом је повезан са имунолошком функцијом, метаболизмом и понашањем. Међутим, многа пријављена удружења не одражавају нужно узрок и последицу, а биолошки механизми су често нејасни. Генетске студије које користе животињске моделе у контролисаном окружењу могу помоћи да се превазиђе корелације до тестираних објашњења о томе како гени и цревни микроби интерагују у здрављу.
Истраживачи примећују да је ген пацова Ст6галнац1 функционално повезан са људским геном СТ6ГАЛ1, који је такође повезан са Парапревотелла у претходним студијама. Ово сугерише да начин на који животиње облажу своју цревну слуз шећерима може помоћи да се утврди који микроби напредују у пробавном систему, потенцијално представљајући заједнички механизам међу врстама.
Тим је такође истражио како овај механизам може утицати на заразне болести као што је ЦОВИД-19.
Друге студије повезују СТ6ГАЛ1 са продорним инфекцијама САРС-ЦоВ-2, у којима вакцинисане особе и даље постају заражене. Парапревотелла такође се показало да изазива разградњу дигестивних ензима које вирус користи да уђе у ћелије домаћина. На основу овога, истраживачи претпостављају да би генетске варијације у СТ6ГАЛ1 могле утицати Парапревотелла нивое и, заузврат, подложност вирусној инфекцији.
Они такође сугеришу могућу везу са ИгА нефропатијом, аутоимуном болешћу бубрега. Парапревотелла може да промени ИгА, антитело које нормално штити црева. Када се промени, ИгА може да процури у крвоток и формира накупине које оштећују бубреге, што је дефинитивна карактеристика ИгА нефропатије.
Затим, истраживачи планирају да помно испитају како Ст6галнац1 утиче Парапревотелла код пацова и које ланчане реакције овај однос покреће у цревима и целом телу.
„Сада сам опседнут овом бактеријом. Наши резултати су подржани подацима из четири независне установе, што значи да можемо да урадимо додатне студије у било ком новом окружењу. Такође су изузетно јаке у поређењу са већином веза између домаћина и микробиома. То је јединствена прилика“, закључује др Бауд.
