Diversitate de la dietă la floră la viață
Patrick Hanaway
Institutul de Medicină Funcțională, Federal Way, Washington, Statele Unite.
Discuțiile despre diversitate aduc o mare varietate de răspunsuri sociale, politice, emoționale și intelectuale. Biodiversitatea sau diversitatea biologică descrie varietatea și populația tuturor formelor de viață într-un anumit loc - plante, animale, bacterii, viruși, ciuperci etc. Biodiversitatea descrie, de asemenea, structurile și funcțiile care susțin această varietate și îi permit să se adapteze la circumstanțele de mediu în schimbare. Microbiota gastrointestinală umană este unul dintre cele mai complexe și diverse ecosisteme de pe planetă, fiecare dintre noi oferind o casă mai mult de 100 de miliarde de organisme, 150 până la 300 de specii, de 100 de ori mai mult ADN decât fiecare celulă umană și o serie de elemente esențiale funcții fără de care nu am putea trăi.
Locuiesc în Munții Blue Ridge din vestul Carolinei de Nord, una dintre cele mai bogate și mai diverse păduri temperate cu frunze late din lume. Cu mai mult de 158 de specii de copaci (mai mult decât există în toată Europa), mai mult de 4000 de specii de plante și 2000 de specii de ciuperci, casa mea ocupă locul cel mai înalt printre ecosisteme pentru diversitatea florală totală, precum și cel mai mare total de floră și specii de faună din America de Nord. Microhabitatele unice și stabilitatea geologică care au favorizat această biodiversitate au dat loc modernității și am văzut mai mult de 80% din habitatul acestui ecosistem modificat în ultimii 100 de ani. De asemenea, am văzut modificări ale diversității microflorei intestinale în cadrul locuitorilor umani în aceeași perioadă de timp.
La fel ca Blue Ridge, (micro) organismele din tractul gastrointestinal uman creează un ecosistem divers. Interacționând cu corpul uman, „microbiomul intestinal” asigură o varietate de funcții, inclusiv: furnizarea de energie pentru celulele gastrointestinale, susținerea digestiei, sintetizarea vitaminelor, educarea sistemului imunitar adaptativ, acționând ca modulatori ai inflamației, inhibând bacteriile patogene prin biofilme, peptide antimicrobiene și competiția pentru nutrienți și stimularea răspunsului imun. În comunicarea cu pacienții mei, folosesc exemplul că atunci când mergem la „o plimbare prin pădure” observăm o pierdere de diversitate în flora acestor dealuri și munți. Vedem dezechilibrul din cadrul ecosistemului manifestat prin schimbări, cum ar fi mușchiul castanului american din secolul trecut (o ciupercă a ucis mai mult de 4 miliarde de copaci) și parazitul Hemlock Woolly Adelgid, care a ucis mai mult de jumătate din copacii cucușilor din ultimii 30 de ani. Când există o pierdere a diversității în microflora intestinală, descoperim că acest dezechilibru duce la nenumărate boli la pacienții noștri.
Cu doar 10 ani în urmă, se credea că, odată stabilită în copilărie și în copilăria timpurie, microflora intestinală a fost stabilă într-un individ de-a lungul vieții sale. S-a observat că o varietate de factori afectează dezvoltarea timpurie, distribuția și diversitatea microflorei, inclusiv: istoricul familiei, vârsta gestațională, modul de livrare, locul de livrare, tipul de hrănire a sugarului, vârsta consumului de alimente solide, expunerea la antibiotice și expunerea dietetică timpurie. 1 Primii colonizatori sunt adesea aerobi precum Staphylococcus, Streptococcus și Enterobacteria, urmat mai târziu de colonizatori anaerobi precum Clostridia. După aceste stadii incipiente, microbiota sugarilor alăptați este dominată de Bifidobacterii. Odată cu înțărcarea, introducerea alimentelor solide promovează o microbiotă stabilă, asemănătoare adulților, caracterizată printr-o biodiversitate remarcabilă. Pacienții urmăriți longitudinal se observă că au o diversitate și stabilitate crescândă în filul principal: Major = Bacteroidetes (inclusiv Prevotella) și Firmicutes (incluzând Clostridia, Lactobacilli și Streptococci); Minor = Actinobacteria (inclusiv Bifidobacteria), Proteobacteria (inclusiv Enterobacteria) și Verucomicrobia. 2 Arheea metanogenă, eucariotele (în principal drojdie) și virusurile sunt de asemenea prezente.
DeFillippo și colab. Au urmărit lucrările timpurii ale lui Gordon și Ley 4 pentru a evalua co-evoluția microbiotei în diferite diete umane. Microbiomul intestinal al copiilor din Burkina Faso (a cărui dietă era săracă în grăsimi și zahăr și bogată în amidon, fibre și polizaharide din plante) a fost comparată cu cea a copiilor din Italia (a cărei dietă era bogată în proteine animale, grăsimi, zahăr, și amidon rafinat și sărac în fibre). Microbiomul fecal african conținea gene care ar putea descompune celuloza și fibrele vegetale și constau în cantități mai mari de Bacteroidetes phyla, în comparație cu cantități mai mari de phyla Firmicutes în rândul copiilor din Europa de Vest. 5
Compoziția generală a intestinului depinde de vârstă, sănătate, dietă și chiar locația geografică a individului. 6 Vedem că distribuția și diversitatea microbiomului intestinal sunt mediate în principal de dieta și de starea noastră nutrițională. Claesson și proiectul Cork ELDERMET au efectuat o analiză unică a pacienților vârstnici în diferite setări, de la comunitate la spital până la reabilitare pe termen scurt până la facilități de îngrijire pe termen lung. Au putut observa că odată cu scăderea diversității microbiotei, starea de sănătate a scăzut. O analiză suplimentară a arătat că aceste modificări ale microbiomului între instituții s-au corelat cu scăderea diversității dietetice, așa cum este definit de indicele de diversitate alimentară sănătoasă. Schimbarea microbiomului alimentat de dietă se corelează cu scăderea sănătății (adică fragilitatea) în timpul îmbătrânirii. 7