Food and the Gut Microbiota in IBD O conexiune critică
Lindsey G. Albenberg
Divizia de Gastroenterologie, Hepatologie și Nutriție, Spitalul de Copii din Philadelphia, Philadelphia, PA
James D. Lewis
Divizia de Gastroenterologie, Școala de Medicină Perelman, Universitatea din Pennsylvania, Philadelphia, PA
Gary D. Wu
Divizia de Gastroenterologie, Școala de Medicină Perelman, Universitatea din Pennsylvania
Abstract
Scopul revizuirii
Bolile inflamatorii intestinale (IBD) sunt boli inflamatorii cronice ale tractului gastro-intestinal aparent datorate unui răspuns imun anormal la factorii de mediu la gazdele susceptibile genetic. Compoziția microbiomului intestinal este considerată a fi un factor critic de mediu în IBD, iar dovezile recente sugerează o legătură între dieta și bacteriile intestinale. În această revizuire, descriem dovezile actuale privind impactul dietei asupra microbiomului intestinal și modul în care acest lucru poate fi relevant pentru patogeneza IBD.
Descoperiri recente
Tehnologia nouă de secvențiere a ADN-ului independentă de cultură a revoluționat abordarea caracterizării comunităților bacteriene intestinale. Studii recente au demonstrat o asociere între dieta și compoziția microbiomului uman. Deoarece dezvoltarea unui microbiom „disbiotic” este considerată a fi implicată în patogeneza IBD, dieta este investigată ca un factor etiologic important.
rezumat
Studiile recente care subliniază impactul dietei asupra microbiomului intestinal oferă o justificare puternică pentru o investigație ulterioară a legăturii dintre dietă, microbiomul intestinal și dezvoltarea IBD. Astfel de studii pot furniza informații noi despre patogeneza bolii, precum și pot identifica noi alternative terapeutice pentru pacienții care suferă de IBD.
Introducere
Intestinul uman conține un număr mare de microorganisme, caracterizat în mod colectiv ca „microbiomul intestinal”. Toate cele trei regate ale vieții, Archaea, Bacteria și Eukarya, sunt reprezentate în comunitatea microbiană intestinală. Se estimează că 10 14 bacterii individuale aparținând peste 1000 de specii locuiesc în intestinul mamiferelor, făcându-l cea mai dens populată comunitate microbiană de pe Pământ 1. Se preconizează că genomul colectiv al microbiomului intestinal uman este de 100 de ori mai mare decât cel al gazdei sale umane 2 .
Numeroși factori, precum genetica gazdei, utilizarea antibioticelor, filogenia gazdei, inflamația intestinală și dieta, influențează compoziția microbiotei intestinale. În această revizuire, descriem dovezile actuale privind impactul dietei asupra microbiomului intestinal și modul în care acest lucru poate fi relevant pentru patogeneza IBD.
Utilizarea tehnologiei de secvențiere a ADN-ului pentru a caracteriza microbiomul intestinal
Dieta ca determinant al compoziției microbiotei intestinale
Colonizarea intestinului începe la naștere și este foarte dependentă de modul de livrare 4. După inocularea primară, sugarii au expuneri multiple la microbi umani și există o creștere rapidă a diversității 10. O examinare recentă a compoziției microbiomului intestinal al unui sugar urmată peste 2,5 ani a demonstrat o schimbare considerabilă a taxonilor bacterieni prezenți cu introducerea alimentelor solide și o trecere către o microbiotă mai stabilă, de tip adult, cu înțărcare 10. Odată stabilită, compoziția microbiomului uman adult pare a fi relativ constantă la indivizi, cel puțin pe termen scurt 5. În schimb, există niveluri ridicate de variabilitate între indivizi 5. Forța motrice din spatele acestor diferențe interindividuale nu a fost elucidată; cu toate acestea, este probabil implicată expunerea timpurie la mediu. Palmer și colegii săi au examinat microbiomul intestinal al 14 sugari sănătoși pe termen lung și au găsit o variabilitate semnificativă între sugari în concordanță cu studiile anterioare 11. Excepția de la aceasta a fost remarcabila similitudine a microbiotei intestinale găsite într-o pereche de gemeni dizigotici care a evidențiat importanța potențială a mediului 11 .
Există un număr tot mai mare de dovezi care demonstrează o asociere între dietă și microbiomul intestinal. O analiză recentă a secvențelor de ARNr 16S fecale de la 60 de specii de mamifere a indicat gruparea în funcție de dietă (erbivor, carnivor și omnivor), în plus față de gruparea în funcție de filogenia gazdei 12. Secvențierea metagenomică a puștii a stabilit, de asemenea, că a existat o evoluție funcțională a microbiomului intestinal în raport cu dieta 13. De exemplu, genele microbiene care codifică enzimele implicate în metabolismul carbohidraților și aminoacizilor sunt diferite între erbivore și carnivore 13. La om, se pare că a existat, de asemenea, o evoluție pe termen lung a simbiozei microbiotei intestinului gazdă 14. Dezvoltarea agriculturii și domesticirea animalelor au condus la o lărgire a dietei umane care, probabil, a modificat compoziția microbiomului intestinal uman 14. .
Noțiunea că dieta poate influența microbiota a fost consolidată printr-o examinare a microbiotei fecale a copiilor europeni, comparativ cu cea a copiilor din Africa rurală 15. Au existat similitudini în genurile de bacterii prezente în intestin la copiii mai mici din ambele grupuri, ceea ce poate fi explicat prin alăptare. Cu toate acestea, în afara acestei grupe de vârstă, au existat diferențe considerabile în microbiota intestinală între copiii africani, hrăniți cu o dietă tradițională bogată în fibre, iar copiii europeni, hrăniți cu o dietă modernă occidentală. Un studiu recent asupra impactului dietei asupra microbiomului la subiecți umani sănătoși a demonstrat că tiparele dietetice agrare pe termen lung sunt asociate cu un enterotip dominat de Prevotella 16, un gen observat frecvent și la persoanele din Africa rurală 15. O dietă pe termen lung, bogată în proteine și grăsimi animale și săracă în carbohidrați, similară cu o dietă „occidentalizată”, este asociată cu cantități mari de bacteroizi și cantități mici de Prevotella 16. Influența dietei asupra microbiomului se află într-un stadiu incipient de caracterizare și studii suplimentare sunt esențiale pentru a ne îmbunătăți înțelegerea acestei relații (Figura 1).