Onze genen vormen onze darmbacteriën, blijkt uit nieuw onderzoek

Onze genen vormen onze darmbacteriën, blijkt uit nieuw onderzoek

Ons darmmicrobioom - het steeds veranderende 'regenwoud' van bacteriën die in onze darmen leven - wordt voornamelijk beïnvloed door onze levensstijl, inclusief wat we eten of de medicijnen die we nemen, blijkt uit de meeste onderzoeken.

Maar een studie van de Universiteit van Notre Dame heeft een veel grotere genetische component in het spel gevonden dan ooit bekend was.

In de studie, onlangs gepubliceerd in Wetenschap, ontdekten onderzoekers dat de meeste bacteriën in het darmmicrobioom erfelijk zijn na te hebben gekeken naar meer dan 16,000 darmmicrobioomprofielen die gedurende 14 jaar zijn verzameld van een lang bestudeerde populatie bavianen in het Amboseli National Park in Kenia. Deze erfelijkheid verandert echter in de tijd, tussen seizoenen en met de leeftijd. Het team ontdekte ook dat verschillende microbioomkenmerken die erfelijk zijn bij bavianen, ook erfelijk zijn bij mensen.

"De omgeving speelt een grotere rol bij het vormgeven van het microbioom dan je genen, maar wat deze studie doet, is dat we ons afleiden van het idee dat genen een zeer kleine rol spelen in het microbioom naar het idee dat genen een doordringende, zij het kleine, rol spelen, "Zei Elizabeth Archie, professor in de afdeling Biologische Wetenschappen en een hoofdonderzoeker van de studie die ook is aangesloten bij het Eck Institute for Global Health en het Environmental Change Initiative.

Het darmmicrobioom vervult verschillende taken. Naast het helpen bij de vertering van voedsel, creëert het essentiële vitamines en helpt het bij het trainen van het immuunsysteem. Dit nieuwe onderzoek is het eerste dat een definitief verband met erfelijkheid aantoont.

Eerdere onderzoeken naar het darmmicrobioom bij mensen toonden aan dat slechts 5 tot 13 procent van de microben erfelijk was, maar Archie en het onderzoeksteam veronderstelden dat het lage aantal het gevolg was van een "snapshot" -benadering van het bestuderen van het darmmicrobioom: alle eerdere onderzoeken hebben alleen microbiomen gemeten op één punt in de tijd.

In hun onderzoek gebruikten de onderzoekers fecale monsters van 585 wilde Amboseli-bavianen, meestal met meer dan 20 monsters per dier. Microbioomprofielen van de monsters toonden variaties in het dieet van de bavianen tussen natte en droge seizoenen. De verzamelde monsters bevatten gedetailleerde informatie over de gastheer, inclusief bekende afstammelingen, gegevens over omgevingsomstandigheden, sociaal gedrag, demografie en dieet op groepsniveau op het moment van verzameling.

Het onderzoeksteam ontdekte dat 97 procent van de microbioomkenmerken, inclusief de algehele diversiteit en de overvloed aan individuele microben, aanzienlijk erfelijk waren. Het erfelijkheidspercentage lijkt echter veel lager - tot slechts 5 procent - wanneer monsters slechts vanaf één moment in de tijd worden getest, zoals bij mensen. Dit benadrukt het belang van het bestuderen van monsters van dezelfde gastheer in de loop van de tijd.

"Dit suggereert echt dat in menselijk werk een deel van de reden waarom onderzoekers de erfelijkheidsgraad niet hebben gevonden, is omdat ze bij mensen niet anderhalf decennium aan fecale monsters in de vriezer hebben, en ze hebben niet alle oorspronkelijke gastheer (individuele) informatie die ze nodig hebben om deze details eruit te halen”, aldus Archie.

Het team vond wel bewijs dat omgevingsfactoren de erfelijkheid van eigenschappen in het darmmicrobioom beïnvloeden. De erfelijkheidsgraad van het microbioom was doorgaans 48 procent hoger in het droge seizoen dan in het natte, wat kan worden verklaard door het meer gevarieerde dieet van de bavianen tijdens het regenseizoen. Volgens de studie nam de erfelijkheidsgraad ook toe met de leeftijd.

Omdat het onderzoek ook de significante impact van de omgeving op het darmmicrobioom bij bavianen aantoonde, kwamen hun bevindingen overeen met eerdere studies die aantoonden dat omgevingseffecten op de variatie in het darmmicrobioom een ​​grotere rol spelen dan additieve genetische effecten. Gecombineerd met hun ontdekking van de genetische component, is het team van plan om het begrip van de betrokken omgevingsfactoren te verfijnen.

Maar wetende dat genen in het darmmicrobioom erfelijk zijn, opent de deur naar het identificeren van microben in de toekomst die gevormd zijn door genetica. In de toekomst kunnen therapieën op maat worden gemaakt voor mensen op basis van de genetische samenstelling van hun darmmicrobioom.

Het Amboseli Baboon Project, gestart in 1971, is een van de langstlopende studies van wilde primaten ter wereld. Het project is gericht op de savannebaviaan en bevindt zich in het Amboseli-ecosysteem van Oost-Afrika, ten noorden van de Kilimanjaro. Onderzoeksteams hebben hun hele leven honderden bavianen in verschillende sociale groepen gevolgd. Onderzoekers volgen momenteel ongeveer 300 dieren, maar hebben informatie over de levensgeschiedenis verzameld van meer dan 1,500 dieren.