Świat mikrobiomu i jego makro wpływ na nasze życie

Dr Paulina Cholewińska z Uniwersytetu Przyrodniczego związana jest z Zakładem Hodowli Owiec i Zwierząt Futerkowych. Obecnie prowadzi projekt w ramach konkursu „Innowacyjny Naukowiec” we współpracy z prof. Andrzejem Junkuszewem i dr Pauliną Dudko z Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie. Dotyczy on mikrobiologii układu pokarmowego u przeżuwaczy oraz skóry z uwzględnieniem różnic rasowych.

– Zajmuję się badaniem mikrobiomu owiec z dwóch powodów. Po pierwsze, jeśli chodzi o mikrobiologię, owce stanowią świetne zwierzę modelowe dla innych przeżuwaczy w porównaniu do bydła, a po drugie już nie raz oberwałam krowim kopytem w czoło – śmieje się dr Cholewińska, dodając, że praca z owcami jest zdecydowanie bezpieczniejsza.

Mikrobiom to zbiór organizmów składający się z bakterii, wirusów, grzybów, pierwotniaków, bakteriofagów, ale współczesne badania nad mikrobiomem najczęściej skupiają się na bakteriach, bo to ich jest najwięcej. Na przykład na jedną komórkę człowieka przypada około 5 bakterii. W 2011 roku badania nad mikrobiomem człowieka znacznie przyspieszyły, a to za sprawą projektu Human Microbiome Project. Naukowcy przy nim pracujący udowodnili, że ludzie różnią się od siebie mikrobiomami tak, jak odciskami palców. Każdy ma swój indywidualny. Jednak mikrobiomy posiadają także cechy wspólne, sterowane np. dietą czy hormonami, które wpływają na nasze zdrowie, odporność i predyspozycje do zapadania na różne choroby, w tym depresję. 

Dr Paulina Cholewińska chce udowodnić, że także każde zwierzę ma indywidualny mikrobiom i tak samo jak u ludzi, można poprawiać stan ich zdrowia poprzez zmianę w strukturze mikroflory układu pokarmowego. 

Mikrobiom można polepszyć dietą lub probiotykami, ale są to średnio efektywne sposoby. Najlepszym działaniem charakteryzuje się –  wywołujący uśmiech u każdego, kto pierwszy raz o nim usłyszy – przeszczep kału. Kał i jego pochodne stosowano w medycynie chińskiej już nawet w IV w. n.e. Nowoczesne metody przeszczepu materiału biologicznego są o wiele bezpieczniejsze i mniej obrzydliwe niż brzmią.

– Dziś kał się liofilizuje i produkuje, potocznie mówiąc, w tabletkach. Jest to niezwykle pomocne w przypadku np. leczenia osób chorych na nowotwór. W Stanach Zjednoczonych, gdzie badania w tej dziedzinie są wysoce rozwinięte, odchodzi się od stosowania standardowych probiotyków. Stosuje się w zamian kał pobrany od zdrowych niemowląt, który bogaty jest w bakterie kwasu mlekowego, podawany w postaci tabletek. Tabletki te powstają w procesie liofilizacji, który polega na obrabianiu materiału próżniowo w niskiej temperaturze, by bakterie „wysuszyć”, ale nie zabić – wyjaśnia dr Cholewińska. 

Badania nad przeszczepami kału prowadzone są także na zwierzętach, by były zdrowsze i rzadziej wymagały antybiotykoterapii. Jedno z badań – prowadzone na cielętach – polegało na podawaniu chorym cielętom preparatu bazującego na kale zdrowych. Okazało się, że pomagał o wiele lepiej niż niejeden probiotyk. 

– Rzecz w tym, że w probiotykach mamy zwykle około 7 gatunków bakterii, a mikrobiom jest niesamowicie rozbudowany. Znajduje się w nim co najmniej 4-5 gromad, które są stałe, na nie składają się kolejne rodziny. Przeżuwacze mają około 5 tysięcy gatunków bakterii, więc jeśli podamy im ok. 7 gatunków, nie robi to znacznej różnicy – podkreśla ekspertka z Zakładu Hodowli Owiec i Zwierząt Futerkowych UPWr.

Chociaż badania mikrobiomu stają się coraz popularniejsze, to w Polsce wciąż nie są tanie. Dr Paulina Cholewińska przyznaje, że jednym z największych wyzwań jest dostęp do sprzętu i fundusze. Naukowczyni z UPWr obecnie bada próbki metodą RT PCR, ale chciałaby zbadać je sekwenatorem, który jest w stanie pokazać procentowy układ bakterii badanego materiału. 

Dzięki międzynarodowej współpracy uczelni i wymianom akademickim będzie to możliwe. – Niedługo będę miała okazję skorzystać z sekwenatora, co znacznie ułatwi moje badania. Jadę na półroczny staż na Politechnikę Monachijską do Niemiec. Będę tam brała udział w międzykontynentalnym projekcie związanym z WHO, w którym będą naukowcy m.in z Izraela, Brazylii, Norwegii, Niemiec i Chorwacji. Projekt dotyczy antybiotykooporności bakterii w środowisku i wpływu na nie, w tym na zwierzęta – mówi dr Cholewińska, podkreślając, jak wielkim problemem, o którym stosunkowo niewiele się mówi, jest antybiotykooporność bakterii.

Przez podawanie antybiotyków zwierzętom hodowlanym bakterie się na nie uodparniają. Przy hodowli np. ryb antybiotyki dostają się do wody, do której dostęp mają inne zwierzęta i transfer opornych bakterii następuje dalej, a w efekcie kolejne się uodparniają. W ten sposób, między innymi, powstają superbakterie.

– Odporność bakterii na antybiotyki jest ogromna, jako naukowcy, musimy tworzyć coraz to nowsze leki. Najlepsze byłoby totalne ograniczenie ich stosowania, ale jest to często niemożliwe. Dlatego badam m.in. mikrobiom układu pokarmowego, który potrafi niesamowicie pobudzać układ odpornościowy. Jak u przeżuwaczy zadba się o ich mikrobiom do 3. i 4. miesiąca życia, staje się on na tyle stabilny, że zwierzęta potem znacznie rzadziej chorują, zarówno na choroby układu pokarmowego, jak i ogólnoukładowe – tłumaczy dr Paulina Cholewińska, opowiadając o tym, jak przedstawicielka brazylijskiego zespołu naukowego przyznała, że w Brazylii normą jest podawanie antybiotyku zapobiegawczo wszystkim zwierzętom, nawet tym zdrowym. Dlatego te badania są tak istotne.

Spytana o plany na przyszłość, dr Cholewińska śmieje się, mówiąc, że ma ich tyle, że trudno zliczyć. Przymierza się m.in. do opracowania mikrobiomu alpak. Są jednymi z jej ulubionych zwierząt, więc z przyjemnością się do tych badań przygotowuje. Chciałaby też nawiązać dłuższą współpracę z Politechniką Monachijską, by móc zgłębiać badania nad manipulacją biologiczną, czyli przeszczepami kału. Na własnej uczelni zaś dr Paulina Cholewińska skupia się na wspieraniu swoich studentów. – Stawiam na nich, bo są ogromną siłą i naszą przyszłością. Teraz robię z nimi np. wstępnie badania przeszczepu kału na szynszylach. Będziemy podawać liofilizat zdrowych szynszyli chorym, by je wspomóc. Moi studenci są dla mnie niezwykle ważni, staram się przekazać im całą swoją wiedzę i uczę ich wszystkiego co wiem, by mogli zmieniać świat na lepsze – podkreśla dr Cholewińska. 

is