Minu parimad sõbrad on mikroobid

Colorado Ülikooli Inimese mikrobioomi kursus haaras mind üleni endasse ja peale mahuka loengumaterjali on nüüd minu raamaturiiulil kursuse juhendaja prof. Rob Knighti, MD Martin Blaseri jt entusiastidest mikroobiteadlaste raamatud. Teema on lai ja Knighti labori kodulehel https://knightlab.ucsd.edu/wordpress/ on hulganisti lugemismaterjali ja viiteid. 
Praegusel puhastushulluse ajastul on antibootilised ainesed tablettide, puhastuskuuride, parsiiditõrje,  töödeldud toitude jms koostisosana meid surnuks puhastamas. Enne kui ma räägiksin pikemalt ja põhjalikumalt meie ja meie nähtamatute abiliste ja toetajate tohutust maailmast ja koostöövõimalustest RemedyWay Isetervendamise 19. märtsi seminaril (Hotell Euroopa konverentsikeskuses - Paadi 5, Tallinn), pakuksin sissejuhatuseks väga hea kokkuvõtte kõige olulisemast inimese mikrobioloogilisest maailmas: oma ala teadlastest, uuringutest ja suundadest, mille annab edasi samuti entusiasmiga nakatunud Michael Pollan oma artiklis:

Minu parimad sõbrad on mikroobid.

Michael Pollan on tuntud ja tunnustatud ajakirjandusprofessor California Ülikoolis, kes on kirjutanud toitumisega seotud raamatuid ja artikleid: A Food Rules: Eaters Manual (eesti k. Toidureeglid 2011), Omnivores Dilemma, In Defence of Food, Cooked: a Natural History of Transformation. Pollan oli ka mikrobioomi kursuse näidisõppevahendiks oma keha mikrobioomi kaardiga.

 

M. Pollan  kirjutab:

Ma võin teile öelda täpse kuupäeva, mil ma hakkasin iseendast mõtlema mitmuses – kui  superorganismist, mitte enam lihtsalt üksikindiviidist. See juhtus 07. märtsil.   Just sel päeval ma avasin oma e-kirjade postkasti ja leidsin sealt tohutu, arvutit undama paneva mahuga andmestiku, mis tuli Colorado Ülikooli (Boulderis) juures asuvast BioFrontiers Institute  laborist.  Labor oli analüüsinud minu mikrobioomi – täpsemalt siis geene, mis ei ole „minu“ geenid, vaid kuulusid mitmele sajale mikroobiliigile, kellega ma oma keha jagasin.  Need bakterid, mida on siis umbes 100 triljonit (triljon – 10¹²), elavad (ja surevad) just praegu minu naha pinnal, minu keelel ja sügaval minu soolestiku soppides. Just viimases kohas on neid kõige enam ja kaaludes ligikaudu kilogrammi, moodustavad nad meeletu kogukonna seni kaardistamata  alal. See on nagu läbiuurimata kõrb, mida teadlased alles püüavad hakata tundma õppima. 

Minu mikrobioomi kaardil olid nimetatud sajad bakteriliigid, mis nimetavad minu keha oma koduks.  Numbrid, mida esindasid mikroobide geenid, muudavad meid lihtsalt vaid kääbusteks. Tuleb välja, et me oleme vaid 10% inimesed: iga meie keha moodustava inimraku kohta tuleb ca 10 püsivat mikroobi – (sealhulgas kommensaalid -peamiselt kahjutud priileivasööjad) ja mutualistid (kellega meil on vastastikused kasulikud sidemed https://et.wikipedia.org/wiki/Mutualism) ja väga väike hulk patogeene. Me oleme geneetilise materjali kandjad ja sellest 99% on mikroobide oma. Ja välja tuleb midagi sellist, et see „teine genoom“ nagu seda sageli nimetatakse, mõjutab meie tervist sama palju ja arvatavalt isegi rohkem, kui need geenid, mida me pärime oma vanematelt.  Kuna meie päritud geenid on vähem-rohkem kindlalt paigas, siis oma teist genoomi saame me vormida ja isegi ümber kujundada. 

Justin Sonnenburg, Stanfordi mikrobioloog, märgib, et me peaksime inimkeha vaatlema kui „keerukat süsteemi, mis on optimeeritud mikroobidest elanike kasvule ja levikule.“ Korratused meie sisemises ökosüsteemis – mitmekesisuse hävinemine, või siis „valede“ mikroobide levimine ja kasv – võib viia meid ülekaaluni ja väga paljude krooniliste haigusteni ning samuti ka infektsioonideni. Teadlased kasutavad sõna „mikrobioota“ (varem kasutati selle sõna asemel rohkem „mikrofloora“, mis aga enam ei ole täpne), mis hõlmab endas kõiki kogukonnas olevaid mikroobe ja „mikrobioomi“, milleks on siis mikroobide kollektiivi geenid.

Meie organismi püsimikroobid mängivad olulist rolli ja on kriitilise tähtsusega meie immuunsüsteemi ülesehitamisel, aidates sel täpselt vahet teha, kes on vaenlane ja kes sõber ning ei lase süsteemil hulluks minna. Mõned teadlased usuvad, et Lääne ühiskonna häirivalt suur hulk autoimmuunseid haigusi on tekkinud meie kehade ja „vanade sõprade“ iidsete sidemete katkemisest. Me oleme lõhkunud oma kooselu mikroobidest sümbiontidega (Sümbioos (vanakreeka keelest σύν "koos" ja βίωσις "elamine") on eri liikidesse kuuluvate organismide (sümbiontide) vaheline kooselu). 

Need väited tunduvad üsnagi liialdatud ja tegelikult paljud mikrobioomi uurivad teadlased on väga ettevaatlikud, et mitte teha sama viga, mida tegid inimgenoomi uurijad 10 aastat tagasi, kui nad väitsid, et on rajal, mis kohe-kohe ravib terveks paljudest haigustest. Me ootame seda siiani!  Siiski see, kas teise genoomi tundmaõppimine toob haigustele ravi, sõltub sellest, mida me siiani oleme teada saanud – meie enesetunnetusest, sellest, kuidas me tervist defineerime ja meie üleüldisest suhtumisest bakteritesse. Ja nagu märkis hiljuti üks teadlaste grupp mikroobide ökoloogiat puudutavas artiklis, et inimese tervist tuleb nüüdsest vaadelda, kui inimesega seotud mikrobioomi kollektiivset omandit — see on kogukonna, mitte indiviidi ülesanne.

Selline paradigma nihe ei tule sugugi liiga kiiresti, kuna tsivilisatsioonina, oleme teadmatusest suurema osa sajandist, andnud oma parima, et hävitada inimesega seotud mikrobioom. Oleme moodustanud bakterite vastu mitmeid ühisrindeid, kusjuures eelkõige toitumine on see, mis kahjustab bakterite heaolu. Teadlased kõnelevad nüüd vaesunud „Lääne ühiskonna mikrobioomist“ ja tõstatavad küsimuse, kas ei tuleks alustada suuremat „ökoloogia taastamise“ projekti – ja taastada ei tule mitte vihmametsa ega  preeriat, vaid taastada tuleb normaalne kodune keskkond meie seedetraktis.  

Märtsis käis Michael Pollan külastamas seda teadusasutust ja neid teadlasi, kes tema mikrobioomi kaardistasid. Laborit juhib vibalik siilisoenguga 36 aastane bioloog Rob Knight.

Uus Meremaa päritolu teadlane tuli USAsse esmalt uurima invasiivseid liike, mis olid suureks probleemiks tema kodumaal. Knight teenis 24 aastasena Princetoni Ülikoolis välja oma PhD kraadi ökoloogias ja evolutsioonilises bioloogias. Edasi keskendas ta oma tähelepanu invasiivsetelt liikidelt nähtamatute kogukondade tegevuse uurimisele.  Knight on tuntust kogunud kui briljantne sekveneerimisandmete analüütik, kes oskab hämmastava täpsusega töötada masinate ja metoodikaga ning välja sõeluda tohutust infovoost vajalikud andmed, mis aitavad määrata iga üksiku mikroobi unikaalse geneetilise allkirja.  Selline talent on põhjustanud ka selle, et tema laborisse saadavad oma proovid väga paljud teadlased. Seetõttu võib Knight nime leida suuremas osas ses vallas tehtud uuringutest.  Pollan veetis siin kaks päeva ja nautis mitmeid eineid koos Rob Knighti ja tema kolleegidega, doktorantide ja kraadiõppuritega ning oli üsna jahmunud siinsest lauavestlusest. Pollan märgib: "Ma ei usu, et ma oleks kunagi varasemalt kuulnud õhtusöögilauas vesteldavat nii palju inimese väljaheidetest ja muust jämesoole sisust. Ma sain kuulda Knighti 16 kuud vana tütrest, kelle suurem osa mähkmetest annetati teadustööks ja tähelepanelikult läbi uuriti. Knight märkis, et ta võtab endalt ja elukaaslaselt proove kogu aeg."

Sellise ulatusliku perekondliku uurimuse tulemused on andnud meile teaduslikud tööd, millest nähtub perekonnas toimiv mikroobide kogukonna dünaamika. Andmed aitasid näha, et mikroobide kogukond paaril, kes jagavad ühist maja on sarnane. See omakorda näitab, et indiviidi mikrobioomi kujundab tema elukeskkond. Knight leidis samuti, et perekonnaga koos elav koer sulandub oma kogukonnaga igaühe nahale – oletatavasti läbi lakkumise ja paitamise. Üks uuringutest “Moving Pictures of the Human Microbiome,” (Inimese mikrobioomi liikuvad pildid) annab ülevaate päev-päevalt liikuva mikroobide kogukonna muutustest igas keha osas. Knight on teinud animatsiooni, mis näitab iga mikroobide kogukonna – soolestikus, nahal ja suus paikneva kogukonna -  suurt erinevust ühe inimese osas. St meie suus, nahal ja sooles olev bakterite kogukond erineb üksteisest kardinaalselt ja iga muudatus neis kogukondades toimub vaid kitsas vahemikus.

Knight ja tema kollegi laste mähkmetest võetud proovid näitavad hämmastavaid protsesse beebi soole mikrofloorast – ema kõhus olles on imik steriilses keskkonnas, peale sündi hakkavad mikroobide kolooniad last järk järgult katma. Protsess saab alguse pärast sündi, mil imiku eripära rõhutav mikroobide kogukond võtab koha sisse tema sooltes. Muutused ja kogukondade kasv tekib seejärel, kui tuleb üleminek tahkele toidule ja rinnast võõrutamisel. Kolmandaks eluaastaks on lapse sooltes koha sisse võtnud täiskasvanule omane mikroobide kogukond, mis esialgu sarnaneb tema vanemate omaga. 

Uuring beebide ja nende toitumise kohta annab meile nüüd ülevaate sellest, miks mikroobide kogukond on tervise seisukohast nii oluline. Varasemalt püüti lahendada müstilist probleemi ema rinnapiimaga. Aastaid olid toitumisteadlased segaduses asjaolust, et rinnapiim sisaldab teatud komplekssüsivesikuid – oligosahhariide – mille jaoks imikul ei olnud ensüüme. Evolutsiooniline teooria aga väidab, et iga ema rinnapiima komponent omab väärtust sündinud lapsele. Vastasel juhul  oleks looduslik valik selle aine, kui ebavajaliku eemaldanud. 

Nüüd tuleb välja, et need oligosahhariidid on siin selleks, et toita mitte last, vaid ühte kindlat soolestiku bakterit nimega Bifidobacterium infantis. See bakter on kohandunud ema rinnapiimas olevate oligosahhariidide lagundamisele ja ümbertöötlemisele. Kui kõik läheb hästi, siis bifidobacteria paljuneb ja hakkab domineerima ning koos sellega hoiab imiku tervena. Kuidas? Antud bakter hoiab ära teiste vähem kasulike või kahjulike bakterite leviku ja arengu ning mis kõige olulisem – ta kasvatab tervikliku epiteeliumi — soolestiku limaskesta, millel on täita kriitiline roll kaitsmaks meid infektsioonide ja põletike eest. 

“Ema piim, mis on ainus imetaja toit, mida looduslik valik on kohandanud, on kogu toitumise Rosetta kiviks“ märgib piima uuriv toitumisteadlane Bruce German California Ülikoolist. “Ja mida meile ütleb see, kui looduslik valik on toidu nö loonud – et see ei hoolitse mitte ainult lapse toitmise eest, vaid see toidab ka lapse soolestiku vajalikke baktereid.”

Kuid kuskohast saab keegi, kes ei ole kunagi maitsnud rinnapiima, kogu selle kasuliku  bifidobacteria kogukonna? Ema piim ei ole mitte steriilne, nagu seda kunagi arvati: see on mõlemat, nii „prebiootik“ – toit mikroobidele kui ka „probiootik“ – kasulike bakterite populatsioon, mida antakse kehale edasi. Mõned neist leiavad oma tee ema soolestikust piimanäärmetesse ja sealt edasi imikuni, kes sööb oma esimesi toidukordi. Ja kuna vähemalt siiani ei ole kunstpiima tootjad arvestanud neid teadmisi, siis ei ole pudelitoidul olevate laste sooled optimaalselt vajalike bakteritega täidetud – ei prebiootiliste oligosahhariidide ega ka probiootiliste bakterite osas. 

Enamik mikroobe, mis hõlmavad lapse esimesena, tulevad loomuliku sünnituse käigus – mis on väga mikroobiderikas protsess. Keisrilõige on aga üsna  steriilne, mille tõttu vagiina mikroobid sünnitusteedest lapseni ei ulatu. On leitud, et laps, kes omandab loomuliku sünni kaudu ema vagiina mikroobid on vähem vastuvõtlik allergiatele, astmale ja autoimmuunhaigustele, kui keisrilapsed, kes puutuvad esmalt kokku ema nahal oleva mikroobide kogukonnaga ja kelle immuunsüsteem ei pruugi seetõttu korralikult välja areneda.

 

Pollan vestles Catherine A. Lozupone´ga – mikrobioloogiga, kes oli Knighti laborist lahkumas, et seada Colorado Ülikoolis Denveris sisse enda oma. Tema uuris Pollani mikrobioomi ning võrdles seda teistega sh enda omaga. Lozupone oli 2012 aasta Nature´s avaldatud uuringu “Diversity, Stability and Resilience of the Human Gut Microbiota” peamine autor. Töö püüdis kindlaks määrata „normaalse“ ökosüsteemi tasandit ja seejärel uurida erinevaid faktoreid, mis seda taset mõjutasid.  Kuidas mõjutab meie mikroobe dieet? Antibiootikumid? Patogeenid? Kuidas kultuurilised traditsioonid? Tänaseks on parimaks lahenduseks proovide kogunemine erinevatelt kogukondadelt üle kogu maailma ja teadlased on sellega ka usinalt ametis. 

Suurem projekt on momendil „The American Gut Project“, mis loodab sekveneerida (sekveneerimine - järjestusanalüüs) kümnete tuhandete ameeriklaste mikroobide kogukondi; see aitab teadlastel leida seosed inimese elustiili, toitumisharjumuste, tervisliku seisundi ja mikroobide kogukonna ülesehitus vahel.

Joonis: BF – Aafrika külalapsed EU – euroopa lapsed

Põliselanike mikroobide kogukond ei paista silma mitte ainult suurema mitmekesisuse, vaid ka erinevate domineerivate esindajatega. Ameerika ja Euroopa soolestikud sisaldavad suurel hulgal bakteroide ja firmicute ning vähesel hulgal prevotella´t. Prevotella domineerib Aafrika põliselanike ja ameerika indiaanlaste hulgas. (Samas ei ole veel selge, kas kõrgem või madalam tase ühestki neist on hea või halb). Miks mikroobid on erinevad? On see toitumise tõttu - põliselanikel märgatavas koguses täisteraviljad, (mille puhul paistab domineerivat prevotella), kiudaine ja väga vähe liha. (Paljud firmicutes armastavad aminohappeid, seega neid saab olema palju, kui dieet sisaldab palju valku; bakteroidid metaboliseerivad süsivesikuid.) Läänes levinud kehvem mitmekesisus võib olla seotud meie liialdatud antibiootikumide tarvitamise tagajärg (nii tervishoiu süsteemis, kui ka toitumises), meie dieet, mis koosneb töödeldud toitudest (mis on siis puhastatud igasugustest bakteritest – nii headest kui pahadest), keskkonna toksiinid ja tunduvalt väiksem kokkupuude mikroobidega igapäevaelus.

“Põliskogukonnad veedavad palju aega väljas ja on suuremas kontaktis taimede ja pinnasega,“ märgib Lozupone. Teine teadlane, kes korjas näidiseid Malawis, ütles mulle, et „Mõnedes kultuurides kasvavad lapsed  kogukondlikena, neid antakse ühtedest kätest teistesse ja nii nad koguvad rutiinselt suurema mikrobioloogilise mitmekesisuse.“ Eraldiseisev väike perekond ei pruugi toetada mikroobide tervist. 

Kaks näitajat veel, mis köitis Pollani mikrobioomi uurinud teadlasi. Esiteks oli talvõrreldes keskmise Lääne elanikuga palju kõrgem mikrobioloogiline mitmekesisus, mida võib võtta komplimendina, kuigi Pollani nahal paiknev ekstravagantne mitmekesisus pani mõne teadlase kulmu kergitama. „Mees, kus sa oma kätega oled olnud?“ küsis Jeff Leach , kui ta vaatles proove. Tema naha bakterioloogia seostus taimede, mulla ja mõningast muret tekitanud loomade soolestiku omaga, mille Pollan   paneb aiatöö, komposti tegemise (ma hoian vihmausse) arvele, samuti kimchi fermenteerimise (hapendamise) ja toorpiimast juustu valmistamisele. Hapendatud toidud on täis mikroobe. 


Inimese mikrobioloogiline kogukond on paigas kolmandaks eluaastaks, mil kõikvõimalikud nišid ja nurgakesed on asustatud. See ei tähenda, et see kogukond ei võiks hiljem muutuda – võib küll aga mitte enam nii kergesti. Toitumise muutmine või loomulikult antibiootikumide tarbimine võib tuua olemasolevas populatsioonis nihkeid ning osad bakterid võivad hakata vohama ja teised kiduda. Kas uued liigid võiksid omale koha leida? Jah, kuid ainult juhul kui mingi korratuse – näiteks antibiootikumide -  tagajärjel vabaneb pisiavalt ruumi. Samuti nagu iga valmis ökosüsteem, nii ka meie mikroobide oma, osutab tugevat vastupanu uute tulijate suhtes. 

Enamiku oma mikroobe korjad sa üles oma vanematelt, kuid teised ümbritsevast keskkonnast. Stanfordi mikrobioloog Stanley Falkow märgib oma õpilastele: „Maailm on kaetud õhukese fekaalide kihiga.“ Uued sekveneerimismeetodid on seda kinnitanud: Kas te teadsite, et majas leiduv tolm sisaldab märkimisväärses koguses fekaalide koostisosi? Või siis see – iga kord, kui peale WC käimist lasta vett, siis osad koostisosad aurustuvad õhku? Knight´i labor on sekveneerinud baktereid hambaharjades. Selle uudisega tuldi välja hommikusöögilauas ja kuigi Pollan ei küsinud üksikasju, sai ta need ikkagi, Knight´i kolleeg ütles: „Sa peaksid hoidma oma hambaharja vähemalt 1,8 m kaugusel WC potist.“

Mõned teadlased selles valdkonnas on laenanud mõiste „ökosüsteemi teenused“, et kataloogida kõik need asjad, mida mikrobioloogiline kogukond meie heaks teeb. Nende teenuste loetelu on väga muljetavaldav ja tähelepanuväärselt mitmekülgne. “Vastupanu sissetungijatele” on üks neist. Meie resistentsed mikroobid teevad palju tööd, et hoida eemal patogeene ja takistada neil leidmaks kuskil sobivat nišši. See seletab meile, miks mõned inimesed saavad teatud toidust toidumürgituse aga teised sama einet tarbinud inimestel ei ole mingeid haiguse sümptomeid.

Seedesüsteemi bakteritel on oma roll selliste substantside tootmisel nagu: neurotransmitterid (sealhulgas serotoniin); ensüümid ja vitamiinid (eriti B grupi ja K vitamiinid) ning teised hädavajalikud toitained (sealhulgas olulised aminohapped ja lühikese ahelaga rasvhapped);  ja veel teisigi signaalmolekule, et suhelda ja mõjutada ainevahetuse ning immuunsüsteemi. Mõned neist toodetavatest komponentidest mängivad oma osa meie stressitaseme reguleerimisel ja isegi temperamendi puhul. Väljend „mõtleme kõhu kaudu“ võib omada palju suuremat tähendust, kui me arvanud oleme.

Teine meie tervisele kriitilise tähtsusega ökosüsteemi teenus on mikroobide vahetu suhe immuunsüsteemiga. Michael Fischbach California Ülikoolist märgib: “Me oleme harjunud mõtlema, et immuunsüsteem on lihtsalt sirgjooneline. Bakterid on aga see immuunsüsteemi teine ise, millega tuleb arvestada. Immuunsüsteemi töö paistab olevat palju rohkem komplitseeritud ja nüansirohkem, kuna see arvestab meie mutualistide ehk resistentsete bakteritega, kui iseendaga. Tulevikus me tõenäoliselt ei nimetagi seda enam immuunsüsteemiks, vaid mikrobioloogiliseks koostoimimise süsteemiks.“ Immuunsüsteemi ja toimiva mikroobide kogukonna vahelise koostöö puudumine võibki seletada Lääne ühiskonna plahvatuslikku autoimmuunhaiguste kasvu. 

Miks me ei ole välja arendanud oma enda süsteeme, et neid eluks hädavajalikke funktsioone täita? Miks me oleme kogu selle töö jätnud käputäiele mikroobidele? Üks teooria ütleb, et mikroobid arenevad meist palju kiiremini (mõnedel juhtudel tekib uss generatsioon iga 20 minuti järel), nad suudavad reageerida keskkonna muudatustele – nii ohtudele, kui võimalustele – palju kiiremini ja osavamalt, kui meie.  Oivaliselt reaktiivsete ja kohanemisvõimelistena suudavad bakterid üksteisega vahetada geene ja DNA tükikesi. Selline mitmekülgsus on eriti teretulnud, kui keskkonda ilmub uus toksiin või toiduallikas. Mikrobioom tuleb kärmelt välja täpselt õige geeniga, mis on vajalik võitlemiseks – või selle ära söömiseks. Ühes hiljutises uuringus leidsid teadlased, et Jaapanlaste seedekulgla levinuim mikroob on omandanud geeni merebakteritelt, mis lubab Jaapanlastel seedida merevetikaid, mida meie nii hästi ei seedi. 

Selline plastilisus aitab meie küllaltki jäigal genoomil oma haaret laiendada ning annab meile juurdepääsu tohutule biokeemiliste trikkide maailmale, milleni meil endil ei ole vaja ulatuda.  Atlanta Haiguste Kontrolli- ja Ennetuskeskuse (Centers for Disease Control and Prevention in Atlanta) toitumisteadlane ja epidemioloog Joel Kimmons märgib: “Bakterioloogia meie seedekulglas jälgib lakkamatult keskkonda ja reageerib sellele. Nemad on muutuva maailma mikrobioloogiline peegel. Ja kuna nad suudavad areneda nii kiiresti, siis nad aitavad meie kehadel tulla toime keskkonna muudatustega.“ 

Käputäis mikrobiolooge on alustanud häirekella löömist selles osas, mis puudutab meie tsivilisatsiooni teadmatusest tulenevat inimmikrobioomi hävitamist ja sellest tulenevaid tagajärgi. Oluliseimad mikroobidest võivad juba olla välja surnud ja seda enne veel, kui me oleme leidnud võimaluse neid tundma õppida või aru saada sellest, mida nad suudaksid meie heaks teha.

Et saada aimu sellest, mida me oleme kaotanud, reisis New York Ülikooli Venetsueela päritolu mikrobioloog María Gloria Dominguez-Bello Amazonase kaugematesse nurkadesse, et korjata näidiseid kütt-korilastelt, kellel on olnud Lääne tsivilisatsiooni ja –meditsiiniga väga vähe kokkupuuteid. Dominguez-Bello märgib: “Me tahtsime näha, milline oli inimese mikrobioom enne antibiootikume, enne töödeldud toitu, enne meditsiinilist sünnitust. Neid proove tuleb kaaluda kulla kaaluga.“ 

Üks bakteritest, mis on tavaline mitte-Lääne inimestel, kuid harv meil, on korgitseri kujuline maos elutsev Helicobacter pylori. Dominguez-Bello’s abikaasa New York Ülikooli arst ja mikrobioloog Martin Blaser on uurinud  H. Pylori´t alates 1980 aastate keskpaigast ning on veendunud, et see on väljasuremisohus bakter ja me võime tema väljasuremist ühel päeval veel kibedalt kahetseda. Arvestades „puuduliku mikrobioomi hüpoteesi“, sõltume me Helico Pylori taolistest bakteritest, kes reguleerivad paljusid meie ainevahetuse ja immuunsüsteemi funktsioone ning nende bakterite kadumine põhjustab nende süsteemide  korratuse. Kadu on kumulatiivne ja Blaser märgib: “Iga põlvkond saab endaga kaasa järjest vähem mikroobe – Lääne ühiskonna mikrobioom on järk järgult vaesunud“. 

Blaser nimetab H. pylorit „plakatilapseks“ (poster child on väljend, mida kasutatakse haige või kahjustatud lapse pildi kohta, mida rahakogumis- ja annetuskampaaniad lisavad oma plakatitele ja sõnumitele) kaduma läinud bakterite reas ning ütleb, et meditsiin on püüdnud seda bakterit välja suretada alates 1983 aastast, mil Austraalia teadlased avaldasid, et nimetatud bakter on süüdi haavandtõves ning samuti seostati H. Pylorit maovähiga.  Kuid H. Pylori on oma olemuselt väga keeruka iseloomuga, kogu mikrobioloogilise spektrumi headus ja kurjus on veeretatud ühte bakterisse. Teadlased on õppinud, et H. Pylori mängib ka olulist rolli maohappe reguleerimisel.  Eeldatavalt teeb ta seda selleks, et muuta oma eelistatud elupaik ebasobivaks võistlevatele sissetungijatele, kuid inimesele võib see olla kasulik. Inimesed ilma H. Pylorita võivad mitte saada haavandit, kuid nad kannatavad rohkem refluksi all. Kui refluks jääb välja ravimata, viib see   Barreti metaplaasiani (Barreti söögitoru) ning ka teatud tüüpi söögitoru vähini, mille juhtumite arv on tohutult kasvanud Läänes ajal, mil H.  Pylori on kadunud. 

Pärast teatud ajujahti refluksile nõudis Pollani arst, et ta teeks läbi endoskoopia. Leti, et nagu enamikul ameeriklastel, ei sisalda ka Pollani magu  H. Pylorit. Gastroenteroloog oli rahul, kuid peale vestlust Martin Blaseriga, ei tundunud see enam nii tore, kuna H. Pylori teeb ka palju head. Mikroob on seotud immuunsüsteemiga ja rahustab reaktsiooni põletikule viisil, mis teenib meie huve – aitab säilitada rahu – ka meie endi oma. Rahustav efekt immuunsüsteemile võib selgitada seda, miks neil kogukondadel, kellel on H. Pylori säilunud, on vähem astmat ja allergiaid. Blaseri labor on leidnud ka, et H. Pylori  mängib olulist rolli inimese ainevahetuses, kus ta reguleerib isu tekitavat hormooni greliin. „Kui magu on tühi, toodetakse palju greliini, keemilist signaali ajule, et ergutada söömist,“ ütleb Blaser ja märgib veel: „Kui on küllalt söödud, siis maos greliini tootmine lõpetatakse ja inimene tunneb küllastust.“ H. Pylori kadumine on seotud sellega, et inimesel küllastust ei teki ja see aitab kaasa ülekaalu tekkele.

Blaser muretseb kõige enam kahjude pärast, mida tekitavad mikrobioomile antibiootikumid, isegi väga väikestes kogustes – ja see mõjutab eelkõige immuunsüsteemi ja kehakaalu.“Põllumehed on rohkem, kui 60 aasta vältel läbi viimas suurepärast eksperimenti. Andes loomadele subterapeutilistes kogustes antibiootikume, et nende kaal tõuseks kiiremini“. Blaser küsib: “Kas me ei tee sama oma lastega?” Lääne ühiskonna lapsed saavad enne 18 eluaastat 10-20 antibiootikumi kuuri. Teadlased on leidnud antibiootikumide jääke lihast, piimast ja pinnaveelt. Kloori kasutatakse kõikjal alates lehtsalati pesust kuni kätepesuni välja. „See on muidugi antimikroobne!“ Lisab Blaser:  “Ja loomulikult toob see meile ka kasu, kuid me peame küsima – mida see teeb meie mikrobioomile?“ Keegi ei eita antibiootikumide kasu tsivilisatsioonile – see on aidanud meil üle saada mitmetest infektsioonilistest haigustest ja tõstnud meie eluiga. Kuid nagu igas sõjas, toob sõda bakterite vastu kaasa mõned täiesti ootamatud tagajärjed.

Üks jahmatamapanevaid asjaolusid Pollani mikrobioomi sekveneerimise juures oli ühekordse antibiootikumi kuuri mõju. Hambaarst kirjutas  välja Amoxilliini kuuri, kui ennetava abinõu suukirurgia puhul. (ilma antibiootikumideta võib operatsioon olla palju ohtlikum.)  Nädala jooksul, Pollani muljet avaldav mitte-Läänelik  mikrobioloogiline mitmekesisus seedekulglas langes järsult ja hakkas välja nägema nagu Ameerika keskmine. Prevotella kadus samuti ja asendus Läänes rohkem levinud bakteroididega ning toimus ärevustekitav plahvatuslik kasv proteobakterite osa – hõimkond, mis sisaldab endas patogeense iseloomuga liike nagu E. coli ja salmonella. See, mis enne tundus üsna tervislik ja mitmekesine seedekulgla, muutus nüüd mikrobioomi jälgivate mikrobioloogide arvates murettekitavaks keskkonnaks.

“Sinu E. coli vohamine on lihtsalt jube,” märkis Pollanile Cornelli Ülikooli mikrobioloog Ruth Ley, kelle uurimisvaldkonnaks on mikrobioomi mõju ülekaalule. “Kui me paneksime sinu proovi nüüd mikroobivabale hiirele, siis ma vean kihla, et ta saab põletiku.“ No suurepärane. Just oli Pollan  hakanud enda mikrobioomist mõtlema kui suurepärasest, mis sobiks doonorluseks, kui järsku muutus see hiirt haigeks tegevaks. Ta tunis suurt kergendust, kui leidis, et seedekulgla mikroobide kogukond hakkab taastuma ja sarnanema endisega. Kuigi on olemas uuring, mis näitab, et kui samale objektile antakse teinegi antibiootikumi kuur, siis taastumine on ühekordse kuuriga võrreldes väiksem. 

Mõned teadlased, keda Pollan intervjueeris, olid väga mures selles osas, kuidas mõjutab Lääne dieet seedekulgla mikrobioomi. Osad teadlased on mures toidu antimikroobse toime pärast; teised muretsevad toidu steriilsuse pärast. Enamik on nõus sellega, et Lääne dieedi kiudaine vähesus on mikrobioomile kahjulik. Osad väljendavad oma muret töödeldud toidus olevate lisaainete osas, millest mitmeid on juba uuritud mikrobioomile avaldava mõju osas. Nature avaldas Stanfordi Ülikooli mikrobioloogi Justin Sonnenburg artikli “Consumption of hyperhygienic, mass-produced, highly processed and calorie-dense foods is testing how rapidly the microbiota of individuals in industrialized countries can adapt.” (Hüperhügieeniliste, ülitöödeldud kaloririkaste toitude tarbimine ja see kui kiiresti tööstusriikide inimeste mikrobioom suudab kohanduda). Sonnenburg mainib oma muret, et mitmeid geene on raskem leida, kuna mikrobioomi mitmekesisus langeb.

Catherine Lozupone Colorado Ülikoolist ja Georgia Ülikooli immunoloog Andrew Gewirtz juhtisid minu tähelepanu emulgaatoritele, mis on muutunud töödeldud toitude tavapäraseks koostisosaks. Emulgaatoriteks on näiteks letsitiin, datem, CMC ja polüsorbaat 80. Gewirtz´i labor on teinud uuringuid, mis näitavad, et detergendile (pesuainele) sarnanevad ained võivad kahjustada limaskesta – soolte seina kaitsekihti – mis viib omakorda lekete ja põletikeni.

Üks lähenemine pakub, et põletik algab soolestiku mikrofloora korratusega ja seda just suure tähtsusega sooleseinte limaskestadel. See nn sisemine nahk – mille kogupindala on küllaltki suur – vahendab meie suhteid välismaailmaga. Meie eluajal läbib seedekulglat 50 tonni toitu. Mikrofloora  hoiab limaskesta tervena: mõned bakterid nagu näiteks bifidobacteria ja Lactobacillus plantarum (tavaline hapendatud aedviljades) on eriti toetavad. Just need ja ka teised soolestiku bakterid panustavad limaskesta tervisesse teda toites. Erinevalt teistest organitest, mis saavad oma toitu vereringest, on jämesoole epiteelrakud kasutamas lühikese ahelaga rasvhappeid, mis on soolebakterite poolt taimse kiudaine fermenteerimisel tekkivad kõrvalproduktid.

Kui limaskest sooleseintel ei saa piisavalt toitu, siis see muutub kergemini läbitavaks ja võimaldab valedel bakteritel, endotoksiinidel – mis on teatud bakterite toksilised jääkained – ja valkudel tungida läbi seina vereringesse, põhjustades sealjuures  immuunsüsteemi reageerimise. See toob endaga kaasa väikese põletiku, mis mõjutab kogu keha ja võib viia teatud aja jooksul metaboolse sündroomini ning sellega seotud krooniliste haigusteni. 

Pollani esimeseks reaktsiooniks peale kogu seda infot, oli soov kohe midagi teha, midagi muuta, toetada oma mikrobioomi tervist. Kuid enamik intervjueeritud teadlasi olid väga tõrksad andmaks mingeid soovitusi; nad ütlesid, et on veel liiga vara, nad ei tea veel piisavalt. Teatud osa sellest kõhklusest tuleneb arusaadavast ettevaatlikkusest.  Mikrobioomi uurijad ei taha anda välja liigseid lubadusi, nii nagu seda omal ajal tegid geneetikud. Nad on mures ka selle üle, et võivad tahtmatult anda tuge meeletule prebiootikumide ja probiootikumide müügikampaaniatele, mis on võtnud juba šarlatanluse vormid: probiootikume pakutakse juba praegu välja imerohuna, ehkki pole üldse veel täpselt teada, mida need oletatavalt kasulikud bakterid meie jaoks teevad või kuidas nad teevad seda, mida nad teevad. On uuringuid, mis osundavad, et mõned probiootikumid võivad olla efektiivsed mitmel moel: moduleerides immuunsüsteemi; alandades allergilist reaktsiooni, lühendades ja vähendades külmetuse nähtusid lastel; leevendades kõhulahtisust ja ärritatud soole sündroomi; parandades limaskesta funktsioneerimist. Probleem on selles, et probiootikumide turg on suuresti reguleerimata, on võimatu teada mida, kui üldse, sa saad, kui ostad „probiootilise“ toote. Üks uuring testis 14 turul olevat probiootikumi ja leidis, et ainult üks sisaldas pakendil lubatud koosluse. 

Kui küsiti Jeffrey Gordonilt - teadlaselt, kes on vaatamas kaugele üle horisondi, a la „tee-ise“ mikrobioomi majandamise soovitust, märkis ta, et ootab seda päeva: „mil inimesed suudavad kultiveerida seda imekaunist aeda, mis on nii oluline meie tervisele ja heaolule“ — kuid selle päeva kättejõudmine vajab palju enam teadust.“ Seega ta keeldus andmast vastavaid aiandusnippe või toitumisalaseid soovitusi.“Meil tuleks oma ootusi ohjeldada.“

Paraku oli Pollan. Seega jättis ta  teadlastelt soovituste küsimise ja hakkas neilt uurima, mida nad ise on muutnud nende uute teadmiste ja uurimuste tulemusena. Küsis, kas nad on muutnud oma toitumisharjumusi ja elustiili – enamik neist oli. Nad olid väga tähelepanelikud ja võtsid vähem antibiootikume ning ei andnud neid enam kergelt ka lastele. Osad rääkisid, et nad võtavad lõdvemalt oma kodu puhastamist kemikaalidega, julgustavad lapsi mängima õues pori ja loomadega. Paljud uurijad olid elimineerinud või oluliselt vähendanud töödeldud toitude tarbimist, kas siis kiudaine vähesuse või lisaainete olemasolu tõttu. Üldiselt nad ei panustanud probiootikumide võtmisele, ainult üksikud kasutasid neid; rohkem tarbiti prebiootikumina toitu, mis toidab häid baktereid. Osad, nende hulgas ka Justin Sonnenburg, märkisid, et olid lisanud hapendatud toidud (probiootikumi) oma menüüsse: hapukapsas, kimchi, jogurt. Need toidud sisaldavad suure hulga probiootilisi baktereid L. plantarum ja bifidobacteria. Kuna enamik probiootilisi baktereid ei jää alaliselt soolestikku, on tõendeid, et nad suudavad püsikogukonnale märgi maha jätta ja vahel muudavad püsielanike geeniekspressiooni – vahel stimuleerivad või rahustavad immuunsüsteemi vastust. 

Kuidas oleks suurendada meie endi ja bakterite vahelist kokkupuudet? Sonnenburg vastab: „Oleks põhjust oma dieet muuta räpasemaks.“ Siiski ei ole arukas soovitada inimestele mitte pesta oma toiduaineid pestitsiide täis maailmas. Sonnenburg kirjutab: „Mina näen seda kui tulude-kulude analüüsi.  Suurem kokkupuude keskkondlike mikroobidega langetab Läänes levinud haigustesse jäämist, kuid tõuseb ka kokkupuude patogeenidega. Igal juhul on käesoleval ajal kulude (ehk kahjude) pool tõusmas, kuna hirmutav antibiootikumidele resistentsete bakterite probleem levib.” Seega pese oma käsi olukorras, kus on kokkupuude patogeenide või toksiliste kemikaalidega aga võib-olla mitte siis, kui sa lihtsalt paitad oma koera. „Toidu vaatevinklist lähtuvalt arvan, et hapendatud toidu söömine on üheks vastuseks – toidu mittepesemise asemel, kui see just ei tule sinu enda aiast. 

Koos oma mikrobioloogist naise Ericaga peab Sonnenburg Stanfordis gnotobiootiliste hiirte kolooniat ning jälgib, kuidas nende mikrofloorale mõjub Lääne dieet.  (Kiudaine eemaldamine vähendab mitmekesisust, kuid see on taastuva mõjuga. ) Ta on amatöörpagar ja tema juures laboris rääkisime täisteraviljade kasulikkusest. 

Sonnenburg ütleb: “Kiudaine ei ole üksiktoitaine,”  selle kohta, miks kiudaine toidulisandid ei saa olla maagiliseks lahenduseks. „Olemas on sadu erinevaid polüsahhariide (liitsüsivesikud, seal hulgas kiudaine) taimedes ja erinevad mikroobid armastavad erinevaid palasid.“ Selleks, et tõsta kiudaine sisaldust, on toiduainetööstus lisanud sadadele oma toodetele suures koguses polüsahhariidi nimega inuliin – kuid see on ainult üks (sageli saadud siguri juurest) paljudest ja seetõttu on kasulik vaid ainult piiratud arvuga mikroobidele. Sonnenburg esitab argumente, mis toetavad erinevaid täisteravilju ja mitmekesist taimede valikut nii puu- kui ka aedviljade hulgast: “Kõige ohutum viis oma mikroobide mitmekesisuse tõstmiseks on süüa valikut erinevatest polüsahhariididest.“

Tema soovitused jooksevad kokku Pittsburghi Ülikooli gastroenteroloogi Stephen O´Keefe omadega: “Lääne dieedi suureks probleemiks on see, et see ei toida soolestikku, vaid ainult seedetrakti ülemist osa. Kõik toit on töödeldud nii, et see kergelt imenduks ja midagi ei jäeta alumisele seedetraktile. Samas on välja tulnud, et tervise üks aluseid on fermenteerimine, mis toimub jämesooles.“ Ja fermenteerimisprotsessile kaasaaitamise võtmeks on tarbida palju taimi koos nendes oleva erinevat tüüpi kiudainega sh resistentset tärklist (mida on leitud banaanides, kaeras, ubades); lahustuvat kiudainet (puuviljades, sibulates, juurviljades, pähklites) ja lahustumatut kiudainet (täisteraviljades eriti kliides ja avokaadodes).“ 

Koos oma dieediga, mis on täis kiirelt imenduvat suhkrut ja rasva, toidame me ainult ühte auku ja jätame triljonid ilma nende lemmiktoidust: liitsüsivesikutest ja fermenteeritavatest kiudainetest.

Sellest lähtepunktist vaadatuna, hakkad nägema toitu uues valguses ja Pollan hakkasin märkama, kuidas osta ja valmistada toitu nii, et meeles pidada mikrobioomi – parim on toita fermenteerimist sooltes. Mida vähem on toit töödeldud, seda rohkem sellest jõuab turvaliselt läbi seedetrakti mikrofloora aplasse haardesse. Al dente pasta, näiteks toidab meie mikroobe rohkem, kui pehme pasta; steel-cut ehk paariks-kolmeks tükiks lõigatud kaeraterad on paremad, kui lapikuks surutud kaerahelbed; toored või kergelt kuumutatud aedviljad pakuvad bakteritele palju enam, kui ülekeedetud viljad jne. Siin on toidust mõtlemine kui kaks ühes – üheaegselt nii vanal, kui ka uuel moel: see näitab, et kõik kalorid ei ole võrdsed ja see on toidu struktuur ning valmistamise viis, mis loeb sama palju, kui selle toitaineline sisaldus.  

Olles hiljuti omale selgeks teinud mõningad välised hapendamise saladused — leib ja kimchi ja õlu — teame  siiski veel vähe sellest maagilisest protsessist.  Sa sõltud mikroobidest ja nüüd tuleb teha oma parim, et nende huvid enda omadega ühitada. Seda teed peamiselt neile meeldivat toitu andes – head „väetist“ pakkudes. Kuid protsessi absoluutset kontrolli ei maksa loota. See on pigem nagu aiandus, mitte nagu valitsemine.

Edukas aednik on alati teadnud, et ta ei pea olema maateaduste doktor, et aia elustik hästi toimiks. Sa pead lihtsalt teadma, mis talle meeldib süüa – põhiliselt orgaanilist materjali – ja kuidas põhiliselt ühitada oma huvid taimede ja mikroobide omaga. Aednik avastab samuti, et kui patogeenid ja kahjurid ilmuvad, siis keemilised lahendused „töötavad“ st lahendatakse  probleem kiirelt, kuid pikas perspektiivis kannatab nii pinnas, kui ka kogu aia üldine tervis. Soov saavutada absoluutne kontroll viib ettenägematute probleemideni.

Mulle näib, et seal, kus me praegu oleme, on meil küllaldaselt, kui me omame respekti meie mikrobioomi - elust kihava kogukonna ees. Me ei tea veel paljut, kuid siiski piisavalt, et hakata nende eest paremini hoolitsema. Meil on päris hea ettekujutus sellest, mis neile meeldib ja sellest, mida teevad tugevad kemikaalid. Ehk me teame kõike, mida on vaja teada ehk teiste sõnadega – alustame vaikselt ja rahulikult, et hoida korras seda tõrksat sisemist aeda.