Doc. RNDr. Ivan Rychlík, Ph.D. z Výzkumného ústavu veterinárního lékařství zkoumá bakterie ve střevech zvířat i lidí už dlouhá léta. Patří navíc k těm málo českých vědců, který se nespokojil jen s publikováním v prestižních časopisech, ale  podařilo se mu své poznání i zhmotnit do konkrétního produktu, který umožňuje snížit podávání antibiotik v kuřecích chovech. Překlenul ono pověstné údolí smrti mezi vědou a praxí.

Vaším dlouhodobým tématem je výzkum bakterií ve střevech drůbeže a prasat. Co vlastně věda o tomto problému ví, co je stále nejasné a proč je to pro lidi tak důležité vědět?

Přestože se význam střevní mikroflóry pro své hostitele někdy až přeceňuje, bakteriální mikroflóra svým hostitelům skutečně přináší mnoho pozitivního a občas i negativního. Jen si každý představte, jak se vám změní život, když se dočasně stane součástí vaši střevní mikroflóry salmonela. Přestože to je mírně nadnesený příklad, může být použitelný pro uvedení do celého problému. U lidí byly publikovány studie, že mikroflóra o specifickém složení se vyskytuje u lidí s nadváhou, autistů nebo pacientů s rakovinou tlustého střeva. Přestože nelze s jistotou říci, co je v takových případech příčina a co důsledek, i taková primární pozorování stojí za další výzkum. Významně odlišný rozvoj střevní mikroflóry je u novorozenců, kteří přišli na svět normální vaginální cestou a kteří spatřili světlo světa císařským řezem. Děti narozené přirozeným způsobem jsou již v průběhu porodu inokulovány baktériemi z porodních cest i trávicího traktu matky. Bezprostřední osídlení správnou mikroflóru u dětí po císařském řezu chybí, a ty jsou v pozdějším věku náchylnější k výskytu různých typů alergií. Paralelu s císařským řezem pak lze použít i pro drůbež v komerční produkci. Veškerá komerční kuřata se líhnou v líhních a nikdy se nedostanou do kontaktu se slepicí-matkou. Tedy chybí jim zdroj přirozené drůbež-adaptované mikroflóry. Přitom se po desítky let ví, že kuřata okamžitě osídlená mikroflórou dospělé skladby jsou významně odolnější před infekcí salmonelami. Tady vidíme velký a volný prostor pro využití poznatků problém-orientovaného výzkumu.

Vy jste na některé otázky střevní mikroflóry u hospodářských zvířat odpověď našel. Jaká má střevní mikroflóra zvířat specifika?

U hospodářských zvířat do celého systému vstupuje další skutečnost, a sice původní druhy těch domestikovaných byly v průběhu miliónů let evoluce adaptovány na odlišné podmínky, než jaké jim poskytujeme v komerční produkci dnes. Prostředí je charakteristické větší koncentrací zvířat na menší ploše, u nosnic vytváříme velká jednopohlavní hejna. Drůbež je obecně velmi specifický příklad, kdy se vylíhlá kuřata nikdy nedostanou do kontaktu s dospělými slepicemi. Přirozený přenos mikroflóry z rodičů na potomky je tak zcela přerušen a osídlování trávicího traktu kuřat po vylíhnutí je  závislé pouze na zdrojích v prostředí, které mohou, ale nemusí mít vhodné složení. Přitom pokud by se kuřata vylíhla v hnízdě v kontaktu s dospělou slepicí, od prvních okamžiků by byla osídlována mikroflórou matky a byla by výrazně odolnější proti běžným infekcím. Jakmile si tohle uvědomíte až do úplné podstaty, začnete sestavovat nejprve jednoduché experimenty, ve kterých odchováváte kuřata s a bez kontaktu s dospělou slepicí a porovnáte složení střevní mikroflóry u obou skupin kuřat. Zjistíte rozdíly, které jsou poměrně rozsáhlé, ale pozor, nesmíte skončit prostou publikací. To by byla skoro zbytečná práce, a určitě by to byla chyba a škoda. Musíte si uvědomit, že baktérie, které slepice předává kuřatům a které chybí ve střevní mikroflóře kuřat v komerční produkci, chcete v čistých kulturách. Protože když je máte v čistých kulturách, můžete celý projekt uzavřít tím, že začnete jednodenní kuřata osídlovat nejprve jednotlivými čistými kulturami, a vzápětí jejich definovanými směsmi. Pak se kromě publikací v mezinárodních časopisech začínáte blížit i něčemu, co má obecný smysl – sestavit nové typy probiotických preparátů, podle výsledků původního vlastního výzkumu. Pak vám i vyjde, že laktobacily sice lze jako prospěšné baktérie použít, nikoli však polykáním tablet s lyofylizovanými kulturami laktobacilů. Takto laktobacily jako probiotika nefungují.

U prasat je sice situace ve smyslu kontaktu mezi rodiči a potomky normální, avšak všimli jsme si jiné skutečnosti. Dospělá prasata, a tedy i prasnice, mají mikroflóru přizpůsobenou jejich komplexní potravě. Významnou roli v ní hrají baktérie rodu Prevotella a velmi minoritní roli pak zástupci blízce příbuzného rodu Bacteroides. Mikroflóra sajících selat však má odlišné složení a je typická minimálním zastoupením baktérií rodu Prevotella a naopak dominancí Bacteroides. Prasnice tak mohou fungovat jako nedostatečný zdroj baktérií, které jsou vyžadovány pro správnou funkci trávicího traktu selat, která pak jsou náchylnější k infekcím např. Clostridium difficile.

Laktobacilová probiotika nefungují ani u lidí? To asi většina z nás běžných zákazníků lékáren neví. Co si myslíte tedy, že máme pro svoji rovnováhu střev udělat?

Pokud bych měl odpovědět naprosto precizně, pak musím říci, že nevím, protože u lidí jsme něco takového netestovali. Pokud ale mohu extrapolovat na základě našich experimentů u kuřat nebo prasat, pak by i pro lidi byla odpověď záporná. Pokud jsme kuřatům nebo selatům podali jednorázově živé kultury různých druhů laktobacilů, nikdy jsme nedosáhli trvalého osídlení trávicího traktu použitými kulturami. Proč je tomu tak je dáno celkovou ekologií a cirkulací laktobacilů v prostředí. Lidé, prasata i drůbež se stejně přizpůsobili skutečnosti, že laktobacily jsou běžně a v dostatečném množství přítomny v prostředí, v jogurtech, kvašených produktech, na ovoci a podobném typu potravin. Laktobacily jsou tak permanentně doplňovány do našeho trávicího traktu což recipročně nevyvolalo u laktobacilů selekci takových vlastností, které by jim po první možné inokulaci umožňovaly trvale kolonizovat trávicí trakt. Takové adaptace pozorujeme u jiných bakteriálních druhů.

Ale ještě zpět k lékárnám. Nevylučuji, že opakované požívání tablet dvakrát denně způsobí určitý efekt. Ten však opravdu není způsobený trvalou kolonizací trávicího traktu laktobacily z preparátu, ale jejich trvalým přísunem do systému podobně jako u jiných tablet s neživým obsahem. Po ukončení suplementace laktobacilových probiotik jejich jakýkoli další efekt vyprchá do 24 hodin. Laktobacily opravdu trvale nekolonizují trávicí trakt. Z tohoto pohledu je vhodnější a levnější konzumace jogurtů s živými kulturami laktobacilů nebo jakýchkoli potravin po mléčném kvašení.

Zaujalo mne, že jste zkoumal i zvířata, která nemají zřejmý hospodářský význam např. tučňáky.  Proč jste se do toho pustil a na co jste přišel?

V naší laboratoři se zabýváme hlavně mikroflórou drůbeže a o něco méně intenzivně i mikroflórou prasat. Všechny ostatní typy zpracovaných vzorků co do absolutních počtů tvoří naprostou minoritu. Vzorky ostatních biologických druhů nikdy nesbíráme sami, ale dostáváme je z partnerských pracovišť v rámci spoluprací. Takto jsme se dostali ke vzorkům trusu tučňáků posbíraných přímo na Antarktidě pracovníky polární stanice Masarykovy univerzity. Podobným způsobem jsme analyzovali skladbu střevní mikroflóry autistických dětí nebo pacientů po infekci koronavirem. Protože technický postup zpracování vzorků trusu na skladbu bakteriální mikroflóry je univerzální, dalším kolegům jsme zpracovávali vzorky od krocanů, myší, psů, koní, skotu nebo pstruhů. Jednotlivě jsme se dostali i ke vzorkům zvířat ze zoologických zahrad jako je tygr nebo rys.

Výsledky našich necílových druhů se zevrubným komentářem postupujeme zpět jejich majitelům. Ale čas od času si pro sebe výpočetně zpracujeme vzorky různých hostitelů dohromady. A najednou se dostanete do jiného, nečekaného světa. Zjistíte, které druhy se podobně vyskytují u člověka, prasat i drůbeže. A když začnete uvažovat o probioticích, tak si uvědomíte, že u těchto druhů nemusíte tolik lpět na jejich původu, protože různí hostitelé jsou podobnými druhy kolonizováni z prostředí. Ale pak identifikujete i druhy, které jsou úzce vázány na jednoho hostitele. Jsou skoro u každé slepice, kterou vyšetříme, ale nezachytíme je v mikroflóře lidí nebo prasat. U takových členů střevní mikroflóry je žádoucí respektovat hostitelskou specifitu. I když se tohle zdá jako samozřejmost, tak např. u kuřat v prvním měsíci života běžně zachycujeme baktérie charakteristické pro lidi. Protože kuřata neměla k dispozici slepici, získala podobné baktérie díky kontaktu s lidským personálem. Kuřatům tyto baktérie neškodí. Pokud by ale někdo takové druhy kultivačně zejména od mladých kuřat získal a chtěl právě z nich připravovat probiotické směsi, dopouští se zbytečné chyby z neznalosti a neuvědomění si souvislostí. A to je přinejmenším škoda.

 Z vašich výzkumů vznikl zcela praktický výsledek, který lze využít při chovu kuřat. Můžete trochu šířeji popsat, co jste vyvinul, jaký problém to mělo řešit a kde, kdy a s jakými výsledky jste svůj výzkum testoval?

V souladu s tím, co jsem již uvedl, jsme u kuřat provedli řadu experimentů, ve kterých jsme jednodenní kuřata osídlovali nedefinovanou směsí baktérií z trusu dospělých slepic anebo jsme odchovávali kuřata v kontaktu s dospělými slepicemi. Těmito experimenty jsme definovali baktérie, které chybí v mikroflóře kuřat v komerční produkci, právě kvůli absenci kontaktu s dospělými jedinci. Následně jsme porovnali skladbu střevní mikroflóry u různých typů drůbež a definovali jsme bakteriální druhy, které se vyskytují u naprosté většiny dospělých jedinců kura domácího. Proto jsme sbírali materiál u komerčních nosnic, ale nepohrdli jsme ani materiálem zájmových slepic z moravských vesnic. Vrcholem 🙂 pak byl sběr trusu různých plemen kura domácího, které mají v ZOO ve Vyškově. Na závěr, a to až do současnosti jsme provedli kultivaci baktérií z těchto vzorků, nejčastěji za striktně anaerobních podmínek a získali stovky čistých kultur. Ty jsme identifikovali celogenomovým sekvenováním a následně použili k osídlení jednodenních kuřat na vlastních experimentálních stájích. Poté jsme postoupili k přípravě směsí více baktérií a opětovnému testování na vlastních stájích. Až poté co jsme vybrali směs, která za experimentálních podmínek účinně chránila kuřata před infekcí salmonelami, jsme postoupili k ověřování účinnosti v reálných podmínkách produkce drůbeže.

Testovat na vlastních stájích na 100 kuřatech je docela jiný svět než ověřovat v terénu, kde nejmenší počet ošetřených kuřat je 20 000. Osídlit takové množství kuřat striktně anaerobními baktériemi je opravdu výzva, kterou řešíme i v současnosti. Nicméně snad můžeme říci, že když se nám vše podaří, tak dokážeme zlepšit zdravotní stav drůbeže v testovaných hejnech a majitelé se mohou vyhnout korektivním opatřením s použitím antibiotik. Současně ale připouštím, že některé situace za experimentálních podmínek nelze otestovat. V terénu jsme testovali více probiotických směsí o různém mikrobiálním složení, samozřejmě po předchozím ověření na vlastních experimentálních stájích. Jenže v pěti skupinách po dvaceti kuřatech na vlastních stájích nemůžete odhalit pokles nebo nárůst úhynů v řádu jednoho procenta. Jedno procento z dvaceti kuřat je 0,2 kuřete. To opravdu nezachytíte. Ale bez problému to uvidíte na hejnu o 30 000 kuřatech v komerční produkci. Tam představuje jedno procento libovolným směrem viditelných 300 kuřat. Proto bych rád poděkoval všem těm, kteří nás v ověřování produktu podporují.

 Pojďme od zvířat zase k lidem. Někde jsem se dočetl, že jste dělal výzkum, který souvisel i s covidem.

Ve spolupráci s kolegy z brněnských nemocnic jsme opravdu studovali skladbu střevní mikroflóry u hospitalizovaných COVID pacientů, a porovnali ji se vzorky zdravých lidí. Protože nejsme ti hlavní v takovém projektu, budu spíše stručnější a omezím se na konstatování, že se jedná o různé druhy rodů Sutterella, Parasutterella a Phascolarctobacterium, a dále pak rody náležící do kmene Bacteroidetes, jako je Paraprevotella, Prevotella nebo Alistipes. Některé z těchto baktérií máme i v naší laboratorní sbírce v čistých kulturách, s kompletní znalostí genomu tedy i znalostí, že nejsou nositeli žádných rezistencí k antibiotikům, a tak jsme je kolegům nabídli. Ale zatím to byla spíše panika, oprávněná, že takto u lidí postupovat nelze. S čímž samozřejmě souhlasím, ale lze chystat budoucí projekty, které by nové postupy testovaly a ověřovaly. Přece nemusíme být pořád druzí.

Možná ale není bez zajímavosti, že baktérie, které jsme na základě desítek experimentů vybrali jako nová probiotika pro drůbež, tak jsou taxonomicky příbuzná baktériím, jejichž zastoupení pokleslo u COVID pacientů. To vypovídá o skutečnosti, že ve střevní mikroflóře existuje skupina baktérií, které jsou citlivé k vnějším zásahům způsobených například infekcí, jako první jsou ze zdravé komplexní mikroflóry eliminovány a zároveň to jsou baktérie, které se sníženou pravděpodobností doplňují z prostředí. Postupně začínáme shromažďovat důkazy i proč tomu tak je, ale i bez plného pochopení úplně všech souvislostí již teď můžeme experimentálně testovat jejich probiotický potenciál.

A ještě ke COVID pacientům, případné podávání nových typů probiotik by zcela jistě nemělo terapeutický účinek. Střevní mikroflóra nemá s koronavirem žádnou přímou souvislost. Nicméně posílit celkový zdravotní stav COVID pacientů restaurováním jejich střevní mikroflóry směrem k původnímu složení by pacienty učinilo obecně odolnějšími, včetně přirozené odolnosti k infekci koronaviry. Ale o tom více opravdu až příště.

Ve veřejnosti odborné ale i laické nyní rezonuje diskuse, co máme udělat, aby naše věda a výzkum i její konzumace v normálním praktickém životě byla co nejúspěšnější. Za léta své vědecké činnosti máte mnoho zkušeností – co si myslíte, že by měla nová ministryně pro vědu udělat? A co by měli udělat ti ostatní – nejen vědci, ale i podnikatelé nebo naše školství?

Ve vědě a výzkumu, zejména na univerzitních a akademických pracovištích, existuje jediný výsledek – publikace v časopisu s impakt faktorem. Jiná opravdová hloupost je móda kvartilů, publikace minimálně v časopisech Q1 a Q2, ještě lépe v prvním decilu. Vezměte si výtisk vaši publikace v časopisu Q1 a zkuste za to nakoupit v Tesco. V biomedicínských oborech nezpochybňuji význam publikací ani trochu, nezpochybňuji význam impakt faktorů, čím výše, tím lépe. Každá publikace totiž projde anonymním recenzním řízením obvykle dvěma oponenty, odborníky v oboru z libovolné části světa. U takových výsledků máme určitou míru záruky, že neobsahují zásadní chyby a že snad přinesly i něco nového.

Ale pozor! Své nejbližší kolegy mírně provokuji, když se je snažím motivovat k takovým projektům, které přinesou nejen poznatky pro publikace, ale kde je nějaké světlo na konci tunelu, že by z toho mohlo být i něco prospěšného. Abychom nedopadli tak, že žijeme od projektu k projektu. Požádáme o osmimiliónový projekt na tři roky, vytvoříme publikace s impakt faktorem, požádáme o další dávku osmi miliónů a přežijeme další tři roky s publikacemi s IF. Neumím si pomoci, ale tento způsob existence není moc odlišný od života na sociálních dávkách. Požádáme, získáme, spotřebujeme. A požádáme nanovo, spotřebujeme atd., až do důchodu. Pokud si na nový nápad vezme firma osmimiliónový úvěr, tak ne že ho spotřebuje a požádá o další. Firma těch osm miliónů vrátí, a vrátí je i s úroky.

Proto bych apeloval, abychom i projekty základního výzkumu koncipovali tak, aby nesměřovaly jen k publikacím. Udělejme si to složitější. Protože uspokojení z kvalitní publikace, a ještě k tomu z prodeje licence firmě, to je dvojnásobné uspokojení, dokonce spojené s dalším zcela soukromým příjmem. To ocení i rodinní příslušníci. K něčemu takovému ani nepotřebujeme ministry a ministerstva, takový způsob uvažování může upravit každý sám za sebe. Jen nám pak Grantová agentura nesmí psát zamítavé posudky s odůvodněním, že projekt je moc aplikovaný, že má smysl, že může něco užitečného přinést. Pokud budeme sterilně preferovat projekty, které kromě publikací nemohou nic užitečného přinést, tak jsme v začarovaném kruhu.