Kuidas ja miks meie keha näljutab soolebaktereid
Kas bakteritel on soolestikus piiramatu toitainevaru? Varem kippusid teadlased uskuma, et soolestik on nende mikroorganismide jaoks omamoodi paradiis; kuid nagu selgub, on see oletus vale - mis on meie jaoks hea uudis.
Hiljutiste uuringute kohaselt võib meie kehas olla rohkem baktereid, kui oleksime osanud arvata.
Tegelikult on vähemalt pooled rakud kehas mikroobid ja märkimisväärne osa neist asustab meie soolestikku.
Meil on oma bakteritega sümbiootiline suhe. Need mikroorganismid mõjutavad tugevalt meie üldist terviseseisundit - nii füüsilist kui vaimset.
Toitumiseks, elamiseks ja kasvamiseks sõltuvad bakterid siiski ka meie kehast ning selgub, et meie keha on nende mikroorganismide vaos hoidmisel pigem osav.
Kuidas see juhtub? Kontrollides, kui palju toitaineid mikroobid pääsevad juurde. Selle on leidnud uus uuring, mille viisid läbi Duke'i ülikooli meditsiinikooli teadlased Durhamis, NC.
"Bakterite ja meie jaoks näib olevat loomulik nokitsemise kord. Mõnes mõttes pole üllatav, et meie, saatejuht, peaksime rohkem kaarte hoidma, ”ütleb uuringu kaasautor Lawrence A. David, Ph.D.
See on vastuolus varasemate ideedega inimese soolestiku mikrobioomi kohta, mis käsitleb seda kui keskkonda, "kus on rohkesti toitu ja ressursse, nagu näiteks Willy Wonka šokolaadivabrik", nagu David ütleb.
David ja tema kolleegid teatavad oma avastustest ajakirjas ilmuvas uurimistöös Looduse mikrobioloogia.
Soolestik on bakterite kohal
Selle uuringu eeldus sai alguse Aspen Reese'ilt, kes asub nüüd Harvardi ülikoolis Cambridge'is, MA, samal ajal kui ta oli registreeritud doktorikraadina. kandidaat Duke'i ülikoolis.
Tänu oma ökoloogilisele taustale mõtles Reece soolestiku bakteritele loodusliku ressursside pärast toimuva konkurentsi kontekstis. Tema arvates kipuvad elanikud konkureerima piiratud ressursside pärast praktiliselt kõigis ökosüsteemides.
Niisiis mõtles ta, kas see võib olla sama mikroobide soolestiku elanike jaoks. Baktereid veekogudes piirab tema sõnul piiratud juurdepääs toitainetele, nagu lämmastik või fosfor. Kas lämmastikku võib ka soolestikus saada piiratud koguses?
Sellele küsimusele vastuse leidmiseks uurisid Reese ja tema kolleegid väljaheideproove, mille nad kogusid arvukatelt loomadelt ja inimestelt. Nad uurisid sebrade, kaelkirjakude, elevantide, lammaste ja hobuste väljaheiteid. Inimeste väljaheidete proovid pärinesid Põhja-Carolinas asuvatelt vabatahtlikelt.
Reese ja tema kolleegide analüüsi tulemused näitasid, et baktereid hoitakse inimese soolestikus lühikese rihma otsas: neil on ligipääs umbes 1 lämmastikuaatomile iga 10 süsiniku aatomi kohta. See on palju vähem kui see, mida saavad vabalt elavad mikroobid: keskmiselt 4 süsinikuaatomile 1 lämmastikuaatom.
Selle kinnitamiseks, et piiratud lämmastikutase keskkonnas kontrollis tegelikult bakterite "vabadust", viisid teadlased läbi hiirtega katse. Nad toidavad hiiri toiduga, mis sisaldab palju valke, kuna neil on kõrge lämmastiku sisaldus.
Mida rohkem valku teadlased hiirtele andsid, seda rohkem soolebakterite arv kasvas. Veelgi enam, kui Reese loomadele lämmastikku süstis, märkas ta, et osa lämmastikust jõudis soolebakteritesse.
See selgitab ta, et peremeesimetaja suudab baktereid toites soolestikku vooderdavate rakkude kaudu lämmastikku eritada.
"Meie leiud," ütleb David, "toetavad ideed, et oleme välja töötanud viisi, kuidas oma baktereid rihma otsas hoida, jättes neile lämmastikunälga."
Õrna tasakaalu saavutamine
David selgitab, et see „seletab ka seda, miks lääne dieet võib meile halb olla. Kui inimesed söövad liiga palju valku, soodustab see peremehe võimet seda lämmastikku peensooles omastada ja suurem osa sellest jõuab jämesoolde, välistades meie võime kontrollida oma mikroobide kooslusi. "
"Võib-olla on lihtsam," ütleb Reese, "ette kujutada, et soolestik on vähem" punane hambas ja küünises "kui muud looduse osad, sest mikrobioota võib olla inimestele nii kasulik," kommenteerides eelmist ideed, soovitades, et soolestik on bakterite varjupaik.
"Kuid bakterid on üksikud organismid, kes üritavad lihtsalt läbi saada - ja seal on ainult nii palju toitu, mida mööda minna," märgib ta.
Teadlased süvenesid aga ka bakterite tõrjumise ohtudesse, võideldes nende vastu antibiootikumidega. Selleks viisid nad uuesti läbi hiirtega katse, mille tulemused avaldasid ajakirjas eLife varem sel aastal.
Selle uuringu osana manustasid teadlased viie päeva jooksul 10 hiirele antibiootikume ja nad kogusid loomadelt väljaheideproove, mida nad analüüsisid.
See katse näitas, et bakterite puudumisel nende "söömiseks" on akumuleerunud sooles sellised ained nagu nitraat või sulfaat.
Kui nad lõpetasid hiirte antibiootikumide toitmise, taastasid nende sooled mikroobide tasakaalu; kuigi, selgitab Reese: "Meil pole tegelikult aimugi, milline on" õige "bakterite arv soolestikus."
"Kindlasti on nulli liiga vähe ja ainult baktereid täis olles oleks liiga palju," jätkab ta. Kuigi hiired võivad isegi pärast agressiivset kokkupuudet baktereid pühkivate ravimitega üsna hõlpsasti taastuda, pole see inimeste jaoks sama, selgitab David.
Konkurentsi tähtsus
Seda seetõttu, et närilised omandavad osaliselt teatud bakterid üksteise väljaheiteid süües. David märgib: "Inimesed tõenäoliselt ei taha seda teha."
Kui inimese mikrobioom on destabiliseeritud, võib see tegelikult võimaldada patogeenidel kergemini haarata, hoiatavad teadlased.
"Tavaliselt on patogeenidel raske soolestikku koloniseerida. On veel triljoneid muid baktereid, kes peavad ellujäämiseks välja lööma. Kuid kui me võtame äkki ära mikroobidevahelise konkurentsi ressursside pärast, kaotame kontrolli ja halbadel bakteritel, mis põhjustavad vastikuid haigusi, on selgem tee. "
Lawrence A David, Ph.D.
Autorid märgivad, et bakterite õrna tasakaalu säilitamiseks võib olla üks viis. Praegu uurib meeskond, kuidas dieet - eriti prebiootikumide ja probiootikumide olemasolu - võib soolestiku tervisele kaasa aidata.
"Evolutsioonilise ajaloo vältel oli meie kehal võimalus see kõik välja mõelda ja ehitada süsteemid, et mikrobioota vaos hoida," ütleb Reese.
"Kuid tänapäeva ajastul elavate teadlastena proovime ma arvata, et proovime ikkagi aru saada, mis on õige vahepealne väärtus ja kuidas meid seal hoida," lisab ta.
