Зображення кредиту: Flickr

Вчені виявили, що господарі голодують своїми мікробіологічними поживними речовинами, по суті змушуючи мікроби в наших кишках робити свої пропозиції.

Кожен з нас - лише половина людини. Друга половина - мікробна. Трільйони вірусів, грибків, бактерій та інших мікроскопічних організмів покривають нашу шкіру і вистилають наші життєво важливі органи. Ми залежить від цих мікробних спільнот, щоб перетравлювати їжу, синтезувати вітаміни, зміцнювати імунну систему і навіть підтримувати психічне здоров’я.

Нові висновки вказують на те, що сучасна дієта та надмірне вживання антибіотиків може підірвати нашу позицію доброзичливих володарів, створюючи шанси на користь мікробів.

Поживний рай

"Здається, що існує природний порядок для бактерій і нас", - говорить Лоуренс А. Девід, доцент кафедри молекулярної генетики та мікробіології в Медичній школі університету Дьюка. "Певним чином, не дивно, що ми, ведучі, повинні тримати більше карт".

На грам в кишечнику перебуває більше бактерій, ніж в будь-якій іншій екосистемі світу.

Проте Девід каже, що переважаюча точка зору на мікробіом, особливо в кишечнику, - це рай, багатий поживними речовинами, «де є велика кількість їжі та ресурсів, таких як шоколадна фабрика Віллі Вонки». На грам в кишечнику перебуває більше бактерій, ніж в будь-якій іншій екосистемі світу.

В цілому ці кишкові мікроби важать приблизно три кілограми в людині, приблизно стільки, скільки печінка або мозок. Тож не дивно, що багато вчених вважають, що цих мікробів настільки багато, оскільки кишечник - це унікально гостинне середовище.

Але нещодавно деякі дослідники поставили під сумнів цю теорію, в тому числі Аспен Різ, кандидат наук у лабораторії Девіда, який нещодавно перейшов на посаду головного слідчого в Гарвардському університеті.

Всілякі корми

Як підготовлений еколог, Різ розумів, що практично в кожній іншій екосистемі на планеті є члени, які змагаються за ресурси. Чому кишечник був би іншим? Такі поживні речовини, як азот або фосфор, часто стримують бактерії в потоках або озерах. Різ замислювався, чи азот також не є обмеженим ресурсом у кишечнику.

Вона вирішила виміряти рівень азоту в мікробіомі кишечника. Оскільки кишкові мікроби живуть у кормі, це означало збір зразків стільця. За допомогою колег, зокрема Роба Прінгла з Принстонського університету, Різу вдалося придбати стілець у понад 30 різних видів ссавців, включаючи диких зебр, жирафів і слонів з Кенії; домашні вівці, велика рогата худоба та коні з Нью-Джерсі; і люди з Північної Кароліни.

Вона обґрунтувала зразки і підрахувала кількість атомів азоту та вуглецю, доступних мікробам.

"Бактерії - це окремі організми, які просто намагаються обійтись, а їжі є стільки, щоб її обійти".

Різ виявив, що мікроби в кишечнику людини мали доступ в середньому лише до одного атома азоту на кожні десять атомів вуглецю, тоді як більшість вільноживучих мікробів отримують дієту, що складається з одного азоту на кожні чотири вуглеці.

Щоб переконатись, що рівень азоту насправді може тримати мікробіом у контролі, Різ також годував мишей дієтою, багатою білками, які, природно, містять багато азоту. Коли вона збільшила кількість білка, кількість бактерій у кишечнику мишей зросла вдесятеро.

Просто намагаюся обійтись

Більше того, коли вона вводила азот у кров мишей, частина цього азоту потрапляла в кишкові бактерії, припускаючи, що господар може виділяти азот через клітини, що вистилають кишку, щоб врятувати мікроби від голоду. Висновки з’являються в Природа Мікробіологія.

"Наші висновки підтверджують думку, що ми створили спосіб утримувати наші бактерії на повідку, залишаючи їх голодними до азоту", - говорить Девід. «Це також пояснює, чому західна дієта може бути шкідливою для нас. Коли люди їдять занадто багато білка, це поглинає здатність господаря поглинати цей азот у тонкій кишці, і більша частина його закінчується тим, що пробивається до товстого кишечника, виключаючи нашу здатність контролювати наші мікробні спільноти "

Ситуація аналогічна тому, що екологи називають евтрофікацією, явищем, спричиненим, коли добриво стікає у водойми чи озера, підвищуючи концентрацію азоту або фосфору у воді та стимулюючи надмірне зростання водоростей або цвітіння водоростей.

"Можливо, було б легше уявити, що кишечник менш" червоний в зубах і пазурах ", ніж інші частини природи, оскільки мікробіота може бути настільки корисною для людини", - говорить Різ, молодший науковий співробітник Гарвардського товариства стипендіатів. . "Але бактерії - це окремі організми, які просто намагаються обійтись - і їжі є стільки, щоб її обійти".

Яке правильне число?

Якщо теорія стверджує, що людські господарі втрачають контроль над нашими мікробними підлісками, може здатися, що використання антибіотиків для знищення цілих популяцій мікробів було б чудовим способом показати їм, хто є начальником. Але інше дослідження Різа та Девіда показує, що тактика була б необдуманою.

Команда проводила 10 мишей п'ятиденну терапію пероральними антибіотиками та щодня аналізувала їх зразки стільця. Їхні висновки, опубліковані в червні в eLife, показали, що багато джерел енергії, на які покладаються мікроби, як-от хімічні речовини нітрат або сульфат, почали накопичуватися в міру виснаження мікробів.

“Ми насправді не маємо уявлення про те, якою є“ потрібна ”кількість бактерій у кишечнику. Безумовно, нуль - це занадто мало, і переповненість лише бактеріями буде занадто багато ".

Незабаром після закінчення курсу антибіотиків хімічне середовище в кишечнику мишей повернулося до статусу-кво, і мікроби знову почали процвітати.

"Ми насправді не відчуваємо, яка" правильна "кількість бактерій повинна бути в кишечнику", - говорить Різ. "Безумовно, нуль - це занадто мало, і насиченість лише бактеріями буде занадто багато".

Девід додає застереження, що багато з понад тисячі видів бактерій кишечника, які знищуються антибіотиками, швидше за все, ніколи не повернуться. У своїх експериментах його команда виявила, що єдиним способом, яким ці мікроби вдалося потрапити назад у живіт мишей, було дозволено мишам робити те, що вони зазвичай роблять, тобто їдять стілець один одного. "Люди, мабуть, не захочуть цього робити", - говорить він.

Багато досліджень показали, що після лікування антибіотиками мікробіоми людей можуть змінюватися місяцями, а то й роками. Ці зміни можуть створити сприятливий ґрунт для розмноження патогенів.

"Зазвичай патогенам важко колонізувати кишечник", - говорить Девід. “Є трильйони інших бактерій, яких їм потрібно вибити, щоб вижити. Але якщо ми раптом забираємо мікробну конкуренцію за ресурси, ми втрачаємо контроль, і шкідливі бактерії, які викликають неприємні захворювання, такі як C. difficile коліти мають більш чіткий шлях ".

Девід та його команда досліджують, як наш вибір їжі - включаючи пребіотики та пробіотики - може підтримувати наші стосунки з нашим мікробіомом і, зрештою, здоров’ям.

"Протягом еволюційної історії наші тіла мали шанс це все зрозуміти і побудувати системи, щоб тримати мікробіоти в контролі", - говорить Різ. "Але, як дослідники, що живуть у сучасну епоху, я думаю, ми все ще намагаємось зрозуміти, що таке правильна проміжна цінність, і як нас утримати там".

Національний науковий фонд, Фонд Хартвелла, Фонд Альфреда П. Слоуна, Програма науковців Сірла, Європейська наукова рада та Австрійський науковий фонд підтримали роботу.

джерело: Університет Дьюка

Суміжні книги

at InnerSelf Market і Amazon