Як і чому наше тіло голодує кишкові бактерії
Чи є у бактерій необмежений запас поживних речовин у кишечнику? У минулому вчені схильні вважати, що кишечник - це своєрідний рай для цих мікроорганізмів; але, як виявляється, це припущення є неправильним - що є хорошою новиною для нас.
Згідно з останніми дослідженнями, в наших тілах може міститися більше бактерій, ніж ми могли собі уявити.
Насправді принаймні половина клітин в організмі є мікробними, і значна кількість з них заселяє наші кишки.
Ми маємо симбіотичні стосунки з нашими бактеріями. Ці мікроорганізми мають сильний вплив на стан нашого загального здоров’я - як фізичного, так і психічного.
Однак бактерії також залежать від нашого тіла, щоб живитись, жити та рости, і виявляється, що наш організм досить вправно тримати ці мікроорганізми в контролі.
Як це відбувається? Контролюючи, скільки поживних речовин мікроби здатні отримати доступ. Саме це виявило нове дослідження, проведене вченими з Медичної школи університету Дьюка в Даремі, штат Північна Кароліна.
«Здається, існує природний клювальний порядок для бактерій і нас. Певним чином, не дивно, що ми, ведучі, повинні тримати більше карт ", - каже співавтор дослідження Лоуренс А. Девід, доктор філософії.
Це суперечить попереднім уявленням про мікробіом кишечника людини, який розглядає його як середовище, «де затоплюється велика кількість їжі та ресурсів, як шоколадна фабрика Віллі Вонки», як говорить Девід.
Девід та його колеги повідомляють про свої висновки у дослідницькій роботі, яка виходить у журналі Природа Мікробіологія.
Перевага кишечника над бактеріями
Передумова для цього дослідження виникла у Аспен Різ, яка зараз базується в Гарвардському університеті в Кембриджі, штат Массачусетс, в той час як вона була зарахована на ступінь доктора філософії. кандидат університету Дьюка.
Завдяки своєму досвіду в екології, Ріс думала про кишкові бактерії в контексті природної конкуренції за ресурси. Практично у всіх екосистемах, на її думку, мешканці, як правило, конкурують за обмежені ресурси.
Отже, вона задалася питанням, чи не однаково це для мікробних мешканців кишечника. Далі вона міркує, що бактерії у водоймах обмежені обмеженим доступом до поживних речовин, таких як азот або фосфор. Чи може азот також бути в обмежених кількостях у кишечнику?
Щоб знайти відповідь на це питання, Різ та його колеги вивчали зразки стільця, які вони збирали у численних тварин та людей. Вони вивчали екскременти зебр, жирафів, слонів, овець та коней, щоб назвати лише декілька. Зразки людського стільця надходили від добровольців із штату Північна Кароліна.
Результати аналізу Різа та його колег показали, що бактерії тримаються на короткому повідку в кишечнику людини: вони мають доступ приблизно до 1 атома азоту на кожні 10 атомів вуглецю. Це набагато менше того, що отримують вільноживучі мікроби: в середньому 1 атом азоту на кожні 4 атоми вуглецю.
Щоб підтвердити, що обмежений рівень азоту в навколишньому середовищі насправді контролював «свободу» бактерій, дослідники провели експеримент на мишах. Вони годували мишей їжею з високим вмістом білків, оскільки вони мають високий рівень азоту.
Чим більше білка давали мишам дослідники, тим більше збільшувалася кількість кишкових бактерій. Більше того, коли Різ вводила тваринам азот, вона помітила, що частина азоту потрапляє в кишкові бактерії.
Це, пояснює вона, свідчить про те, що ссавець-господар може виділяти азот через клітини, що вистилають його кишечник, щоб живити бактерії.
"Наші висновки, - говорить Девід, - підтверджують думку, що ми створили спосіб тримати наші бактерії на повідку, залишаючи їх голодними до азоту".
Дотримуючись делікатного балансу
Девід пояснює, що це "також пояснює, чому західна дієта може бути шкідливою для нас. Коли люди їдять занадто багато білка, це поглинає здатність хазяїна засвоювати цей азот у тонкій кишці, і більша частина його закінчується тим, що пробивається до товстого кишечника, виключаючи нашу здатність контролювати наші мікробні спільноти ".
"Можливо, буде простіше, - каже Різ, - уявити, що кишечник менш" червоний в зубах і пазурах ", ніж інші частини природи, оскільки мікробіота може бути настільки корисною для людини", коментуючи попередню ідею, припускаючи, що кишечник - притулок для бактерій.
"Але бактерії - це окремі організми, які просто намагаються пройти - і їжі є стільки, щоб їхати навколо", - зазначає вона.
Однак вчені також заглибились у небезпеку спроби контролювати бактерії, борючись з ними антибіотиками. Для цього вони знову провели експеримент на мишах, результати якого опублікували в журналі eLife на початку цього року.
В рамках цього дослідження вчені вводили антибіотики 10 мишам протягом 5 днів і збирали зразки стільця, які вони аналізували, щодня у тварин.
Цей експеримент продемонстрував, що за відсутності бактерій, щоб їх «з’їсти», такі речовини, як нітрат або сульфат, перенакопичуються в кишечнику.
Коли вони перестали годувати мишей антибіотиками, їх кишечник відновив мікробний баланс; хоча, пояснює Різ, "ми насправді не відчуваємо, яка" правильна "кількість бактерій повинна бути в кишечнику".
"Безумовно, нуль - це занадто мало, і насиченість лише бактеріями буде занадто багато", - продовжує вона. Крім того, хоча миші можуть відновитись досить легко навіть після агресивного впливу препаратів, що протирають бактерії, це не однаково для людей, пояснює Девід.
Важливість конкуренції
Це тому, що, частково, гризуни відновлюють певні бактерії, поїдаючи кал один одного. Девід зазначає: "Люди, мабуть, не захочуть цього робити".
Коли дестабілізується мікробіом людини, це насправді може дозволити патогенам легше захоплюватися, застерігають дослідники.
“Зазвичай патогенам важко колонізувати кишечник. 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 хвороби […], мають більш чіткий шлях ».
Лоуренс А Девід, доктор філософії
Автори зазначають, що існує спосіб допомогти підтримати делікатний бактеріальний баланс. В даний час команда вивчає, як дієта - особливо наявність пребіотиків та пробіотиків - може сприяти здоров’ю кишечника.
"Протягом еволюційної історії наші тіла мали шанс це все зрозуміти і побудувати системи, щоб тримати мікробіоти в руці", - говорить Різ.
"Але, як дослідники, що живуть у сучасну епоху, я думаю, ми все ще намагаємося зрозуміти, що таке правильна проміжна цінність, і як нас утримати там", - додає вона.
