Kā un kāpēc mūsu ķermenis bado zarnu baktērijas
Vai baktērijām zarnās ir neierobežots barības vielu daudzums? Agrāk zinātnieki mēdza uzskatīt, ka zarna ir sava veida paradīze šiem mikroorganismiem; bet, kā izrādās, šis pieņēmums nav pareizs - kas mums ir laba ziņa.
Saskaņā ar jaunākajiem pētījumiem mūsu ķermenī var būt vairāk baktēriju, nekā mēs varētu iedomāties.
Faktiski vismaz puse ķermeņa šūnu ir mikrobi, un ievērojams skaits no tām apdzīvo mūsu zarnas.
Mums ir simbiotiskas attiecības ar mūsu baktērijām. Šie mikroorganismi spēcīgi ietekmē mūsu vispārējo veselības stāvokli - gan fizisko, gan garīgo.
Tomēr baktērijas ir atkarīgas arī no mūsu ķermeņa, lai barotos, dzīvotu un augtu, un izrādās, ka mūsu ķermenis ir diezgan prasmīgs, lai kontrolētu šos mikroorganismus.
Kā tas notiek? Kontrolējot, cik daudz barības vielu mikrobi spēj piekļūt. Tas ir tas, ko ir atklājis jauns pētījums, ko veica Duke Universitātes Medicīnas skolas zinātnieki Durham, NC.
"Šķiet, ka baktērijām un mums ir dabisks knābšanas rīkojums. Savā ziņā nav pārsteidzoši, ka mums, saimniekam, vajadzētu turēt vairāk kartīšu, ”saka pētījuma līdzautors Lorenss A. Deivids, Ph.D.
Tas ir pretrunā ar iepriekšējām idejām par cilvēka zarnu mikrobiomu, kas to uztver kā vidi, "kurā ieplūst bagātīgs ēdiens un resursi, piemēram, Vilija Vonkas šokolādes fabrika", kā izteicies Dāvids.
Deivids un viņa kolēģi ziņo par saviem atklājumiem pētījumā, kas parādās žurnālā Dabas mikrobioloģija.
Zarnu augšdaļa pār baktērijām
Šī pētījuma priekšnoteikums bija Aspen Reese, kurš tagad atrodas Hārvardas universitātē Kembridžā, MA, kamēr viņa tika uzņemta kā Ph.D. kandidāts Hercoga universitātē.
Pateicoties ekoloģijas zināšanām, Rece domāja par zarnu baktērijām dabiskās konkurences par resursiem kontekstā. Pēc viņas domām, praktiski visās ekosistēmās iedzīvotāji mēdz sacensties par ierobežotajiem resursiem.
Tātad, viņa domāja, vai tā var būt arī mikrobu zarnu iedzīvotājiem. Bakterijas ūdenstilpēs, pēc viņas domām, ierobežo ierobežota piekļuve uzturvielām, piemēram, slāpeklim vai fosforam. Vai slāpeklis zarnās varētu būt pieejams arī ierobežotā daudzumā?
Lai atrastu atbildi uz šo jautājumu, Rīss un viņa kolēģi pētīja izkārnījumu paraugus, kurus viņi savāca no daudziem dzīvniekiem un cilvēkiem. Viņi pētīja zebru, žirafu, ziloņu, aitu un zirgu ekskrementus, nosaucot tikai dažus. Cilvēka izkārnījumu paraugi nāca no brīvprātīgajiem, kas dzīvoja Ziemeļkarolīnā.
Rīsa un kolēģu analīzes rezultāti atklāja, ka baktērijas cilvēka zarnās tur uz īsa pavadas: tām ir pieejams apmēram 1 slāpekļa atoms uz katriem 10 oglekļa atomiem. Tas ir daudz mazāk nekā brīvi dzīvojošie mikrobi: vidēji katram 4 oglekļa atomiem ir 1 slāpekļa atoms.
Lai apstiprinātu, ka ierobežotais slāpekļa līmenis vidē faktiski kontrolēja baktēriju "brīvību", pētnieki veica eksperimentu ar pelēm. Viņi baroja peles ar pārtiku ar augstu olbaltumvielu saturu, jo tām ir augsts slāpekļa līmenis.
Jo vairāk olbaltumvielu pētnieki deva pelēm, jo vairāk palielinājās zarnu baktēriju skaits. Turklāt, kad Rīza injicēja dzīvniekiem slāpekli, viņa pamanīja, ka daļa slāpekļa sasniedz zarnu baktērijas.
Viņa paskaidro, ka mātes zīdītājs spēj izdalīt slāpekli caur zarnās esošajām šūnām, lai barotu baktērijas.
"Mūsu atklājumi," saka Deivids, "atbalsta ideju, ka mēs esam izstrādājuši veidu, kā saglabāt savas baktērijas pie pavadas, atstājot tās badā pēc slāpekļa."
Smalka līdzsvara panākšana
Dāvids paskaidro, ka tas “izskaidro arī to, kāpēc rietumu diēta mums varētu būt slikta. Kad cilvēki ēd pārāk daudz olbaltumvielu, tas veicina saimnieka spēju uzņemt šo slāpekli tievajās zarnās, un vairāk tā nonāk tievajā zarnā, novēršot mūsu spēju kontrolēt mūsu mikrobu kopienas. "
"Varbūt ir vieglāk," saka Rīss, "iedomāties, ka zarnā ir mazāk" sarkana zoba un nagu "nekā citās dabas daļās, jo mikrobiota var būt tik izdevīga cilvēkiem," komentējot iepriekšējo ideju, kas liek domāt, ka zarnas ir baktēriju patvērums.
"Bet baktērijas ir atsevišķi organismi, kas tikai cenšas iztikt - un apkārt ir tikai tik daudz pārtikas," viņa atzīmē.
Tomēr zinātnieki arī iedziļinājās baktēriju apkarošanas briesmās, cīnoties pret tām ar antibiotikām. Lai to izdarītu, viņi atkal veica eksperimentu ar pelēm, kura rezultātus viņi publicēja žurnālā eLife agrāk šajā gadā.
Šī pētījuma ietvaros zinātnieki 5 dienu laikā ievadīja antibiotikas 10 pelēm un katru dienu no dzīvniekiem savāca izkārnījumu paraugus.
Šis eksperiments parādīja, ka, ja baktērijas tās “neēd”, zarnās ir pārāk uzkrājušās tādas vielas kā nitrāts vai sulfāts.
Kad viņi pārtrauca barot peles ar antibiotikām, viņu zarnas atjaunoja mikrobu līdzsvaru; lai gan, Rīse skaidro: "Mums nav īsti nojausmas par to, kāds ir" pareizais "baktēriju daudzums zarnās."
"Noteikti nulle ir par maz, un būtu pilns tikai ar baktērijām," viņa turpina. Turklāt, lai arī peles var diezgan viegli atgūties pat pēc agresīvas iedarbības uz baktērijām noslaukošām zālēm, cilvēkiem tas nav vienādi, skaidro Deivids.
Konkurences nozīme
Tas tāpēc, ka grauzēji daļēji atgūst noteiktas baktērijas, apēdot viens otra izkārnījumus. Deivids atzīmē: "Cilvēki, iespējams, nevēlēsies to darīt."
Kad cilvēka mikrobiome tiek destabilizēta, tas faktiski var ļaut patogēniem vieglāk noturēties, pētnieki piesardzīgi.
“Parasti patogēniem būs grūti kolonizēt zarnu. Ir triljoni citu baktēriju, kas viņiem jāizcīna, lai izdzīvotu. Bet, ja mēs pēkšņi atņemam mikrobu konkurenci par resursiem, mēs zaudējam kontroli, un sliktajām baktērijām, kas izraisa nepatīkamas slimības, […] ir skaidrāks ceļš. ”
Lorenss Deivids, Ph.D.
Autori atzīmē, ka var būt veids, kā palīdzēt saglabāt smalko baktēriju līdzsvaru. Pašlaik komanda izskata, kā diēta - īpaši prebiotiku un probiotiku klātbūtne - var veicināt zarnu veselību.
"Evolūcijas vēsturē mūsu ķermeņiem bija iespēja to visu noskaidrot un izveidot sistēmas, lai mikrobiota tiktu kontrolēta," saka Reese.
"Bet kā pētnieki, kas dzīvo mūsdienu laikmetā, es domāju, ka mēs joprojām cenšamies saprast, kāda ir pareizā starpposma vērtība un kā mūs tur turēt," viņa piebilst.
