Kaip ir kodėl mūsų kūnas bado žarnyno bakterijas
Ar bakterijos žarnyne turi neribotą maistinių medžiagų kiekį? Anksčiau mokslininkai buvo linkę manyti, kad žarnynas yra tam tikras šių mikroorganizmų rojus; bet, kaip paaiškėjo, ši prielaida yra neteisinga - tai mums gera žinia.
Remiantis naujausiais tyrimais, mūsų organizme gali būti daugiau bakterijų, nei galėjome įsivaizduoti.
Tiesą sakant, mažiausiai pusė kūno ląstelių yra mikrobinės, ir nemaža dalis jų užpildo mūsų žarnas.
Mes turime simbiotinį ryšį su savo bakterijomis. Šie mikroorganizmai daro didelę įtaką mūsų fizinės ir psichinės sveikatos būklei.
Tačiau bakterijos taip pat priklauso nuo mūsų organizmo, kad galėtų maitintis, gyventi ir augti, ir paaiškėja, kad mūsų kūnas yra pakankamai įgudęs išlaikyti šių mikroorganizmų kontrolę.
Kaip tai vyksta? Kontroliuojant, kiek maistinių medžiagų mikrobai gali pasiekti. Tai buvo naujas tyrimas, kurį atliko mokslininkai iš Duke universiteto medicinos mokyklos Durhame, NC.
„Atrodo, kad bakterijoms ir mums yra natūralus knarkimas. Tam tikra prasme nenuostabu, kad mes, vedėjas, turėtume laikyti daugiau kortelių “, - sako tyrimo bendraautorius Lawrence'as A. Davidas.
Tai prieštarauja ankstesnėms mintims apie žmogaus žarnyno mikrobiomą, kurios mano, kad tai aplinka, „kurioje gausu maisto ir išteklių, pavyzdžiui, Willy Wonkos šokolado fabriko“, - sako Davidas.
Davidas ir jo kolegos pateikia savo išvadas žurnale pasirodžiusiame tyrimo dokumente Gamtos mikrobiologija.
Žarnyno viršutinė ranka virš bakterijų
Šio tyrimo prielaida atsirado Aspenui Reese'ui, kuris dabar gyvena Harvardo universitete Kembridže, MA, o ji buvo įstojusi į daktaro laipsnį. kandidatas Duke'o universitete.
Dėl savo ekologinių žinių Reece galvojo apie žarnyno bakterijas natūralios konkurencijos dėl išteklių kontekste. Pasak jos, praktiškai visose ekosistemose gyventojai linkę konkuruoti dėl ribotų išteklių.
Taigi, ji domėjosi, ar taip gali būti ir mikrobų žarnyno gyventojams. Bakterijas vandens telkiniuose, jos nuomone, riboja ribota prieiga prie maistinių medžiagų, tokių kaip azotas ar fosforas. Ar azoto žarnyne taip pat gali būti ribotas kiekis?
Norėdami rasti atsakymą į šį klausimą, Reese ir jo kolegos ištyrė išmatų mėginius, kuriuos jie surinko iš daugybės gyvūnų ir žmonių. Jie tyrinėjo zebrų, žirafų, dramblių, avių ir arklių išmatas. Žmogaus išmatų mėginiai buvo iš savanorių, įsikūrusių Šiaurės Karolinoje.
Reese'o ir kolegų analizės rezultatai atskleidė, kad bakterijos žmogaus žarnyne laikomos ant trumpo pavadžio: joms yra prieinamas maždaug 1 azoto atomas kiekvienam 10 anglies atomo. Tai yra daug mažiau nei gauna laisvai gyvenantys mikrobai: vidutiniškai po 1 azoto atomą kiekvieniems 4 anglies atomams.
Siekdami patvirtinti, kad ribotas azoto kiekis aplinkoje iš tikrųjų kontroliavo bakterijų „laisvumą“, mokslininkai atliko eksperimentą su pelėmis. Jie maitino peles maistu, kuriame yra daug baltymų, nes jose yra daug azoto.
Kuo daugiau baltymų mokslininkai davė pelėms, tuo labiau padidėjo žarnyno bakterijų skaičius. Be to, kai Reese gyvūnams suleido azoto, ji pastebėjo, kad dalis azoto pasiekė žarnyno bakterijas.
Tai, aiškina ji, rodo, kad žinduolis šeimininkas gali išskirti azotą per žarnyne esančias ląsteles, kad galėtų pamaitinti bakterijas.
„Mūsų išvados, - sako Deividas, - palaiko idėją, kad mes sukūrėme būdą, kaip išlaikyti savo bakterijas už pavadžio, palikdami jas alkanus azoto“.
Užtikrinti subtilią pusiausvyrą
Deividas paaiškina, kad tai „taip pat paaiškina, kodėl vakarietiška dieta gali būti mums bloga. Kai žmonės valgo per daug baltymų, tai padidina šeimininko gebėjimą pasisavinti tą azotą plonojoje žarnoje, o daugiau jo patenka į storąją žarną, pašalindami mūsų galimybę kontroliuoti savo mikrobų bendruomenes “.
„Gali būti lengviau, - sako Reese, - įsivaizduoti, kad žarnynas yra mažiau„ raudonas dantyje ir naguose “nei kitos gamtos dalys, nes mikrobiota gali būti tokia naudinga žmonėms“, komentuodamas ankstesnę idėją, siūlančią žarnynas yra bakterijų prieglobstis.
"Bet bakterijos yra atskiri organizmai, tik bandantys išsiversti - o aplinkui yra tik tiek maisto", - pažymi ji.
Tačiau mokslininkai taip pat gilinosi į pavojus bandant suvaldyti bakterijas kovojant su jomis antibiotikais. Norėdami tai padaryti, jie vėl atliko eksperimentą su pelėmis, kurio rezultatus paskelbė žurnale „eLife“ anksčiau šiais metais.
Vykdydami šį tyrimą, mokslininkai per 5 dienas skyrė antibiotikus 10 pelių ir kasdien iš gyvūnų surinko išmatų mėginius, kuriuos jie išanalizavo.
Šis eksperimentas parodė, kad nesant bakterijoms jų „valgyti“, žarnyne per daug kaupėsi tokios medžiagos kaip nitratai ar sulfatai.
Kai jie nustojo maitinti peles antibiotikais, jų žarnos atstatė mikrobų pusiausvyrą; nors, aiškina Reese, „mes iš tikrųjų nežinome, koks yra„ teisingas “bakterijų kiekis žarnyne“.
"Tikrai nulio yra per mažai, o būti pilnai tik su bakterijomis būtų per daug", - tęsia ji. Be to, nors pelės gali gana lengvai pasveikti net ir agresyviai veikdamos bakterijas valančius vaistus, žmonėms tai nėra tas pats, aiškina Deividas.
Konkurencijos svarba
Taip yra todėl, kad iš dalies graužikai atgauna tam tikras bakterijas valgydami vienas kito išmatas. Deividas pažymi: „Žmonės greičiausiai to nenorės daryti“.
Kai žmogaus mikrobiomas yra destabilizuotas, tai iš tikrųjų gali leisti ligos sukėlėjams lengviau įsitvirtinti, mokslininkai atsargiai.
„Paprastai ligos sukėlėjams bus sunku kolonizuoti žarnyną. Yra trilijonai kitų bakterijų, kurias jie turi sumušti, kad išgyventų. Bet jei staiga atimsime mikrobų konkurenciją dėl išteklių, mes prarandame kontrolę, o blogosios bakterijos, sukeliančios nemalonias ligas, […] turi aiškesnį kelią “.
Lawrence A David, Ph.D.
Autoriai pažymi, kad gali būti būdas padėti išlaikyti subtilią bakterijų pusiausvyrą. Šiuo metu komanda ieško, kaip dieta, ypač prebiotikų ir probiotikų buvimas, gali prisidėti prie žarnyno sveikatos.
„Per evoliucijos istoriją mūsų kūnai turėjo galimybę visa tai išsiaiškinti ir sukurti sistemas, kad mikrobiota būtų kontroliuojama“, - sako Reese.
"Bet kaip mokslininkai, gyvenantys šiuolaikinėje eroje, manau, kad mes vis dar bandome susitvarkyti, kokia yra teisinga tarpinė vertė ir kaip mus ten išlaikyti", - priduria ji.
