Как и защо тялото ни гладува чревните бактерии
Имат ли бактериите неограничен запас от хранителни вещества в червата? В миналото учените са вярвали, че червата са един вид рай за тези микроорганизми; но, както се оказва, това предположение е неправилно - което е добра новина за нас.
Според неотдавнашни изследвания телата ни могат да приютят повече бактерии, отколкото сме си представяли.
Всъщност поне половината от клетките в тялото са микробни и значителен брой от тях населяват червата ни.
Имаме симбиотична връзка с нашите бактерии. Тези микроорганизми оказват силно влияние върху състоянието на цялостното ни здраве - както физическо, така и психическо.
Въпреки това, бактериите също зависят от телата ни, за да се хранят, живеят и растат и се оказва, че телата ни са доста умели да държат тези микроорганизми под контрол.
Как става това? Чрез контролиране до колко хранителни вещества са в състояние да имат достъп микробите. Това е установено от ново проучване, проведено от учени от Медицинското училище на университета Дюк в Дърам, Северна Каролина.
„Изглежда, че има естествен кълващ ред за бактериите и нас. По някакъв начин не е изненадващо, че ние, домакинът, трябва да държим повече карти “, казва съавторът на изследването Лорънс А. Дейвид, д-р.
Това противоречи на предишните идеи за микробиома на човешките черва, които го разглеждат като среда, „където има изобилие от храна и ресурси, наводнени, като шоколадовата фабрика на Willy Wonka“, както казва Дейвид.
Дейвид и колеги докладват своите открития в изследването, което се появява в списанието Природа Микробиология.
Горната част на червата над бактериите
Предпоставката за това проучване произхожда от Аспен Рийз, която сега е базирана в Харвардския университет в Кеймбридж, Масачузетс, докато е записана като доктор. кандидат в университета Дюк.
Благодарение на своя опит в екологията, Рийс мислеше за чревните бактерии в контекста на естествената конкуренция за ресурси. В почти всички екосистеми, смята тя, жителите са склонни да се конкурират за ограничените ресурси.
И така, тя се зачуди дали това може да е същото за микробните обитатели на червата. По-нататък тя разсъждава, че бактериите във водни тела са ограничени от ограничен достъп до хранителни вещества като азот или фосфор. Може ли азотът да се предлага в ограничени количества и в червата?
За да намерят отговора на този въпрос, Рийз и колеги са изследвали проби от изпражнения, които са събрали от много животни и хора. Те изучавали изпражненията на зебри, жирафи, слонове, овце и коне, за да назовем само няколко. Пробите от човешки изпражнения са дошли от доброволци, базирани в Северна Каролина.
Резултатите от анализа на Рийз и колегите разкриха, че бактериите се държат на кратък повод в човешките черва: те имат достъп до около 1 азотен атом на всеки 10 въглеродни атома. Това е много по-малко от това, което получават свободно живеещите микроби: средно 1 азотен атом на всеки 4 въглеродни атома.
За да потвърдят, че ограничените нива на азот в околната среда всъщност контролират „свободата“ на бактериите, изследователите проведоха експеримент с мишки. Те хранеха мишките с храна с високо съдържание на протеини, тъй като те имат високи нива на азот.
Колкото повече протеини давали изследователите на мишките, толкова повече се увеличавал броят на чревните бактерии. Освен това, когато Рийз инжектира на животните азот, тя забелязва, че част от азота достига до чревните бактерии.
Това, обяснява тя, предполага, че бозайникът гостоприемник е в състояние да отделя азот чрез клетките, облицоващи червата му, за да захрани бактериите.
„Нашите открития - казва Дейвид - подкрепят идеята, че сме разработили начин да държим нашите бактерии на каишка, като ги оставяме да гладуват за азот.“
Постигане на деликатен баланс
Дейвид обяснява, че това „също обяснява защо западната диета може да бъде вредна за нас. Когато хората ядат прекалено много протеини, това затрупва способността на домакина да поеме този азот в тънките черва и повече от него в крайна сметка си проправят път до дебелото черво, премахвайки способността ни да контролираме микробните си общности. "
„Може да е по-лесно“, казва Рийз, „да си представим, че червата са по-малко„ червени в зъбите и ноктите “от другите части на природата, защото микробиотата може да бъде толкова полезна за хората“, коментирайки предишната идея, предполагаща, че червата са рай за бактериите.
„Но бактериите са отделни организми, които просто се опитват да се справят - и има толкова много храна, която да обиколим“, отбелязва тя.
Учените обаче също се задълбочиха в опасностите от опитите да контролират бактериите, като се борят с тях с антибиотици. За целта те отново проведоха експеримент с мишки, резултатите от който публикуваха в списанието eLife по-рано тази година.
Като част от това проучване учените прилагаха антибиотици на 10 мишки за период от 5 дни и ежедневно събират проби от изпражненията, които те анализират, от животните.
Този експеримент демонстрира, че в отсъствието на бактерии, които да ги „изядат“, вещества като нитрати или сулфати се натрупват прекалено в червата.
Когато спряха да хранят мишките с антибиотици, червата им възстановиха микробния баланс; въпреки това, Рийз обяснява: „Ние всъщност нямаме представа за това какъв е„ правилният “брой бактерии в червата.“
„Със сигурност нулата е твърде малко и да бъдеш пълен само с бактерии, би било твърде много“, продължава тя. Освен това, макар че мишките могат да се възстановят сравнително лесно дори след агресивно излагане на лекарства за изтриване на бактерии, това не е същото за хората, обяснява Дейвид.
Значението на конкуренцията
Това е така, защото отчасти гризачите възвръщат определени бактерии, като ядат изпражненията си. Дейвид отбелязва: „Хората вероятно няма да искат да правят това.“
Когато микробиомът на човек се дестабилизира, това всъщност може да позволи на патогените да се задържат по-лесно, предупреждават изследователите.
„Обикновено патогените трудно ще колонизират червата. Има трилиони други бактерии, които трябва да победят, за да оцелеят. Но ако внезапно премахнем микробната конкуренция за ресурси, губим контрол и лошите бактерии, които причиняват неприятни заболявания [...], имат по-ясен път. "
Лорънс А Дейвид, д-р.
Може да има начин да се помогне за поддържане на деликатния бактериален баланс, отбелязват авторите. В момента екипът проучва как диетата - особено наличието на пребиотици и пробиотици - може да допринесе за здравето на червата.
„През еволюционната история телата ни имаха шанс да разберат всичко това и да изградят системи, за да поддържат микробиотата под контрол“, казва Рийз.
„Но като изследователи, живеещи в модерната епоха, мисля, че все още се опитваме да се справим с това каква е правилната стойност между тях и как да ни задържим там“, добавя тя.
