Hogyan és miért éhezik testünk a bélbaktériumokat
Rendelkeznek-e korlátlan mennyiségű tápanyaggal a baktériumok a bélben? A múltban a tudósok hajlamosak voltak azt hinni, hogy a bél egyfajta paradicsom ezeknek a mikroorganizmusoknak; de, mint kiderült, ez a feltételezés helytelen - ami jó hír számunkra.
A legújabb kutatások szerint testünkben több baktérium található, mint azt elképzelni tudtuk.
Valójában a test sejtjeinek legalább fele mikrobiális, és ezek jelentős része benépesíti a belünket.
Szimbiotikus kapcsolatban vagyunk baktériumainkkal. Ezek a mikroorganizmusok erősen befolyásolják általános egészségi állapotunkat - mind fizikai, mind mentális állapotot.
A baktériumok azonban testünktől is függenek, hogy táplálkozzunk, éljünk és növekedjünk, és kiderült, hogy testünk meglehetősen ügyesen kezeli ezeket a mikroorganizmusokat.
Hogyan történik ez? Annak szabályozásával, hogy a mikrobák hány tápanyaghoz képesek hozzáférni. Ezt találta egy új tanulmány, amelyet a Duke Egyetem Orvostudományi Karának tudósai végeztek Durham-ben (NC).
„Úgy tűnik, hogy a baktériumoknak és nekünk természetes csipegetési rend van. Bizonyos szempontból nem meglepő, hogy nekünk, a házigazdának kell többet birtokolnunk a kártyákból ”- mondja Lawrence A. David, a tanulmány társszerzője, Ph.D.
Ez ellentmond az emberi bélmikrobiomával kapcsolatos korábbi elképzeléseknek, amelyek azt a környezetet tekintik „ahol rengeteg élelmiszer és erőforrás árad, mint például Willy Wonka csokoládégyára”, ahogy David fogalmaz.
David és munkatársai a folyóiratban megjelenő tanulmányban számolnak be eredményeiről Természet mikrobiológiája.
A bél felső keze a baktériumok felett
Ennek a tanulmánynak az alapja Aspen Reese volt, aki ma a Harvard Egyetemen, Cambridge-ben található, míg Ph.D. lett. jelölt a Duke Egyetemen.
Ökológiai hátterének köszönhetően Reece a bélbaktériumokra gondolt az erőforrásokért folytatott természetes verseny összefüggésében. Gyakorlatilag az összes ökoszisztémában a lakosok hajlamosak versenyezni a korlátozott erőforrások miatt.
Tehát arra gondolt, vajon ugyanaz lehet-e a mikrobiális béllakóknál. A víztestekben lévő baktériumokat - indokolta tovább - korlátozza a tápanyagok, például a nitrogén vagy a foszfor korlátozott hozzáférése. Lehetséges, hogy a nitrogén korlátozott mennyiségben is elérhető a bélben?
Erre a kérdésre a válasz megtalálásához Reese és munkatársai székletmintákat tanulmányoztak, amelyeket számos állattól és embertől gyűjtöttek. A zebrák, zsiráfok, elefántok, juhok és lovak ürülékét tanulmányozták, csak néhányat említve. Az emberi székletminták észak-karolinai székhelyű önkéntesektől származnak.
Reese és munkatársai elemzésének eredményei azt mutatták, hogy a baktériumokat rövid pórázon tartják az emberi bélben: 10 szénatomonként körülbelül 1 nitrogénatomhoz férhetnek hozzá. Ez sokkal kevesebb, mint amit a szabadon élő mikrobák kapnak: átlagosan 4 szénatomra 1 nitrogénatom.
Annak megerősítése érdekében, hogy a környezet korlátozott nitrogénszintje valóban szabályozta a baktériumok „szabadságát”, a kutatók egereken kísérletet végeztek. Az egereket magas fehérjetartalmú táplálékkal etették, mivel ezekben magas a nitrogénszint.
Minél több fehérjét adtak a kutatók az egereknek, annál inkább nőtt a bélbaktériumok száma. Sőt, amikor Reese nitrogénnel injektálta az állatokat, észrevette, hogy a nitrogén egy része eljut a bélbaktériumokig.
Ez azt magyarázza, hogy egy gazda emlős képes a bélét bélelő sejteken keresztül nitrogént kiválasztani a baktériumok táplálása érdekében.
"Megállapításaink - mondja David - támogatják azt az elképzelést, hogy kifejlesztettük a baktériumaink pórázon tartásának módját úgy, hogy nitrogénnel éheztettük őket."
Finom egyensúly megteremtése
David kifejti, hogy ez „megmagyarázza azt is, hogy a nyugati étrend miért lehet rossz számunkra. Amikor az emberek túl sok fehérjét esznek, az megnöveli a gazdaszervezet azon képességét, hogy felvegye ezt a nitrogént a vékonybélben, és ennek több része végül a vastagbélbe jut, megszüntetve a mikrobaközösségeink irányításának képességét. "
"Könnyebb lehet elképzelni - mondja Reese -, hogy a bél kevésbé" vörös a fogában és a karmában ", mint a természet más részein, mert a mikrobiota annyira hasznos lehet az emberek számára" - kommentálva az előző ötletet, amely arra utal, hogy a bél a baktériumok menedéke.
"De a baktériumok egyedi organizmusok, csak megpróbálnak kijönni - és csak annyi étel van körülötte" - jegyzi meg a nő.
A tudósok ugyanakkor elmélyültek abban a veszélyben is, ha antibiotikumokkal küzdenek a baktériumok ellen. Ehhez ismét kísérletet végeztek egereken, amelynek eredményeit a folyóiratban publikálták eLife korábban ebben az évben.
Ennek a vizsgálatnak a részeként a tudósok 5 napon keresztül antibiotikumot adtak 10 egérnek, és naponta gyűjtöttek székletmintákat - amelyeket elemeztek - az állatoktól.
Ez a kísérlet bebizonyította, hogy baktériumok hiányában, amelyek „megennék” őket, olyan anyagok, mint a nitrát vagy a szulfát, túlságosan felhalmozódtak a bélben.
Amikor abbahagyták az egerek antibiotikumainak etetését, belük helyreállította a mikrobiális egyensúlyt; bár, magyarázza Reese: "Nem igazán tudjuk, hogy mi a bélben lévő" megfelelő "baktériumszám."
"Természetesen a nulla túl kevés, és ha csak baktériumokkal lenne tele, az túl sok lenne" - folytatja. Továbbá, bár az egerek meglehetősen könnyen képesek felépülni még a baktériumokat törölő gyógyszerek agresszív expozíciója után is, az emberek esetében ez nem ugyanaz, magyarázza David.
A verseny fontossága
Ennek oka, hogy a rágcsálók részben úgy szerzik be bizonyos baktériumokat, hogy megeszik egymás ürülékét. David megjegyzi: "Az emberek valószínűleg nem akarják ezt megtenni."
Ha egy személy mikrobioma destabilizálódik, ez valójában lehetővé teszi a kórokozók könnyebb megtartását - figyelmeztetnek a kutatók.
„Normális esetben a kórokozók nehezen telepítik meg a bélet. Milliónyi más baktérium van, amelyeket ki kell verni a túlélés érdekében. De ha hirtelen el vesszük az erőforrásokért folytatott mikrobiális versenyt, elveszítjük az irányítást, és a csúnya betegségeket okozó rossz baktériumok […] tisztább utat mutatnak be. ”
Lawrence A David, Ph.D.
A szerzők megjegyezhetik, hogy a finom baktériumok egyensúlyának fenntartása elősegítheti. Jelenleg a csapat azt vizsgálja, hogy az étrend - különösen a prebiotikumok és probiotikumok jelenléte - hogyan járulhat hozzá a bél egészségéhez.
"Az evolúciós történelem során testünknek alkalma volt mindezt kitalálni, és rendszereket kiépíteni a mikrobiota kordában tartása érdekében" - mondja Reese.
"De a modern korban élő kutatókként azt gondolom, hogy még mindig megpróbáljuk kezelni, mi a helyes érték a kettő között, és hogyan tartsunk ott bennünket" - teszi hozzá.
