Imagine de credit: Flickr

Oamenii de știință au descoperit că gazdele își înfometează microbienii de nutrienți, forțând în mod esențial microbii din curajul nostru să facă cererea noastră.

Fiecare dintre noi este doar pe jumătate uman. Cealaltă jumătate este microbiană. Trilioane de viruși, ciuperci, bacterii și alte organisme microscopice ne acoperă pielea și ne acoperă organele vitale. Depindem de aceste comunități microbiene pentru a digera alimentele, a sintetiza vitaminele, a întări sistemul imunitar și chiar a menține sănătatea mintală.

Noile descoperiri indică faptul că dieta modernă și utilizarea excesivă a antibioticelor ar putea submina poziția noastră de stăpâni binevoitori, punând șansele în favoarea microbilor.

Paradisul nutrienților

„Se pare că există o ordine naturală de ciocănire a bacteriilor și a noastră”, spune Lawrence A. David, profesor asistent de genetică moleculară și microbiologie la Școala de Medicină a Universității Duke. „Într-un fel nu este surprinzător faptul că noi, gazda, ar trebui să deținem mai multe cărți.”

Pe gram, există mai multe bacterii care locuiesc în intestin decât în ​​orice alt ecosistem din lume.

Cu toate acestea, David spune că viziunea predominantă asupra microbiomului, în special în intestin, este despre un paradis bogat în nutrienți „unde se inundă hrană și resurse abundente, cum ar fi Fabrica de ciocolată a lui Willy Wonka”. Pe gram, există mai multe bacterii care locuiesc în intestin decât în ​​orice alt ecosistem din lume.

În total, acei microbi intestinali cântăresc aproximativ trei kilograme la un om, cam atât cât ficatul sau creierul. Deci, nu este surprinzător faptul că mulți oameni de știință ar crede că acești microbi sunt atât de abundenți, deoarece intestinul este un mediu ospitalier unic.

Dar, recent, unii cercetători au pus sub semnul întrebării această teorie, inclusiv Aspen Reese, un doctorand în laboratorul lui David care a trecut recent pentru a deveni investigator principal la Universitatea Harvard.

Tot felul de caca

În calitate de ecolog instruit, Reese a înțeles că practic orice alt ecosistem de pe planetă are membri care concurează pentru resurse. De ce intestinul ar fi diferit? Nutrienții precum azotul sau fosforul restricționează adesea bacteriile din cursuri sau lacuri. Reese s-a întrebat dacă azotul este o resursă limitată și în intestin.

Ea a decis să măsoare nivelurile de azot din microbiomul intestinal. Deoarece microbii intestinali trăiesc în caca, asta însemna colectarea probelor de scaun. Cu ajutorul colegilor, în special Rob Pringle de la Universitatea Princeton, Reese a reușit să procure scaun de la peste 30 de tipuri diferite de mamifere, inclusiv zebre sălbatice, girafe și elefanți din Kenya; ovine, bovine și cai domestici din New Jersey; și oameni din Carolina de Nord.

Ea a întărit probele și a numărat numărul de atomi de azot și carbon disponibili pentru microbi.

„Bacteriile sunt organisme individuale, care încearcă doar să se descurce - și există doar atât de multă hrană de parcurs.”

Reese a descoperit că microbii din intestinul uman au avut acces la o medie de doar un atom de azot pentru fiecare zece atomi de carbon, în timp ce majoritatea microbilor cu viață liberă se bucură de o dietă compusă dintr-un azot la fiecare patru atomi de carbon.

Pentru a verifica dacă nivelurile de azot ar putea menține microbiomul sub control, Reese a hrănit și șoarecilor o dietă bogată în proteine, care conțin în mod natural mult azot. Când a crescut cantitatea de proteine, numărul bacteriilor din intestinul șoarecilor a crescut de zece ori.

Doar încercând să trec

Mai mult decât atât, când a injectat azot în fluxul sanguin al șoarecilor, o parte din azot a ajuns în bacteriile intestinale, sugerând că gazda poate secreta azot prin celulele care îi acoperă intestinul pentru a salva microbii de foame. Descoperirile apar în Natura Microbiologie.

„Descoperirile noastre susțin ideea că am dezvoltat o modalitate de a ne menține bacteriile în lesă, lăsându-le să moară de azot”, spune David. „De asemenea, explică de ce dieta occidentală ar putea fi nefastă pentru noi. Când oamenii mănâncă prea multe proteine, mlaștină capacitatea gazdei de a prelua azotul din intestinul subțire, iar mai mult din acesta ajunge să ajungă la intestinul gros, eliminând capacitatea noastră de a ne controla comunitățile microbiene. ”

Situația este analogă cu ceea ce ecologiștii numesc eutrofizare, un fenomen cauzat atunci când îngrășămintele curg în iazuri sau lacuri, crescând concentrațiile de azot sau fosfor ale apei și stimulând creșterea excesivă a algelor sau a înfloririlor algale.

„Ar putea fi mai ușor să ne imaginăm că intestinul este mai puțin„ roșu în dinți și gheare ”decât alte părți ale naturii, deoarece microbiota poate fi atât de benefică pentru oameni”, spune Reese, care este un junior în cadrul Harvard Society of Fellows . „Dar bacteriile sunt organisme individuale, care încearcă doar să se descurce - și există doar atât de multă hrană de parcurs.”

Care este numărul potrivit?

Dacă teoria susține că gazdele umane pierd controlul asupra subalternilor noștri microbieni, ar putea părea că utilizarea antibioticelor pentru a șterge populații întregi de microbi ar fi o modalitate excelentă de a le arăta cine este șeful. Însă un alt studiu realizat de Reese și David indică faptul că tactica ar fi prost sfătuită.

Echipa a administrat 10 șoareci un tratament de cinci zile cu antibiotice orale și le-a analizat zilnic probele. Constatările lor, publicate în iunie în eLife, a arătat că multe dintre sursele de energie se bazează pe microbi - cum ar fi substanțele chimice nitrat sau sulfat - au început să se acumuleze odată cu epuizarea microbilor.

„Nu prea avem o idee despre ceea ce este numărul„ corect ”de bacterii care trebuie să aibă în intestin. Cu siguranță zero este prea puțin, iar a fi plin de numai bacterii ar fi prea multe. ”

La scurt timp după ce cursul de antibiotice sa încheiat, mediul chimic din intestinul șoarecilor a revenit la status quo, iar microbii au început să înflorească din nou.

„Nu avem cu adevărat o idee a numărului„ corect ”de bacterii care trebuie să aibă în intestin”, spune Reese. „Cu siguranță zero este prea puțin și a fi plin de numai bacterii ar fi prea multe.”

David adaugă avertisment că multe dintre cele peste o mie de specii de bacterii intestinale care sunt eliminate de antibiotice nu vor mai reveni niciodată. În experimentele lor, echipa sa a descoperit că singurul mod în care acești microbi au reușit să-și găsească drumul înapoi în pântecele șoarecilor a fost lăsându-i pe șoareci să facă ceea ce fac în mod normal, adică să mănânce scaunul celuilalt. „Oamenii probabil că nu vor dori să facă asta”, spune el.

Multe studii au arătat că, după tratamentul cu antibiotice, microbiomii oamenilor pot fi modificați timp de luni, dacă nu chiar ani. Această modificare poate crea un teren favorabil pentru agenții patogeni.

„În mod normal, agenții patogeni vor avea dificultăți în colonizarea intestinului”, spune David. „Există miliarde de alte bacterii pe care trebuie să le bată pentru a supraviețui. Dar dacă eliminăm brusc concurența microbiană pentru resurse, pierdem controlul și bacteriile rele care cauzează boli urâte precum C. difficile colita are o cale mai clară. ”

David și echipa sa investighează modul în care alegerile noastre alimentare - inclusiv prebiotice și probiotice - pot menține relația noastră cu microbiomul și, în cele din urmă, sănătatea noastră.

„De-a lungul istoriei evolutive, corpurile noastre au avut șansa să descopere acest lucru și să construiască sisteme pentru a menține microbiota sub control”, spune Reese. „Însă, în calitate de cercetători care trăiesc în era modernă, cred că încă încercăm să ne dăm seama care este valoarea intermediară corectă și cum să ne menținem acolo.”

National Science Foundation, Hartwell Foundation, Alfred P. Sloan Foundation, Searle Scholars Program, European Research Council și Austrian Science Fund au sprijinit lucrarea.

Sursa: Universitatea Duke

Cărți conexe

at InnerSelf Market și Amazon