Forskere finder tidligere ukendt respons inden for tarmmikrobiom

Tarmmikrobiomet, som er en samling af talrige gavnlige bakteriearter, er nøglen til vores generelle velbefindende og et godt helbred. Nylige undersøgelser har forbundet tarmmikrobiomet med flere gavnlige egenskaber, såsom at hjælpe med udviklingen af ​​vores immunsystem og afværge patogeninfektioner.

Mange dødelige patogener er bevægelige, hvilket betyder, at de kan bevæge sig spontant, og deres evne til at inficere er baseret på deres reaktion på forskellige miljømæssige signaler. De vigtigste tegn på patogenerne er molekylerne (eller metabolitterne), der produceres i tarmen. Patogener fortolker særskilte metabolitter forskelligt og tiltrækkes eller frastødes af dem (dvs. vandrer mod eller væk fra dem).

Metabolitten indol er et eksempel på et mikrobiomproduceret lille molekyle, der er rigeligt i tarmen og er et kraftigt afstødende middel for bakterier. Ifølge Dr. Pushkar Lele, Assisterende professor, og Dr. Arul Jayaraman, professor, i Artie McFerrin Department of Chemical Engineering ved Texas A&M University, denne kendsgerning førte til et simpelt spørgsmål:"Hvorfor afviser indol - som produceres af mange af vores gavnlige bakteriearter - ikke de gode tarmbakterier sammen med de dårlige?"

For at besvare dette spørgsmål, et forskerhold inklusive Lele, Jayaraman og Dr. Michael Manson fra Biologisk Institut ved Texas A&M, studerede responsen af ​​de gavnlige tarmbakterier, E. coli til indol. I en artikel i Procedurer fra National Academy of Sciences , forskerne beskriver opdagelsen af ​​et tidligere ukendt svar på indol, hvor molekylet synes at både frastøde og tiltrække bakterier. Dette Janus -svar - opkaldt efter den romerske gud Janus, der havde to ansigter, en kigger ind i fremtiden og en ser ind i fortiden - har at gøre med måden indol tolkes af de bakterielle kemo -receptorer.

Vi fandt ud af, at der er to receptorer i E. coli, der fornemmer indol. Man føler indol som en afstødende, og man fornemmer indol som en tiltrækkende. Vedvarende eksponering for høje koncentrationer af indol desensibiliserer receptoren, der fortolker det som et afstødende middel. Dette fører til, at indol kun opfattes som et tiltrækningsmiddel. "

Dr. Pushkar Lele, Assisterende professor, Texas A&M University

Ifølge Jayaraman, Janus -svaret viser en stor mængde raffinement, og opdagelsen kunne føre til en bedre forståelse af tarmmikrobiomets kompleksitet. "Gavnlige bakterier samles på overfladerne i tarmen baseret på et fælles træk, "sagde Jayaraman." Vi foreslår, at en sådan funktion er evnen til at producere eller fornemme indol. Bakterier, der producerer indol, kan gruppere sig og blive tiltrukket af nicher, hvor indolkoncentrationer er høje. "

Da de bakterier, der producerer indol i tarmen, typisk er indblandet i slimlag blandt andre bakterier, indolkoncentrationen falder, når man kommer længere væk fra indolkilden. Da patogener har en tendens til at passere gennem tarmen relativt langt fra bakterierne, der producerer indol, de vil sandsynligvis ikke støde på høje koncentrationer af indol i en længere periode. Derfor, de er ikke følsomme over for indol, og enhver indol, de støder på, afviser dem.

Undersøgelser viser fortsat, at det er vigtigt at have en mangfoldig blanding af gavnlige bakterier i tarmen. Ifølge Lele, denne forskning er et skridt i retning af at forstå, hvordan tarmmikrobiomet kan ændre sig med tiden. "Det centrale spørgsmål er, 'Hvordan koloniserer forskellige bakteriearter bestemte nicher?' Vi har behandlet en del af det spørgsmål, "sagde Lele." Det næste trin er at undersøge responsen fra flere bakteriearter på en blanding af forskellige metabolitter, der findes i tarmen. "

• Mikrobiomforskning afdækker ny form for antibiotikatolerance
• Forskere identificerer en tarmmikro genereret biprodukt forbundet med hjerte -kar -sygdomme