Forscher finden bisher unbekannte Reaktion im Darmmikrobiom

Das Darmmikrobiom, die eine Sammlung zahlreicher nützlicher Bakterienarten ist, ist der Schlüssel zu unserem allgemeinen Wohlbefinden und unserer Gesundheit. Jüngste Studien haben das Darmmikrobiom mit mehreren nützlichen Eigenschaften in Verbindung gebracht, wie die Unterstützung bei der Entwicklung unseres Immunsystems und die Abwehr von Krankheitserregern.

Viele tödliche Krankheitserreger sind beweglich, d.h. sie können sich spontan bewegen, und ihre Fähigkeit zu infizieren basiert auf ihrer Reaktion auf verschiedene Umweltreize. Wichtige Hinweise für die Krankheitserreger sind die im Darm produzierten Moleküle (oder Metaboliten). Krankheitserreger interpretieren charakteristische Metaboliten unterschiedlich und werden von ihnen entweder angezogen oder abgestoßen (d. h. auf sie zu oder von ihnen weg wandern).

Der Metabolit Indol ist ein Beispiel für ein vom Mikrobiom produziertes kleines Molekül, das im Darm reichlich vorhanden ist und ein starkes Abwehrmittel für Bakterien ist. Laut Dr. Pushkar Lele, AssistenzprofessorIn, und Dr. Arul Jayaraman, Professor, am Artie McFerrin Department of Chemical Engineering der Texas A&M University, Diese Tatsache führte zu einer einfachen Frage:"Warum stößt Indol - das von vielen unserer nützlichen Bakterienarten produziert wird - nicht die guten Darmbakterien zusammen mit den schlechten ab?"

Um diese Frage zu beantworten, ein Forschungsteam mit Lele, Jayaraman und Dr. Michael Manson vom Department of Biology bei Texas A&M, untersuchte die Reaktion der nützlichen Darmbakterien, E. coli zu Indol. In einem Artikel in der Proceedings of the National Academy of Sciences , beschreiben die Forscher die Entdeckung einer bisher unbekannten Reaktion auf Indol, in dem das Molekül Bakterien sowohl abzuwehren als auch anzuziehen scheint. Diese Janus-Antwort - benannt nach dem römischen Gott Janus, der zwei Gesichter hatte, ein Blick in die Zukunft und ein Blick in die Vergangenheit - hat mit der Interpretation von Indol durch die bakteriellen Chemorezeptoren zu tun.

Wir fanden heraus, dass es in E. coli zwei Rezeptoren gibt, die Indol wahrnehmen. Man empfindet Indol als Abwehrmittel, und man spürt Indol als Lockstoff. Eine anhaltende Exposition gegenüber hohen Konzentrationen von Indol desensibilisiert den Rezeptor, der es als Abwehrmittel interpretiert. Dies führt dazu, dass Indol nur als Lockstoff wahrgenommen wird."

Dr. Pushkar Lele, AssistenzprofessorIn, Texas A&M University

Laut Jayaraman, die Janus-Antwort zeigt ein hohes Maß an Raffinesse, und die Entdeckung könnte zu einem besseren Verständnis der Komplexität des Darmmikrobioms führen. "Nützliche Bakterien sammeln sich auf den Oberflächen im Darm an, basierend auf einem gemeinsamen Merkmal, “ sagte Jayaraman. „Wir schlagen vor, dass eine solche Eigenschaft die Fähigkeit ist, Indol zu produzieren oder zu spüren. Bakterien, die Indol produzieren, könnten sich zusammenschließen und von Nischen angezogen werden, in denen die Indolkonzentration hoch ist."

Da die Bakterien, die im Darm Indol produzieren, typischerweise in Schleimschichten unter anderen Bakterien eingeschlossen sind, die Indolkonzentration sinkt, je weiter man sich von der Indolquelle entfernt. Da Krankheitserreger dazu neigen, den Darm relativ weit entfernt von den Bakterien zu passieren, die Indol produzieren, es ist unwahrscheinlich, dass sie über einen längeren Zeitraum hohen Indolkonzentrationen ausgesetzt sind. Deswegen, sie sind nicht gegen Indol sensibilisiert, und jedes Indol, dem sie begegnen, stößt sie ab.

Studien zeigen weiterhin, dass es wichtig ist, eine vielfältige Mischung nützlicher Bakterien im Darm zu haben. Laut Lele, Diese Forschung ist ein Schritt zum Verständnis, wie sich das Darmmikrobiom mit der Zeit verändern könnte. „Die entscheidende Frage ist, "Wie besiedeln verschiedene Bakterienarten bestimmte Nischen?" Wir haben einen Teil dieser Frage angesprochen, ", sagte Lele. "Der nächste Schritt besteht darin, die Reaktion mehrerer Bakterienarten auf eine Mischung verschiedener Metaboliten zu untersuchen, die im Darm gefunden werden."

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