Spatologia tai maisemaekologia on tutkimusalue, joka tutkii paikkamallien muodostumista bakteeriyhteisöjen kesken. ”Viljan” suuruus (pienin havaittu yksikkö) ja ”laajuus” (havaintoalue) ovat tärkeitä tutkimusasteikkoa määrittäviä tekijöitä. Asteikko on ratkaiseva, kun on kyse teorioiden rakentamisesta tällaisten yhteisöjen järjestämisestä.
Miten tällaiset mallit muodostuvat? Ihmisen suussa, vähintään, vastaus sisältää tekijöitä, kuten lämpötilan, kosteustasot, syljen virtaus, happitaso, pH, ja kuinka monta kertaa hankauksia tai suuhygieniatoimenpiteitä tapahtuu. Näiden makrotason tekijöiden lisäksi mikrobit itse tuottavat ja käyttävät aineenvaihduntayhdisteitä, ravinteita, ja estäjät, mukaan lukien antimikrobiset molekyylit. Ne myös fyysisesti estävät muita mikrobeja miehittämästä tärkeintä tilaa, tai niiden pinnat voivat tarjota hyviä paikkoja muille mikrobeille sitoutua. Tällainen vuorovaikutus johtaa monimuotoiseen ja toiminnallisesti tarpeettomaan yhteisöön, joka on enemmän tai vähemmän vakaa ja metabolisesti aktiivinen mikrobien välisen vuorovaikutuksen tason mukaan.
Kartoittaaksesi avaruuden suunnan, muut tekijät on tiedettävä, kuten etäisyys mikrobien välillä sekä etäisyys mikrobien ja muiden isäntäominaisuuksien välillä, kuten lähin isäntäsolu tai biokalvon pinta, johon mikrobi kuuluu. Kuvantamista käytetään tiedon saamiseen tällaisista kuvioista yksittäisellä solutasolla jopa yhden millimetrin asteikolla.
Yhdistelmämerkintätekniikan kehittäminen yhdessä spektraalisen kuvantamis-fluoresenssi-in situ -hybridisaation (CLASI-FISH) kanssa on auttanut tunnistamaan ja lokalisoimaan useita mikrobiluokkia samanaikaisesti merkitsemällä minkä tahansa mikrobityypin useilla fluoroforeilla. Tämä auttaa visualisoimaan koko mikrobijärjestelmän tilajärjestelyn, joka muodostaa mikrobiyhteisöjä mikroniasteikolla.
Bakteerien biofilmi kaavittiin kielen pinnalta ja kuvattiin CLASI-FISH-tekniikalla. Ihmisen epiteelikudos muodostaa keskiytimen (harmaa). Värit osoittavat erilaisia bakteereja:Actinomyces (punainen) on lähellä ydintä; Streptococcus (vihreä) on lokalisoitu ulkokuoreen ja raidoihin sisätiloissa. Muut taksonit (Rothia, syaani; Neisseria, keltainen; Veillonella, purppura) ovat läsnä klustereissa ja raidoissa, jotka viittaavat yhteisön kasvuun ytimestä ulospäin. Kuva:Steven Wilbert ja Gary Borisy, Forsyth -instituutti Nykyisessä tutkimuksessa käytetään monispektristä fluoresenssikuvantamista sen roolin määrittämiseksi kielen mikrobijärjestelmien alueellisessa ekologiassa. Täällä on useita tiheästi ryhmiteltyjä mikrobeja, jotka ovat kosketuksissa ihmisen epiteeliin ja myös muihin suun elinympäristöihin, kuten suun limakalvoon ja hampaisiin.
Tutkijat käyttivät harjattua muovista kaavinta kerätäkseen kaavittua näytettä edestäpäin. Näiden biokalvofragmenttien koko ja sisäinen järjestely johtivat heihin siihen johtopäätökseen, että ne edustivat bakteerien tilajärjestelyä kielen selkäosan eri tasoilla uskollisesti satojen mikrometrien asteikolla. Nämä tasot sisältävät kielen peittävien filiform papillien yläosat, niiden väliset laaksot, ja niistä ulottuvat hienot piikit, jotka kaikki isännöivät erityyppisiä bakteereja.
Tutkijat tunnistivat ensin tärkeimmät bakteerityypit näytteistä, jotka kaivattiin 21 terveen vapaaehtoisen kielestä sekvensoimalla, ja analysoi sitten jokaisen luokan saadakseen täydellisen kuvan mikrobiomin rakenteesta riittävän yksityiskohtaisesti, jotta kullekin avainlajille voitaisiin määrittää oma paikka kielellä.
Suurin osa kieliyhteisön mikrobigeeneistä muodostuu rajallisesta määrästä oligotyyppejä, Human Microbiome Projectin (HMP) mukaan. Yhdistämällä jokainen suussa oleva oligotyyppi bakteeriluokkiin laajennetussa ihmisen suun mikrobiomitietokannassa (eHOMD), Tutkijat havaitsivat 17 bakteeriperhettä, joita esiintyi yli 80%:ssa ihmisistä ja jotka muodostivat 0,5% mikrobeista. Käyttämällä HMP:n sekvensointitietoja, he havaitsivat, että 95% tai enemmän bakteerisekvensseistä oli peräisin samanlaisesta sukujen joukosta.
Tutkijat päättelevät, että nämä suvut "muodostavat todennäköisesti sekä terveellisen TD -mikrobiomin tila- että metabolisen kehyksen".
Tutkijat löysivät kolmenlaisia mikrobirakenteita:vapaita bakteereja, bakteerit litteissä epiteelisoluissa, ja bakteerikonsortiot, tai rakenteellisesti monimutkaisia ryhmiä. Jälkimmäiset olivat bakteeribiofilmiä, jotka koostuivat useista mikrobikerroksista, jossa on selkeä raja ja epiteelisydän.
Bakteerikoostumusanalyysi kussakin luokassa ja alueellisessa sijainnissa osoitti, että konsortiot olivat homogeenisempia kuin muut luokat, joilla on samanlaiset bakteerikuviot kaikissa näytteissä. Vapaita ja epiteeliin sitoutuneita bakteereja esiintyi yksittäin tai pieninä klustereina. Verrattuna, jokaisella konsortiolla oli sama paikallinen laastarirakenne, kutakin hallitsee yksi bakteerityyppi.
Jokaisella laastarilla on oma raja, on kymmeniä satoja mikrometrejä pitkä, ja siinä on ihmisen limakalvon epiteelisolujen ydin. Konsortiot asuvat kehävyöhykkeen välissä, joka on alttiina syljelle ja hapelle, ja epiteelin ydin.
Vähintään yksi näyte jokaiselta osallistujalta, ja yli 95% otoskuvista, osoitti kolmen suvun läsnäolon: Actinomyces, Rothia, ja Streptokokki . Jokaisella oli oma `` makea paikka '' konsortiossa, kanssa Actinomyces muodostaen suuria jatkuvia domeeneja ytimen lähelle tai raitoja muiden bakteerien laastareiden väliin. Rothia muodostivat suuria läiskiä kehän lähelle sekä epiteelisolujen tai bakteerisolujen ytimen ympärille. Tällaisen aivokuoren kerroksen sisällä the Rothia hajotettiin usein muiden bakteerityyppien virtojen tai laastareiden avulla. Streptokokki muodostivat ohuen ulkoisen kerroksen konsortioon sekä suonet tai laastarit sen sisälle.
Muita merkittäviä bakteerityyppejä, joita nähtiin kaikkien tutkimuksen yksilöiden näytteistä, sisälsivät Veillonella, Gemella, Neisseriaceae, ja turvapaikka Saccharibacteria . Jotkut näistä bakteeriluokista voivat auttaa muuttamaan syljen nitraattia nitriitiksi ja siten auttamaan säätelemään typpioksidipitoisuuksia kehossa. Alle viidesosa soluista ei värjätty millään spesifisellä koettimella.
Seuraava, tutkijat tarkastelivat konsortion eri sukuja, kaikki lajit yhden suvun sisällä, ja erityisesti yksi laji, jonka uskottiin edustavan kyseistä sukua kielellä. Kuten HMP -tiedoista odotettiin, he löysivät, esimerkiksi, että Rothia edusti R. mucilaginosa , Actinomyces käyttäjältä A. odontolyticus , ja paljon pienemmässä määrin, A. graevenitizii , ja Neisseria käyttäjältä N. flavescens . S. mitis , S. salivarius ja S. parasanguinis löytyi kaikista konsortioista, mutta eri paikoissa.
Tutkijat olettavat, että kielen selkäpuolen bakteerisolut työntyvät toisiaan lisääntyessään. Jokainen luokka kasvaa nopeammin alueella, joka on ihanteellinen heidän kasvulleen, johtaa epätasaiseen muotoon. Tämä on kypsän mikrobiomin laastarijärjestelyn alkuperä. Huonossa kunnossa, mikrobiyhteisön rakenne voi vaihdella.
"Tutkimuksemme on uusi, koska kukaan aikaisemmin ei ole pystynyt katsomaan biofilmiä kielellä tavalla, joka erottaa kaikki eri bakteerit, jotta voimme nähdä, miten ne järjestäytyvät, "tutkija Gary Borisy sanoo." Suurin osa aiemmista bakteeriyhteisöistä tehdyistä töistä käytti DNA-sekvensointiin perustuvia lähestymistapoja, mutta saadakseen DNA -sekvenssin, sinun on ensin jauhettava näyte ja otettava DNA, joka tuhoaa kaiken kauniin tilarakenteen, joka siellä oli. Kuvantamalla CLASI-FISH-tekniikkamme avulla voimme säilyttää tilarakenteen ja tunnistaa bakteerit samanaikaisesti. "
Toisin sanoen, tämä kuvantamismenetelmä pystyi tunnistamaan suurimman osan kunkin konsortion soluista, sekä niiden runsaus ja alueellinen järjestely suhteessa ravinnon lähteeseen ja substraatin sijaintiin.
Mikrometrin mittakaavan tutkimukset auttavat erottamaan mikrobiyhteisöt niiden biologisen järjestelyn suhteen. Lajitason koettimien käyttö osoittaa, että monet lajit ovat paikan asiantuntijoita, jotka esiintyvät yhdessä paikassa, kuten plakkia, mutta ei toisessa, tuo on, kielen dorsum.
Tutkijat päättelevät, "Vaikka kuvantaminen on vain yksi monista avaintekniikoista, se tarjoaa ainutlaatuisen hyödyn osoittamalla meille kohteen:maiseman ja rakenteet, joita mikrobit rakentavat ja jotka meidän on selitettävä ja toistettava, jotta voimme ymmärtää mikrobiyhteisön. "
Nenänielun mikrobiomin koostumus ja rakenne liittyvät COVID-19-taudin vakavuuteen
Haimatulehdus
Suoliston bakteeriprofiili voi ennustaa suoliston vaurioita sädehoidon jälkeen
Tietyt bakteerilajit voivat lisätä HIV -riskiä naisilla,
Yleinen geneettinen muunnelma selittää, miksi immunoterapia epäonnistuu usein Crohnin taudissa
Tutkijat toivovat, että verikoke, jolla diagnosoidaan tarkasti fibromyalgia, voisi olla saatavilla viiden vuoden kuluessa
Toimenpiteet SARS-CoV-2:n leviämisen estämiseksi jäteveden kautta köyhillä alueilla
Tutkijat ympäri maailmaa pyrkivät ymmärtämään, miten koronavirustauti 2019 (COVID-19) ja sitä aiheuttava uusi patogeeni-vaikea akuutti hengitystieoireyhtymä koronavirus 2 (SARS-CoV-2)-leviää. Uusi l
Tuo Pepto ei todennäköisesti auta haavaasi
Mahahaava on haava tai vaurio, joka kehittyy ruokatorven limakalvoon, vatsa, tai pohjukaissuoli. Ei kauan sitten, oletettiin, että haavaumat johtuivat siitä, että henkilö oli stressaantunut tai yksink
Pitkäaikainen antibioottien käyttö preemiesissä edistää lääkeresistenttejä suolistobakteereja
Hyvin ennenaikaisesti syntyneet lapset ovat usein sairaita ja tarvitsevat antibioottihoitoa pelastaakseen henkensä. Kuitenkin, kun tämä hoitomuoto kestää 20 kuukautta tai enemmän, se voi vaikuttaa suo