Istraživači otkrivaju međuvrsnu komunikaciju između crijevnih bakterija i domaćina

Bakterije u crijevima ne čine samo probavu hrane u želucu svojih domaćina, također mogu reći genima u svojim domaćinima sisavaca što trebaju učiniti.

Studija objavljena danas u Stanica opisuje oblik "međuvrsne komunikacije" u kojoj bakterije luče određenu molekulu-dušikov oksid-koja im omogućuje komunikaciju i kontrolu DNK njihovih domaćina, i sugerira da razgovor između njih dvoje može široko utjecati na ljudsko zdravlje.

Istraživači s Medicinskog fakulteta Sveučilišta Case Western Reserve, Sveučilišne bolnice Cleveland Medical Center, i Harvard Medical School pratili su dušikov oksid koji izlučuju crijevne bakterije unutar sitnih crva (C. elegans, uobičajeni laboratorijski model sisavaca). Dušikov oksid koji luče crijevne bakterije vezane za tisuće proteina domaćina, potpuno mijenjajući sposobnost crva da regulira vlastitu ekspresiju gena.

Studija je prva koja je pokazala da crijevne bakterije mogu ući u mreže dušikovih oksida sveprisutne kod sisavaca, uključujući i ljude. Dušikov oksid veže se na ljudske proteine ​​na pažljivo reguliran način-proces poznat kao S-nitrozilacija-a poremećaji su općenito uključeni u bolesti poput Alzheimerove, Parkinsonova bolest, astma, dijabetes, srčana bolest, i rak.

Nalazi ukazuju na to da je dušikov oksid opći mehanizam pomoću kojeg crijevne bakterije mogu komunicirati s domaćinima sisavaca. Prethodni radovi na raspetljavanju komunikacijskih linija do i od crijevnih bakterija prvenstveno su se fokusirali na rijetke molekule koje bakterije luče. Novi nalazi slični su otkrivanju kemijskog jezika zajedničkog za sve vrste, za razliku od pojedinačnih riječi, rekao je viši autor Jonathan Stamler, DOKTOR MEDICINE, ravnatelj Instituta za transformacijsku molekularnu medicinu na Medicinskom fakultetu Sveučilišta Case Western Reserve i predsjednik Instituta Harrington Discovery pri Sveučilišnim bolnicama Cleveland Medical Center. "U crijevima postoji ogromna složenost, a mnogi istraživači traže sljedeću neobičnu tvar koju proizvodi bakterija koja bi mogla utjecati na ljudsko zdravlje, "kaže. S trilijunima bakterija u prosječnom crijevu, Stamler je odlučio potražiti zajednički jezik koji bi mogle koristiti sve bakterijske vrste. "Ogromnost populacije crijevnih bakterija i njezin odnos prema domaćinu predviđa da će postojati opći načini komunikacije koje mi ljudi možemo prepoznati."

Znanstvenici su pokazali ovaj fenomen hraneći gliste bakterijama u razvoju koje proizvode dušikov oksid. Zatim su odabrali jedan vrlo važan protein-protein argonaute, ili ALG-1-koji je visoko očuvan od crva do ljudi i utišava nepotrebne gene, uključujući gene kritične za razvoj. Kada dušikov oksid luče bakterije vezane za ALG-1, razvili su loše oblikovane reproduktivne organe i umrli. Previše dušikovog oksida iz bakterija utjecalo je na proteine ​​koji utiču na DNK crva i narušilo zdrav razvoj.

"Praktički, životinje neće dopustiti da se to dogodi, "Rekao je Stamler. Umjesto toga, autori pretpostavljaju da će se domaćin sisavaca izvan laboratorijskog okruženja prilagoditi promjenama razine dušikovog oksida. Rekao je Stamler, "Crv će prestati jesti bakterije koje stvaraju dušikov oksid, ili će početi jesti različite bakterije koje proizvode manje dušikovog oksida, ili promijeniti svoje okruženje, ili bezbroj drugih prilagodbi. Ali na isti način, previše dušikovog oksida koje proizvodi naš mikrobiom može uzrokovati bolesti ili razvojne probleme u fetusa. "

Studija dodaje sve veći broj dokaza da bakterije koje žive u crijevima, određeno prehranom i okolinom, imaju ogroman utjecaj na zdravlje sisavaca. Stamler zamišlja da dušikov oksid može predstavljati priliku za manipuliranje ovim simbiotskim odnosom. Baš kao što su probiotici dizajnirani za poboljšanje probave, zamislivo je cijepljenje crijeva osobe bakterijama radi poboljšanja signalizacije dušikovog oksida. "Sada o tome razmišljam terapeutski, kao lijek. Postoje ogromne mogućnosti za manipulaciju dušikovim oksidom radi poboljšanja zdravlja ljudi. "

Dok dušikov oksid i S-nitrozilacija mogu biti opći način komunikacije među vrstama sa širokim zdravstvenim posljedicama, to će zahtijevati dodatna buduća istraživanja. Hoće li dušikov oksid biti jedini kemijski komunikacijski kanal? "U osnovi vidimo otvaranje novog polja za opće strategije komunikacije, "kaže Stamler." Bit će i drugih. "

• ICHE -ove recenzije o kirurškim infekcijama,
• AGA najavljuje 10 liječnika-znanstvenika u ranoj karijeri za novi program FORWARD