Tyrimas:Mikrobų sąveika virškinimo trakte daro didelį poveikį sveikatai

Virškinimo trakto sistemoje gyvenančių mikrobų rūšių sąveika dažnai daro didelį ir nenuspėjamą poveikį sveikatai, pagal naują darbą iš komandos, kuriai vadovavo Carnegie's Will Ludington. Jų išvados šią savaitę paskelbtos žurnale Nacionalinės mokslų akademijos darbai .

Žarnyno mikrobiomas yra šimtų iki tūkstančių žmogaus organizme gyvenančių mikroorganizmų ekosistema. Didžioji įvairovė žmogaus žarnyne kelia iššūkį katalogizuoti ir suprasti šių bendruomenių poveikį mūsų sveikatai.

Biologai yra ypač suinteresuoti nustatyti, ar visas mikrobiomas yra didesnis nei jo dalių suma. Kitaip tariant, kiek atskiros rūšys daro įtaką mūsų sveikatai ir fiziologijai, ir kiek šį poveikį lemia mūsų mikrobiomose esančių rūšių sąveika?

Ludingtonas ir jo komanda, įskaitant molekulinius biologus Alisoną Gouldą, Vivian Zhang, ir Benjaminas Obadia iš Kalifornijos universiteto Berklyje; fizikai Ericas Jonesas ir Jeanas Carlsonas iš Kalifornijos Santa Barbaros universiteto; ir matematikai Lisa Lamberti, Nikolaosas Korasidis, ir Niko Beerenwinkel iš ETH Ciuricho ir Alexas Gavryushkinas iš Otago universiteto-naudojo natūraliai paprastą vaisinių muselių mikrobiomą, kad išsamiai atskleistų žarnyno ekosistemą. Komanda nustatė, kad žarnyno mikrobiomos rūšių sąveika daro įtaką musių sveikatai ir net ilgaamžiškumui.

„Klasikinis mūsų požiūris į bakterijų rūšis yra nespalvotame kontekste kaip ligų sukėlėjas-arba jūs tai turite, arba tu ne, "Ludingtonas sakė." Mūsų darbas rodo, kad tai nėra mikrobiomas. Tam tikros rūšies poveikis priklauso nuo konteksto, kuriame taip pat yra kitų rūšių. "

Iš vaisių muselių tyrimų jau seniai žinoma, kad žarnyno bakterijų populiacijos gali turėti įtakos jų šeimininko vystymuisi, vaisingumas, ir ilgaamžiškumą. 1927 m. Helen Steinfeld iš UC Berkeley nustatė, kad paprasčiausiai pašalindamas žarnyno bakterijas iš savo laboratorijos vaisių muses, ji galėtų pratęsti jų gyvenimo trukmę 14 proc.

Ludingtono komanda pakartojo eksperimentą ir nustatė panašų 23 proc. Gyvenimo trukmės pratęsimą, kai pašalino savo musių mikrobiomas. Tačiau jiems buvo neaišku, kiek šios įtakos turėjo atskiros rūšys ir kiek jų bendra mikrobų ekologija.

Ludingtonas ir jo komanda sukūrė Steinfeldo darbą, norėdami ištirti vaisinės musės žarnyno mikrobiomą ir geriau suprasti, kaip šie mikroorganizmai formuoja jų vabzdžių šeimininkų gyvenimą.

Jie sukūrė sistemą, leidžiančią nustatyti galimą penkių musių žarnyne esančių bakterijų rūšių sąveiką, kad būtų galima pamatyti, kaip jos paveikė vabzdžių vystymąsi, palikuonių gamyba, ir gyvenimo trukmė, kurie kartu nustato jo tinkamumą. Sąveikos analizei reikėjo sukurti naujus matematinius metodus, kurios yra pagrįstos penkių matmenų kubo geometrija, kur kiekviena rūšis yra nauja dimensija.

Komanda nustatė, kad sąveika, vykstanti tarp mikrobų populiacijų, yra tokia pat svarbi musės fiziologijai, kaip ir atskiros rūšys. Kalbant apie gyvenimo trukmės pasikeitimą 23 proc. atskiros rūšys gali sukelti tik ketvirtadalį poveikio, o sąveika sudaro likusią dalį. Ši sąveika kai kuriems daro didelę įtaką, bet ne visi, veiksnių, lemiančių musės tikimybę perduoti savo genetinę medžiagą naujai kartai.

„Išnagrinėję musės tinkamumą-tikimybę išgyventi ir susilaukti palikuonių-mes nustatėme, kad buvo trumpalaikis gyvenimas su daugybe palikuonių, palyginti su ilga gyvenimo trukme, kai yra mažai palikuonių, "Ludingtonas paaiškino." Šį kompromisą lėmė mikrobiomų sąveika. Tai reiškia, kad jei norime suprasti, kaip mikrobiomas veikia mūsų sveikatą, turime nuspėti nuspėjamą supratimą apie tai, kaip bakterijų deriniai veikia šeimininką, ne tik atskiros rūšys “.

Be to, šiam tyrimų projektui sukurtos matavimo ir analizės priemonės rodo, kad vaisinė musė yra geras modelis, leidžiantis suprasti sudėtingesnę žmonių ir kitų gyvūnų mikrobiomų sąveiką, kuris bus svarbus būsimam darbui.

• Naujas metodas galėtų padėti geriau suprasti sudėtingą žmogaus žarnyno mikrobų sąveiką
• Tautybė gali būti patikimas žarnyno mikrobiotos įvairovės rodiklis