Forskere finner tidligere ukjent respons i tarmmikrobiomet

Tarmmikrobiomet, som er en samling av mange gunstige bakteriearter, er nøkkelen til vårt generelle velvære og gode helse. Nyere studier har knyttet tarmmikrobiomet til flere fordelaktige egenskaper, som å hjelpe til med utviklingen av vårt immunsystem og avverge patogeninfeksjoner.

Mange dødelige patogener er bevegelige, betyr at de kan bevege seg spontant, og deres evne til å smitte er basert på deres respons på forskjellige miljøtegn. Viktige tegn på patogenene er molekylene (eller metabolittene) som produseres i tarmen. Patogener tolker særegne metabolitter annerledes og blir enten tiltrukket eller frastøtt av dem (dvs. vandre mot eller bort fra dem).

Metabolitten indol er et eksempel på et mikrobiomprodusert lite molekyl som er rikelig i tarmen og er et kraftig frastøtende middel for bakterier. Ifølge Dr. Pushkar Lele, assisterende professor, og Dr. Arul Jayaraman, professor, ved Artie McFerrin Department of Chemical Engineering ved Texas A&M University, dette faktum førte til et enkelt spørsmål:"Hvorfor avviser indol - som produseres av mange av våre gunstige bakteriearter - ikke de gode tarmbakteriene sammen med de dårlige?"

For å svare på dette spørsmålet, et forskerteam inkludert Lele, Jayaraman og Dr. Michael Manson fra biologisk institutt ved Texas A&M, studerte responsen til de fordelaktige tarmbakteriene, E. coli til indol. I en artikkel i Prosedyrer fra National Academy of Sciences , forskerne beskriver oppdagelsen av et tidligere ukjent svar på indol, der molekylet ser ut til å både frastøte og tiltrekke seg bakterier. Dette Janus -svaret - oppkalt etter den romerske guden Janus som hadde to ansikter, en som ser inn i fremtiden og en som ser inn i fortiden - har å gjøre med måten indol tolkes av de bakterielle kjemo -reseptorene.

Vi fant ut at det er to reseptorer i E. coli som fornemmer indol. Man føler indole som et avstøtende middel, og man aner indole som en tiltrekkende. Vedvarende eksponering for høye konsentrasjoner av indol desensibiliserer reseptoren som tolker det som et avstøtende middel. Dette fører til at indol bare oppfattes som et tiltrekkende middel. "

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

I følge Jayaraman, Janus -svaret viser en stor mengde raffinement, og oppdagelsen kan føre til en bedre forståelse av kompleksiteten til tarmmikrobiomet. "Fordelaktige bakterier samler seg på overflatene i tarmen basert på et felles trekk, "sa Jayaraman." Vi foreslår at en slik funksjon er evnen til å produsere eller føle indol. Bakterier som produserer indol kan gruppere seg og bli tiltrukket av nisjer der indolkonsentrasjonen er høy. "

Siden bakteriene som produserer indol i tarmen vanligvis er innblandet i slimlag blant andre bakterier, indolkonsentrasjonen synker etter hvert som man kommer lenger bort fra indolkilden. Siden patogener har en tendens til å passere gjennom tarmen relativt langt fra bakteriene som produserer indol, det er ikke sannsynlig at de vil støte på høye konsentrasjoner av indol i en lengre periode. Derfor, de er ikke følsomme for indol, og enhver indol de møter, avviser dem.

Studier fortsetter å vise at det er viktig å ha en mangfoldig blanding av gunstige bakterier i tarmen. I følge Lele, denne forskningen er et skritt mot å forstå hvordan tarmmikrobiomet kan endres med tiden. "Det sentrale spørsmålet er, 'Hvordan koloniserer forskjellige bakteriearter spesifikke nisjer?' Vi har tatt opp en del av det spørsmålet, "sa Lele." Det neste trinnet er å undersøke responsen til flere bakteriearter på en blanding av forskjellige metabolitter som finnes i tarmen. "

• Mikrobiomforskning avdekker ny form for antibiotikatoleranse
• Forskere identifiserer en tarmmikrobe generert biprodukt knyttet til kardiovaskulær sykdom