Vedci odhalili medzidruhovú komunikáciu medzi črevnými baktériami a hostiteľom

Baktérie v črevách robia oveľa viac, než pomáhajú stráviť jedlo v žalúdkoch ich hostiteľov, môžu tiež povedať génom v ich cicavčích hostiteľoch, čo majú robiť.

Štúdia publikovaná dnes v Bunka opisuje formu „medzidruhovej komunikácie“, v ktorej baktérie vylučujú špecifickú molekulu-oxid dusnatý-ktorá im umožňuje komunikovať s DNA hostiteľov a ovládať ju, a naznačuje, že konverzácia medzi týmito dvoma môže do značnej miery ovplyvniť ľudské zdravie.

Vedci z Lekárskej fakulty Univerzity Case Western Reserve, Univerzitné nemocnice Cleveland Medical Center, a Harvardská lekárska škola sledovali oxid dusnatý vylučovaný črevnými baktériami vo vnútri malých červov (C. elegans, bežný laboratórny model pre cicavce). Oxid dusnatý vylučovaný črevnými baktériami naviazaný na tisíce hostiteľských bielkovín, úplne zmeniť schopnosť červa regulovať vlastnú génovú expresiu.

Štúdia je prvou, ktorá ukazuje, že črevné baktérie sa môžu napojiť na siete oxidu dusnatého, ktoré sú u cicavcov všadeprítomné, vrátane ľudí. Oxid dusnatý sa viaže na ľudské proteíny starostlivo regulovaným spôsobom-proces známy ako S-nitrosylácia-a poruchy sú široko zahrnuté v chorobách, ako je Alzheimerova choroba, Parkinsonova choroba, astma, cukrovka, ochorenie srdca, a rakovina.

Zistenia naznačujú, že oxid dusnatý je všeobecným mechanizmom, pomocou ktorého môžu črevné baktérie komunikovať s hostiteľmi cicavcov. Predchádzajúca práca na rozpletení komunikačných liniek do a z črevných baktérií sa zamerala predovšetkým na vzácne molekuly, ktoré baktérie vylučujú. Nové zistenia sú podobné objaveniu chemického jazyka bežného medzi druhmi, na rozdiel od jednotlivých slov, povedal hlavný autor Jonathan Stamler, MD, riaditeľ Inštitútu transformačnej molekulárnej medicíny na Case Western Reserve University School of Medicine a prezident Harrington Discovery Institute pri univerzitných nemocniciach Cleveland Medical Center. „V čreve je obrovská zložitosť, a mnoho vedcov hľadá ďalšiu neobvyklú látku produkovanú baktériou, ktorá môže mať vplyv na ľudské zdravie, "hovorí. S biliónmi baktérií v priemernom čreve, Stamler sa rozhodol hľadať spoločný jazyk, ktorý by mohli používať všetky druhy baktérií. "Obrovská populácia črevných baktérií a jej vzťah k hostiteľovi predpovedá, že budú existovať všeobecné prostriedky na komunikáciu, ktoré my ľudia dokážeme rozpoznať."

Vedci tento jav demonštrovali kŕmením vyvíjajúcich sa červích baktérií, ktoré produkujú oxid dusnatý. Potom vybrali jeden veľmi dôležitý proteín-argonaute proteín, alebo ALG-1-ktorý je vysoko konzervovaný pred červami pre ľudí a umlčuje nepotrebné gény, vrátane génov kritických pre vývoj. Keď oxid dusnatý vylučovaný baktériami naviaže na ALG-1, vyvinuli poškodené reprodukčné orgány a zomreli. Príliš veľa oxidu dusnatého z baktérií prikázalo červom oslabujúcim proteínom DNA a narušilo zdravý vývoj.

"Prakticky, zvieratá to nedovolia, "Povedal Stamler. Namiesto toho autori špekulujú, že cicavčí hostiteľ sa mimo laboratórneho prostredia prispôsobí meniacim sa hladinám oxidu dusnatého. Povedal Stamler, „Červ bude schopný prestať jesť baktérie, ktoré produkujú oxid dusnatý, alebo začne jesť rôzne baktérie, ktoré produkujú menej oxidu dusnatého, alebo zmeniť svoje prostredie, alebo nespočetné množstvo ďalších úprav. Ale z rovnakého dôvodu, príliš veľa oxidu dusnatého produkovaného našim mikrobiómom môže spôsobiť ochorenie alebo vývojové problémy plodu. “

Štúdia dopĺňa množstvo dôkazov, že baktérie žijúce v črevách, určené stravou a prostredím, majú obrovský vplyv na zdravie cicavcov. Stamler si myslí, že oxid dusnatý môže predstavovať príležitosť na manipuláciu s týmto symbiotickým vzťahom. Rovnako ako probiotiká sú určené na zlepšenie trávenia, mysliteľné je naočkovanie čreva človeka baktériami na zlepšenie signalizácie oxidu dusnatého. „Teraz na to myslím terapeuticky, ako droga. Existujú obrovské možnosti manipulácie s oxidom dusnatým na zlepšenie ľudského zdravia. “

Aj keď oxid dusnatý a S-nitrosylácia môžu byť všeobecným spôsobom medzidruhovej komunikácie so širokými zdravotnými dôsledkami, bude to vyžadovať ďalší budúci výskum. Bude oxid dusnatý jediným chemickým komunikačným kanálom? „V zásade vidíme otvorenie sa nového poľa pre všeobecné komunikačné stratégie, "hovorí Stamler.„ Budú ďalší. "

• Recenzie ICHE o chirurgických infekciách,
• AGA oznamuje 10 začínajúcich lekárov-vedcov pre nový program FORWARD