Ekologija prostora ali krajinska ekologija je raziskovalno področje, ki raziskuje nastanek prostorskih vzorcev med bakterijskimi skupnostmi. Velikost "zrna" (najmanjša opazovana enota) in "obseg" (obseg opazovanj) sta pomembna dejavnika obsega pregleda. Lestvica je ključnega pomena pri oblikovanju teorij o tem, kako so take skupnosti organizirane.
Kako nastanejo takšni vzorci? V človeških ustih, vsaj, odgovor vključuje dejavnike, kot je temperatura, stopnje vlage, tok sline, raven kisika, pH, in kolikokrat pride do odrgnin ali ustnih higienskih postopkov. Poleg teh dejavnikov na makro ravni mikrobi sami proizvajajo in uporabljajo presnovne spojine, hranila, in zaviralci, vključno z protimikrobnimi molekulami. Prav tako fizično preprečujejo, da bi drugi mikrobi zasedli glavni prostor, ali pa njihove površine ponujajo dobra mesta za vezavo drugih mikrobov. Takšne interakcije vodijo v raznoliko in funkcionalno odvečno skupnost, ki je glede na stopnjo medmikrobne interakcije bolj ali manj stabilen in presnovno aktiven.
Če želite preslikati prostorsko orientacijo, Drugi dejavniki morajo biti znani, na primer razdalja med mikrobi in razdalja med mikrobi in drugimi značilnostmi gostitelja, kot je najbližja celica gostiteljica ali površina biofilma, katerega del je mikrob. Slikanje se uporablja za pridobivanje informacij o takih vzorcih na ravni posameznih celic v merilih do enega milimetra.
Razvoj tehnike, imenovane kombinatorno označevanje, skupaj s spektralno slikovno-fluorescenčno in situ hibridizacijo (CLASI-FISH) je pomagal identificirati in lokalizirati več mikrobnih razredov hkrati z označevanjem katere koli vrste mikrobov z več fluoroforji. To pomaga vizualizirati prostorsko razporeditev celotnega sistema mikrobov, ki tvorijo mikrobne skupnosti na mikronskem merilu.
Bakterijski biofilm je strgan s površine jezika in posnet z uporabo CLASI-FISH. Človeško epitelno tkivo tvori osrednje jedro (sivo). Barve označujejo različne bakterije:Actinomyces (rdeče) zasedajo območje blizu jedra; Streptokok (zelen) je lokaliziran v zunanji skorji in v črtah v notranjosti. Druge taksone (Rothia, cijan; Neisseria, rumena; Veillonella, magenta) so prisotni v grozdih in črtah, ki nakazujejo rast skupnosti navzven od osrednjega jedra. Avtor slike:Steven Wilbert in Gary Borisy, Inštitut Forsyth Trenutna študija uporablja multi-spektralno fluorescenčno slikanje, da ugotovi svojo vlogo v prostorski ekologiji za mikrobne sisteme na jeziku. Tu je več gosto zbranih mikrobov v stiku s človeškim epitelijem in tudi z drugimi ustnimi habitati, kot so sluznica ust in zob.
Preiskovalci so z grebenskim plastičnim strgalom za jezik zbrali strgan primerek od zadaj naprej. Zaradi velikosti in notranje razporeditve teh fragmentov biofilma so sklenili, da predstavljajo prostorsko razporeditev bakterij na različnih ravneh hrbtne strani jezika v merilu več sto mikrometrov. Te ravni vključujejo vrhove nitastih papil, ki pokrivajo jezik, doline med njimi, in drobne bodice, ki izvirajo iz njih, vsi gostijo različne vrste bakterij.
Raziskovalci so najprej identificirali glavne vrste bakterij v vzorcih, ki so jih z zdravili z jezikom strgali z jezika 21 zdravih prostovoljcev, in nato analizirali vsak razred, da bi dobili popoln pregled nad strukturo mikrobioma dovolj podrobno, da bi lahko vsaki ključni vrsti dodelili lastno mesto na jeziku.
Večina mikrobnih genov v jezikovni skupnosti je sestavljena iz omejenega števila oligotipov, po projektu Human Microbiome Project (HMP). S povezovanjem vsakega oligotipa v ustih z bakterijskimi razredi v razširjeni bazi podatkov o človeških peroralnih mikrobiomih (eHOMD), raziskovalci so odkrili 17 bakterijskih rodov, prisotnih pri več kot 80% ljudi in tvorijo 0,5% mikrobov. Z uporabo zaporednih podatkov iz HMP, ugotovili so, da 95% ali več bakterijskih sekvenc izvira iz podobnega niza rodov.
Raziskovalci ugotavljajo, da ti rodovi "verjetno tvorijo prostorski in presnovni okvir zdravega mikrobioma TD".
Raziskovalci so odkrili tri vrste mikrobnih aranžmajev:proste bakterije, bakterije na ploščatih epitelijskih celicah, in bakterijski konzorciji, ali strukturno kompleksne skupine. Slednji so bili bakterijski biofilmi, narejeni iz več plasti mikrobov, z izrazito mejo in epitelnim jedrom.
Analiza sestave bakterij v vsaki kategoriji in prostorski lokaciji je pokazala, da so bili konzorciji bolj homogeni kot druge kategorije, s podobnimi bakterijskimi vzorci v vseh vzorcih. Proste in z epitelijem vezane bakterije so se pojavile posamično ali v majhnih skupinah. V nasprotju, vsak konzorcij je prikazal isto lokalizirano strukturo popravkov, pri vsakem prevladuje en bakterijski tip.
Vsak obliž ima posebno mejo, je dolg od deset do sto mikronov, in ima jedro epitelijskih celic človeške sluznice. Konzorciji živijo med obodnim pasom, ki je izpostavljen slini in kisiku, in epitelno jedro.
Vsaj en vzorec od vsakega udeleženca, in več kot 95% vzorčnih slik, je pokazala prisotnost treh rodov: Actinomyces, Rothia, in Streptococcus . Vsak je imel v konzorciju svojo "sladko točko", z Actinomyces tvorijo velike neprekinjene domene v bližini jedra ali proge med zaplatami drugih bakterij. Rothia oblikovali velike zaplate v bližini oboda, pa tudi okoli jedra epitelijskih ali bakterijskih celic. Znotraj takšne kortikalne plasti the Rothia je bil pogosto razbit s potoki ali zaplatami drugih bakterijskih vrst. Streptococcus tvoril tanko zunanjo plast na konzorciju, pa tudi vene ali madeže v njem.
Vključene so bile tudi druge vidne vrste bakterij v vzorcih vseh posameznikov v študiji Veillonella, Gemella, Neisseriaceae, in vrsta Saharibakterije . Nekateri od teh bakterijskih razredov lahko pomagajo pri pretvorbi nitratov v slini v nitrite in tako pomagajo uravnavati ravni dušikovega oksida v telesu. Manj kot petina celic ni bila obarvana s katero od specifičnih sond.
Naslednji, preiskovalci so pregledali različne rodove v konzorciju, vse vrste v enem rodu, in še posebej ena vrsta, za katero so menili, da je predstavnik tega rodu na jeziku. Kot je pričakovano iz podatkov HMP, našli so, na primer, to Rothia je zastopal z R. mucilaginosa , Actinomyces avtor: A. odontolyticus , in v precej manjši meri, A. graevenitizii , in Neisseria avtor: N. flavescens . S. mitis , S. salivarius in S. parasanguinis našli v vseh konzorcijih, vendar na različnih mestih.
Znanstveniki domnevajo, da se bakterijske celice na hrbtni strani jezika med razmnoževanjem medsebojno pritiskajo. Vsak razred se hitreje povečuje na področju, ki je idealno za njihovo rast, kar vodi do neenakomerno oblikovanih madežev. To je izvor razporeditve obližev v zrelem mikrobiomu. V slabem zdravstvenem stanju, struktura mikrobne skupnosti se lahko spreminja.
"Naša študija je nova, ker še nihče prej ni mogel pogledati biofilma na jeziku na način, da razlikuje vse različne bakterije, tako da lahko vidimo, kako se same razporedijo, "pravi raziskovalec Gary Borisy." Večina prejšnjih del o bakterijskih skupnostih je uporabljala pristope, ki temeljijo na zaporedju DNK, ampak da dobim zaporedje DNK, najprej morate zmleti vzorec in izvleči DNK, ki uničuje vso lepo prostorsko strukturo, ki je bila tam. Slikanje z našo tehniko CLASI-FISH nam omogoča, da ohranimo prostorsko strukturo in hkrati identificiramo bakterije. "
Z drugimi besedami, s to slikovno metodo je bilo mogoče identificirati večino celic v vsakem konzorciju, pa tudi njihovo številčnost in prostorsko ureditev glede na vir prehrane in lego substrata.
Študije na mikrometerskem merilu pomagajo razlikovati mikrobne skupnosti glede na njihovo biološko ureditev. Uporaba sond na ravni vrst kaže, da je veliko vrst specialistov, ki se pojavljajo na enem mestu, kot zobne obloge, v drugi pa ne, to je, hrbtna stran jezika.
Raziskovalci sklepajo, "Čeprav je slikanje le ena od številnih ključnih tehnologij, ponuja edinstveno korist, saj nam prikazuje cilj:pokrajino in strukture, ki jih gradijo mikrobi, ki jih moramo razložiti in ponoviti, da bi dosegli razumevanje mikrobne skupnosti. "
Kako okrepiti imunski sistem za boj proti koronavirusu
Ustna higiena in resnost COVID-19-povezava
Raziskave povezujejo razširjenost SARS-CoV-2,
Skupna genetska varianta pojasnjuje, zakaj imunoterapija pri Crohnovi bolezni pogosto ne uspe
Bakterije mlečne kisline in črevesne bakterije prispevajo k zdravstvenim koristim rži,
Začetne ugotovitve projekta Human Microbiome Project so sprožile "stotine nadaljnjih študij"
Novo orodje beleži in spremlja rast mikrobiomov
V preteklih letih, človeški mikrobiom je zaradi svoje vloge pri oblikovanju zdravja pridobil ogromno popularnost. Je bistvenega pomena za razvoj človeka, prehrana, in imunost. Zato so se številne štud
Kava pomaga pri razvoju zdravih črevesnih mikrobov in pomaga pri gibanju črevesja
Obstajajo anekdotični dokazi, da pivci kave prisegajo na jutranjo skodelico za normalno jutranje iztrebljanje. Nova študija raziskovalcev iz Teksasa je pokazala, da kava resnično pomaga pri gibanju čr
Rastlinska prehrana bi lahko ozdravila vaš revmatoidni artritis
Po zadnjem pregledu, uporaba rastlinske prehrane bi lahko olajšala otekle sklepe in bolečine pri revmatoidnem artritisu (RA). RA je avtoimunskega izvora, boleče motnje sklepov, ki jih povzroča vnetj