Raziskovalci odkrivajo medvrstno komunikacijo med črevesnimi bakterijami in gostiteljem

Črevesne bakterije naredijo veliko več kot le prebavo hrane v želodcu svojih gostiteljev, lahko tudi povedo genom pri svojih gostiteljih sesalcev, kaj naj naredijo.

Študija, objavljena danes v Celica opisuje obliko "medvrstne komunikacije", v kateri bakterije izločajo določeno molekulo-dušikov oksid-, ki jim omogoča komunikacijo in nadzor nad DNK njihovih gostiteljev, in predlaga, da bi pogovor med obema lahko močno vplival na zdravje ljudi.

Raziskovalci z medicinske šole Univerze Case Western Reserve, Univerzitetne bolnišnice Cleveland Medical Center, in Harvard Medical School sta sledila dušikovemu oksidu, ki ga izločajo črevesne bakterije v drobnih črvih (C. elegans, skupni laboratorijski model sesalcev). Dušikov oksid, ki ga izločajo črevesne bakterije, pritrjen na tisoče gostiteljskih beljakovin, popolnoma spremeni sposobnost črva, da uravnava lastno izražanje genov.

Študija je prva, ki je pokazala, da lahko črevesne bakterije vstopijo v mreže dušikovega oksida, ki so vseprisotne pri sesalcih, vključno z ljudmi. Dušikov oksid se veže na človeške beljakovine na skrbno reguliran način-proces, znan kot S-nitrozilacija-in motnje so na splošno vpletene v bolezni, kot je Alzheimerjeva bolezen, Parkinsonova bolezen, astma, sladkorna bolezen, srčna bolezen, in raka.

Ugotovitve kažejo, da je dušikov oksid splošen mehanizem, s katerim lahko črevesne bakterije komunicirajo z gostitelji sesalcev. Prejšnje delo za razplet komunikacijskih linij do in iz črevesnih bakterij se je osredotočalo predvsem na redke molekule, ki jih bakterije izločajo. Nove ugotovitve so podobne odkrivanju kemičnega jezika, ki je skupen vsem vrstam, v nasprotju z enimi besedami, je dejal višji avtor Jonathan Stamler, MD, direktor Inštituta za transformacijsko molekularno medicino na Medicinski fakulteti Univerze Case Western Reserve in predsednik Inštituta Harrington Discovery pri Univerzitetnih bolnišnicah Cleveland Medical Center. "V črevesju je velika zapletenost, in mnogi raziskovalci iščejo naslednjo nenavadno snov, ki jo proizvaja bakterija in bi lahko vplivala na zdravje ljudi, "pravi. S trilijoni bakterij v povprečnem črevesju, Stamler se je odločil poiskati skupen jezik, ki bi ga lahko uporabljale vse bakterijske vrste. "Ogromnost populacije črevesnih bakterij in njen odnos do gostitelja napoveduje, da bodo obstajali splošni načini komuniciranja, ki jih ljudje lahko prepoznamo."

Raziskovalci so fenomen dokazali s hranjenjem razvijajočih se črvov, ki proizvajajo dušikov oksid. Nato so izbrali eno zelo pomembno beljakovino-beljakovino argonaute, ali ALG-1-ki je zelo ohranjen od črvov do ljudi in utiša nepotrebne gene, vključno z geni, ki so ključni za razvoj. Ko dušikov oksid izločajo bakterije, vezane na ALG-1, razvili so nepravilno oblikovane reproduktivne organe in umrli. Preveč dušikovega oksida iz bakterij je povzročilo beljakovine DNK črvov in poslabšalo zdrav razvoj.

"Praktično, živali tega ne dovolijo, "Je rekel Stamler. Namesto tega avtorji domnevajo, da se bo gostiteljski sesalec zunaj laboratorijskih nastavitev prilagodil spreminjajočim se ravni dušikovega oksida. Je dejal Stamler, "Črv bo prenehal jesti bakterije, ki tvorijo dušikov oksid, ali pa bo začela jesti različne bakterije, ki proizvajajo manj dušikovega oksida, ali spremeniti svoje okolje, ali nešteto drugih priredb. Toda po istem principu, preveč dušikovega oksida, ki ga proizvaja naš mikrobiom, lahko povzroči bolezni ali razvojne težave pri plodu. "

Študija dodaja vse več dokazov, da bakterije, ki živijo v črevesju, odvisno od prehrane in okolja, močno vplivajo na zdravje sesalcev. Stamler si predstavlja, da je lahko dušikov oksid priložnost za manipulacijo tega simbiotskega odnosa. Tako kot so probiotiki namenjeni izboljšanju prebave, možno je cepljenje človeškega črevesja z bakterijami za izboljšanje signalizacije dušikovega oksida. "Zdaj o tem razmišljam terapevtsko, kot zdravilo. Obstajajo ogromne možnosti za manipulacijo z dušikovim oksidom za izboljšanje zdravja ljudi. "

Medtem ko sta lahko dušikov oksid in S-nitrozilacija splošen način medvrstne komunikacije s širokimi posledicami za zdravje, to bo zahtevalo dodatne prihodnje raziskave. Bo dušikov oksid edini komunikacijski kanal za kemikalije? "V bistvu vidimo novo področje, ki se odpira za splošne strategije komuniciranja, "pravi Stamler." Bodo še drugi. "

• Ocene ICHE o kirurških okužbah,
• AGA napoveduje 10 zgodnjih kariernih zdravnikov-znanstvenikov za nov program FORWARD