Forskare hittar tidigare okänt svar inom tarmmikrobiom

Tarmmikrobiomet, som är en samling av många nyttiga bakteriearter, är nyckeln till vårt övergripande välbefinnande och god hälsa. Nya studier har kopplat tarmmikrobiomet med flera fördelaktiga egenskaper, som att hjälpa till med utvecklingen av vårt immunsystem och avvärja patogeninfektioner.

Många dödliga patogener är rörliga, vilket betyder att de kan röra sig spontant, och deras förmåga att infektera är baserat på deras svar på olika miljömärken. Viktiga ledtrådar för patogenerna är molekylerna (eller metaboliterna) som produceras i tarmen. Patogener tolkar distinkta metaboliter annorlunda och lockas antingen eller avvisas av dem (dvs. vandra mot eller bort från dem).

Metabolitindolen är ett exempel på en mikrobiomproducerad liten molekyl som finns rikligt i tarmen och är ett kraftfullt avstötande för bakterier. Enligt Dr Pushkar Lele, assisterande professor, och Dr Arul Jayaraman, professor, vid Artie McFerrin Department of Chemical Engineering vid Texas A&M University, detta faktum ledde till en enkel fråga:"Varför hindrar indol - som produceras av många av våra fördelaktiga bakteriearter - inte de goda tarmbakterierna tillsammans med de dåliga?"

För att svara på denna fråga, ett forskargrupp inklusive Lele, Jayaraman och Dr Michael Manson från biologiska institutionen vid Texas A&M, studerat svaret hos de fördelaktiga tarmbakterierna, E. coli till indol. I en artikel i Förfaranden från National Academy of Sciences , forskarna beskriver upptäckten av ett tidigare okänt svar på indol, där molekylen verkar både stöta bort och attrahera bakterier. Detta Janus -svar - uppkallat efter den romerska guden Janus som hade två ansikten, en som tittar in i framtiden och en som tittar in i det förflutna - har att göra med hur indol tolkas av de bakteriella kemo -receptorerna.

Vi fann att det finns två receptorer i E. coli som känner av indol. Man känner indol som ett avstötande, och man känner indol som en attraktiv. Ihållande exponering för höga koncentrationer av indol desensibiliserar receptorn som tolkar det som ett avstötande. Detta leder till att indol endast uppfattas som en attraktiv. "

Dr Pushkar Lele, assisterande professor, Texas A&M University

Enligt Jayaraman, Janus -svaret visar en stor mängd sofistikering, och upptäckten kan leda till en bättre förståelse av tarmmikrobiomets komplexitet. "Gynnsamma bakterier aggregerar på ytorna i tarmen baserat på en gemensam egenskap, "sa Jayaraman." Vi föreslår att en sådan funktion är förmågan att producera eller känna indol. Bakterier som producerar indol kan samlas och lockas till nischer där indolkoncentrationerna är höga. "

Eftersom bakterierna som producerar indol i tarmen vanligtvis sammanfogas i slemlager bland andra bakterier, indolkoncentrationen sjunker när man kommer längre bort från indolkällan. Eftersom patogener tenderar att passera genom tarmen relativt långt från bakterierna som producerar indol, de kommer sannolikt inte att stöta på höga koncentrationer av indol under en längre tid. Därför, de är inte känsliga för indol, och all indol de stöter på stöter bort dem.

Studier fortsätter att visa att det är viktigt att ha en mångsidig blandning av fördelaktiga bakterier i tarmen. Enligt Lele, denna forskning är ett steg mot att förstå hur tarmmikrobiomet kan förändras med tiden. "Nyckelfrågan är, 'Hur koloniserar olika bakteriearter specifika nischer?' Vi har tagit upp en del av den frågan, "sa Lele." Nästa steg är att undersöka svaret hos flera bakteriearter på en blandning av olika metaboliter som finns i tarmen. "

• Mikrobiomforskning avslöjar ny form av antibiotikatolerans
• Forskare identifierar en tarmmikro genererad biprodukt kopplad till hjärt -kärlsjukdom