Forskare manipulerar bakteriearter i tarmen med hjälp av diet

Forskare från Stanford University School of Medicine har visat att genom att manipulera kosten i en musmodell, det är möjligt att gynna engraftment av en specifik bakteriestam framför andra.

Upphovsman:Kateryna Kon/Shutterstock.com

Inom probiotika, forskare förstår fortfarande inte varför vissa stammar av fördelaktiga bakterier är mer framgångsrika när de tar bosättning i tarmen än andra.

Dock, den aktuella studien har visat att speciella kostfaktorer kan användas för att manipulera bakteriestammarna i mikrobiomet.

Genom att justera mängden av en viss kolhydrat som finns i mat eller vatten, laget kunde kontrollera hur mycket en bakterie växer i tjocktarmen.

Även om vi fortsätter att skaffa nya stammar hela livet, detta förvärv är en dåligt orkestrerad och inte väl förstådd process. Denna studie tyder på att det kan vara möjligt att omforma vårt mikrobiom på ett avsiktligt sätt för att förbättra hälsan och bekämpa sjukdomar. "

Justin Sonnenberg, Seniorförfattare

Som rapporterat i Natur , Sonnenberg och kollegor besökte San Jose Wastewater Treatment Facility för att leta efter bakteriestammar som kan smälta en tång som kallas nori, en ingrediens som är relativt sällsynt i amerikansk kost. De screenade bakterierna för en förmåga att använda en kolhydrat i nori som kallas porfyran för att smälta tången.

"De gener som gör att en bakterie kan smälta porfyran är extremt sällsynta bland människor som inte har tång som en vanlig del av sin kost, "förklarar Sonnenburg.

"Detta gjorde att vi kunde testa om vi kunde kringgå reglerna för komplexa ekosystem genom att skapa en privilegierad nisch som kunde gynna en enda mikrobe genom att låta den existera i avsaknad av konkurrens från de 30 biljoner andra mikrober i tarmen."

Efter att ha identifierat en nori-smältande stam, laget introducerade det i tre grupper av möss. Två av grupperna fick sina tarmbakterier ersatta med tarmbakterier från två friska mänskliga givare och en tredje grupp hade ett musspecifikt tarmmikrobiom.

Vid matning av mössen en typisk musdiet, teamet fann att den porfyran-smältande stammen kunde dra in i två grupper av möss i olika och begränsade omfattningar. I en av grupperna som innehåller mänskliga tarmbakterier, den nya stammen avvisades helt.

Dock, när mössen fick en kost rik på porfyran, forskarna observerade en betydande förändring. Den nya stammen framträdde framgångsrikt och robust i liknande grad i alla mössgrupper.

Vidare, det var möjligt att exakt justera populationsstorleken för den nya bakteriestammen genom att öka eller minska mängden nori som djuren åt.

Sonnenberg säger att den direkta effekten av kosten på bakteriepopulationen var mycket tydlig. Han tror att förmågan att manipulera dessa mycket formbara tarmmikrober kommer att forma framtiden för precisionshälsa:

En läkare vars patient är på väg att börja immunterapi för cancer kan välja att även administrera en bakteriestam som är känd för att aktivera immunsystemet, till exempel.

Omvänt, en patient med en autoimmun sjukdom kan dra nytta av en annan uppsättning mikrobioter som kan slå ner ett överaktivt immunsvar. De är bara en mycket kraftfull spak för att modulera vår biologi inom hälsa och sjukdomar. "

Justin Sonnenberg, Seniorförfattare

• Esofageal cancerrisk kan minskas med esomeprazol och låg dos aspirin
• Alkohol skadar mikrobiom i munnen