Понимание, как и почему некоторые бактериальные штаммы мы глотаем, может успешно поселиться в толстой кишке, в то время как другие быстро выселены, мог помочь ученым изучить, как управлять составом тысяч бактериальных разновидностей там способами, которые увеличивают наше здоровье, или помощь парируют болезнь. Но чистая сложность экологии пищеварительного тракта препятствовала этой задаче.Теперь, исследователи в Медицинской школе Стэнфордского университета, работающей с лабораторными мышами, показали, что возможно одобрить engraftment одного бактериального штамма по другим, управляя кормом мышей.
Исследователи также показали, что возможно управлять, сколько бактерия выращивает в кишечнике, калибруя количество определенного углевода в воде или еде каждой мыши.«Мы все обеспечены микробным сообществом в наших кишках, которые собрались хаотическим способом в течение наших первых нескольких лет жизни», сказал Джастин Сонненберг, доктор философии, адъюнкт-профессор микробиологии и иммунологии. «Хотя мы продолжаем приобретать новые напряжения в течение жизни, это приобретение плохо организовано и не хорошо понятый процесс. Это исследование предполагает, что могло быть возможно изменить наш микробиом преднамеренным способом, чтобы увеличить болезнь здоровья и борьбы».Работа, описывающая исследование, будет опубликована онлайн 9 мая по своей природе.
Сонненберг – ведущий автор. Бывший аспирант Элизабет Шепэрд, доктор философии, является ведущим автором.
Предоставление бактерии ногиРастущая область пробиотиков – живой, по-видимому здоровые бактериальные культуры, естественно найденные в еде, такие как йогурт или включенный во внебиржевые устные дополнения – является примером растущей осведомленности общественности о важности бактерий пищеварительного тракта. Даже если Вы не принимаете пробиотиков или едите йогурт, однако, каждый из нас бессознательно потребляет низкие уровни адаптированных к пищеварительному тракту микробов в течение нашей жизни. Но независимо от источника не известно, что заставляет одно напряжение быть успешным по другому.
Многие проходят быстро через наш пищеварительный тракт, не укрепляясь в нашем изобилующем ковре кишечника.Сонненберг и его коллеги задались вопросом, даст ли диетическое повышение определенным бактериальным штаммам ногу в Диком Западе микробиома пищеварительного тракта. Чтобы заняться расследованиями, они trekked к Лечебному учреждению Сточных вод Сан-Хосе, чтобы найти членов Бактероидов – самого видного рода в человеческой микробиоматерии пищеварительного тракта – определенно поиск напряжений, которые в состоянии переварить компонент, относительно редкий в американских диетах: морская водоросль назвала нори используемой в рулонах суши и других японских продуктах. Они проверили бактерии, собранные в основных сточных водах для способности использовать углевод, найденный в нори, названной porphyran.
«Гены, которые разрешают бактерию обзору porphyran, чрезвычайно редки среди людей, у которых нет морской водоросли как общей части их диеты», сказал Зонненбург. «Это позволило нам проверять, могли ли бы мы обойти правила сложных экосистем, создав привилегированную нишу, которая могла бы одобрить единственный микроб, позволив ему существовать в отсутствие конкуренции со стороны 30 триллионов других микробов в пищеварительном тракте».Как только они нашли пожирающее нори напряжение Бактероидов, исследователи попытались ввести его в каждую из трех групп лабораторных мышей.
У двух групп мышей были свои собственные бактерии пищеварительного тракта, устраненные и замененные естественными бактериями пищеварительного тракта от двух здоровых человеческих дарителей, каждый из которых пожертвовал исключительно одной группе или другому. Третья группа мышей предоставила кров обычному определенному для мыши сообществу микробиоматерии пищеварительного тракта.
Прямое влияниеИсследователи нашли, что, когда мыши питались типичная диета еды мыши, напряжение porphyran-переваривания смогло привить в двух группах мышей в различных степенях и ограниченных уровнях; одна из групп мышей с человеческими бактериями пищеварительного тракта отклонила новое напряжение полностью.
Однако, когда мыши питались porphyran-богатая диета, результаты существенно отличались: бактерии, привитые сильно на подобных уровнях у всех мышей. Кроме того, Пастух нашел, что она могла точно калибровать численность населения привитых бактерий, увеличившись или уменьшив количество нори, которую глотали животные.«Результаты этого эксперимента растворения сдули нас», сказал Зонненбург. «Прямое влияние диеты на бактериальном населении было очень ясно».В дополнение к показу, что они могли одобрить engraftment и рост пожирающего нори бактериального штамма, исследователи пошли один шаг вперед, показав, что гены, необходимые, чтобы позволить вываривание porphyran, существуют как единица, которая может быть спроектирована в другие Бактероидные напряжения, дав им то же самое преимущество engraftment.
Теперь они работают, чтобы определить другие гены, которые присуждают подобные диетические способности.«Мы можем использовать эти генные модули, чтобы развивать обширный набор инструментов, чтобы сделать терапевтическое микробное лечение реальностью», сказал Зонненбург. «Porphyran-переваривание генов и диеты, богатой морской водорослью, является первой парой, но могли потенциально быть сотни больше. Мы хотели бы расширить эту простую парадигму во множество диетических компонентов и микробов».Исследователи также предполагают развивающиеся бактерии, что гавань убивает выключатели и логические вентили, которые разрешат клиницистам к пуговице бактериальную деятельность по и прочь по желанию, или когда определенное стечение обстоятельств произойдет.
«Становятся очень ясно за прошлые 10 лет, что микробы пищеварительного тракта не только телеграфированы ко многим аспектам нашей биологии, но что они также очень покорны», сказал Зонненбург. «Наша растущая способность управлять ими собирается измениться, как здоровье точности осуществлено. Врач, пациент которого собирается начать иммунотерапию для рака, также может управлять бактериальным штаммом, который, как известно, активировал иммунную систему, например. С другой стороны пациент с аутоиммунной болезнью может извлечь выгоду из различного набора микробиоматерии, которая может набрать вниз сверхактивную иммунную реакцию.
Они – просто очень сильный рычаг, чтобы смодулировать нашу биологию в здоровье и болезни».