Kako i zašto naša tijela izgladnjuju crijevne bakterije
Imaju li bakterije neograničenu opskrbu hranjivim tvarima u crijevima? U prošlosti su znanstvenici bili skloni vjerovati da su crijeva vrsta raja za ove mikroorganizme; ali, kako se pokazalo, ta je pretpostavka netočna - što je dobra vijest za nas.
Prema nedavnim istraživanjima, u našem se tijelu može smjestiti više bakterija nego što smo mogli zamisliti.
Zapravo, najmanje polovica stanica u tijelu su mikrobne i značajan broj njih naseljava naša crijeva.
Imamo simbiotski odnos s našim bakterijama. Ti mikroorganizmi imaju snažan utjecaj na stanje našeg cjelokupnog zdravlja - i fizičkog i mentalnog.
Međutim, bakterije također ovise o našem tijelu kako bi se hranile, živjele i rasle, a ispostavilo se da su naša tijela prilično vješta u održavanju tih mikroorganizama u kontroli.
Kako se to događa? Kontrolom koliko hranjivih sastojaka mikrobi mogu pristupiti. To je otkrilo novo istraživanje koje su proveli znanstvenici sa Medicinskog fakulteta Sveučilišta Duke u Durhamu, NC.
“Čini se da postoji prirodni ključni red za bakterije i nas. Na neki način nije iznenađujuće što bismo mi, domaćin, trebali držati više karata “, kaže koautor studije, dr. Lawrence A. David.
To je u suprotnosti s prethodnim idejama o mikrobiomu ljudskog crijeva, koji ga gledaju kao na okruženje "u kojem poplavlja obilje hrane i resursa, poput tvornice čokolade Willyja Wonke", kako kaže David.
David i kolege izvještavaju o svojim nalazima u studijskom radu koji se pojavljuje u časopisu Mikrobiologija prirode.
Nadmoć crijeva nad bakterijama
Premisa za ovu studiju potekla je od Aspen Reese, koja je sada sa sjedištem na Sveučilištu Harvard u Cambridgeu, MA, dok je bila upisana kao doktorat. kandidat na Sveučilištu Duke.
Zahvaljujući svom ekološkom iskustvu, Reece je mislila na crijevne bakterije u kontekstu prirodne konkurencije za resurse. U gotovo svim ekosustavima, smatrala je, stanovnici se teže natjecati oko ograničenih resursa.
Pa se pitala je li možda isto za stanovnike crijeva mikroba. Bakterija u vodenim tijelima, nadalje je obrazložila, ograničena je ograničenim pristupom hranjivim tvarima poput dušika ili fosfora. Može li dušik biti dostupan u ograničenim količinama i u crijevima?
Kako bi pronašli odgovor na ovo pitanje, Reese i kolege proučavali su uzorke stolice koje su prikupili od brojnih životinja i ljudi. Proučavali su izmet zebra, žirafa, slonova, ovaca i konja, da nabrojimo samo neke. Uzorci ljudske stolice dolazili su od dobrovoljaca sa sjedištem u Sjevernoj Karolini.
Rezultati analize Reesea i kolega otkrili su da se bakterije drže na kratkom povodcu u ljudskom crijevu: imaju pristup oko 1 atomu dušika na svakih 10 atoma ugljika. To je mnogo manje od onoga što mikrobi koji slobodno žive dobivaju: u prosjeku 1 atom dušika na svaka 4 atoma ugljika.
Kako bi potvrdili da je ograničena razina dušika u okolišu zapravo kontrolirala "slobodu" bakterija, istraživači su proveli eksperiment na miševima. Miševe su hranili hranom bogatom bjelančevinama, jer oni imaju visoku razinu dušika.
Što su više proteina istraživači davali miševima, to se više povećavao broj crijevnih bakterija. Štoviše, kad je Reese životinjama ubrizgavala dušik, primijetila je da je dio dušika dospio u crijevne bakterije.
To, objašnjava ona, sugerira da je sisavac domaćin sposoban lučiti dušik kroz stanice koje oblažu crijeva kako bi prehranio bakterije.
"Naša otkrića", kaže David, "podržavaju ideju da smo razvili način da svoje bakterije držimo na uzici ostavljajući ih da gladuju za dušikom."
Postižući osjetljivu ravnotežu
David objašnjava da to "ujedno objašnjava zašto zapadnjačka prehrana može biti loša za nas. Kad ljudi pojedu previše proteina, to preplavi sposobnost domaćina da unese taj dušik u tanko crijevo, a veći dio završi na putu do debelog crijeva, uklanjajući našu sposobnost da kontrolira naše mikrobne zajednice. "
"Moglo bi biti lakše", kaže Reese, "zamisliti da su crijeva manje 'crvena u zubima i kandžama' od ostalih dijelova prirode, jer mikrobiota može biti toliko korisna za ljude", komentirajući prethodnu ideju koja sugerira da crijeva su utočište za bakterije.
"Ali bakterije su pojedinačni organizmi, koji se samo pokušavaju snaći - a hrane ima toliko toliko da se obiđe", napominje ona.
Znanstvenici su se, međutim, također upuštali u opasnosti pokušaja suzbijanja bakterija boreći se s njima antibioticima. Da bi to učinili, ponovno su proveli eksperiment na miševima, čije su rezultate objavili u časopisu eŽivot ranije ove godine.
Kao dio te studije, znanstvenici su davali antibiotike 10 miševa tijekom razdoblja od 5 dana i svakodnevno su od životinja prikupljali uzorke stolice koje su analizirali.
Ovaj je eksperiment pokazao da se, u odsustvu bakterija koje bi ih "pojele", supstance poput nitrata ili sulfata prekomjerno nakupljaju u crijevima.
Kad su prestali hraniti miševe antibioticima, njihova su crijeva ponovno uspostavila mikrobnu ravnotežu; iako, Reese objašnjava, "Mi zapravo nemamo osjećaj koliki je" pravi "broj bakterija u crijevima."
"Svakako je nula premalo, a biti pun samo bakterija bilo bi previše", nastavlja ona. Također, iako se miševi mogu prilično lako oporaviti čak i nakon agresivne izloženosti lijekovima za brisanje bakterija, to nije isto za ljude, objašnjava David.
Važnost natjecanja
To je zato što dijelom glodavci ponovno stječu određene bakterije jedući međusobno izmet. David primjećuje: "Ljudi to vjerojatno neće htjeti učiniti."
Kad se mikrobiom neke osobe destabilizira, to zapravo može omogućiti patogenima da se lakše uhvate, upozoravaju istraživači.
“Obično će patogenima biti teško kolonizirati crijeva. Postoje bilijuni drugih bakterija koje moraju pobijediti da bi preživjele. Ali ako odjednom oduzmemo mikrobnu konkurenciju za resurse, gubimo kontrolu, a loše bakterije koje uzrokuju gadne bolesti [...] imaju jasniji put. "
Lawrence A David, dr. Sc.
Autori napominju da postoji način da se pomogne u održavanju osjetljive bakterijske ravnoteže. Trenutno tim istražuje kako prehrana - posebno prisutnost prebiotika i probiotika - može pridonijeti zdravlju crijeva.
"Tijekom evolucijske povijesti naša su tijela imala priliku sve to shvatiti i izgraditi sustave kako bi mikrobiota bila pod nadzorom", kaže Reese.
"Ali kao istraživači koji žive u modernoj eri, mislim da još uvijek pokušavamo shvatiti koja je prava vrijednost između nas i kako nas zadržati tamo", dodaje ona.
