Jak a proč naše těla hladovějí střevní bakterie
Mají bakterie ve střevě neomezený přísun živin? V minulosti měli vědci sklon věřit, že střeva jsou pro tyto mikroorganismy jakýmsi rájem; ale jak se ukázalo, tento předpoklad je nesprávný - což je pro nás dobrá zpráva.
Podle nedávného výzkumu může naše tělo obsahovat více bakterií, než jsme si dokázali představit.
Ve skutečnosti je minimálně polovina buněk v těle mikrobiální a značný počet z nich tvoří naše vnitřnosti.
S našimi bakteriemi máme symbiotický vztah. Tyto mikroorganismy mají silný vliv na stav našeho celkového zdraví - fyzického i psychického.
Bakterie však také závisí na našem těle, aby se mohly krmit, žít a růst, a ukázalo se, že naše těla jsou spíše zběhlí v udržování těchto mikroorganismů pod kontrolou.
Jak se to stalo? Ovládáním toho, kolik živin jsou mikroby schopny získat přístup. To je nová studie provedená vědci z Lékařské fakulty Duke University v Durhamu v Severní Karolíně.
"Zdá se, že bakterie a my máme přirozený pokyn." Není překvapením, že bychom měli jako hostitel držet více karet, “říká spoluautor studie Lawrence A. David, Ph.D.
To je v rozporu s předchozími představami o lidském střevním mikrobiomu, které jej považují za prostředí „kde zaplavuje hojné jídlo a zdroje, jako je továrna na čokoládu Willyho Wonky,“ jak říká David.
David a kolegové uvádějí svá zjištění ve studijním dokumentu, který se objevuje v časopise Přírodní mikrobiologie.
Střeva navazuje na bakterie
Předpokladem pro tuto studii byla Aspen Reese, která nyní sídlí na Harvardově univerzitě v Cambridge, MA, zatímco byla zapsána jako Ph.D. kandidát na Duke University.
Díky svému pozadí v ekologii myslela Reece na střevní bakterie v kontextu přirozené soutěže o zdroje. Domnívala se, že prakticky ve všech ekosystémech mají obyvatelé tendenci soutěžit o omezené zdroje.
Přemýšlela tedy, jestli to může být stejné pro obyvatele mikrobiálních střev. Bakterie ve vodních útvarech, jak dále uvedla, jsou omezeny omezeným přístupem k živinám, jako je dusík nebo fosfor. Mohl by být dusík v omezeném množství k dispozici také ve střevě?
Aby našli odpověď na tuto otázku, Reese a kolegové studovali vzorky stolice, které shromáždili od mnoha zvířat a lidí. Studovali výkaly zeber, žiraf, slonů, ovcí a koní, abychom jmenovali jen několik. Vzorky lidské stolice pocházely od dobrovolníků se sídlem v Severní Karolíně.
Výsledky analýzy Reese a kolegů odhalily, že bakterie jsou drženy na krátkém vodítku v lidském střevě: mají přístup k přibližně 1 atomu dusíku na každých 10 atomů uhlíku. To je mnohem méně, než kolik dostanou volně žijící mikroby: v průměru 1 atom dusíku na každé 4 atomy uhlíku.
Vědci provedli experiment na myších, aby potvrdili, že omezené hladiny dusíku v prostředí skutečně řídily „svobodu bakterií“. Krmili myši potravou s vysokým obsahem bílkovin, protože mají vysokou hladinu dusíku.
Čím více bílkovin dali vědci myším, tím více se zvýšil počet střevních bakterií. Navíc, když Reese vstříkla zvířatům dusík, všimla si, že část dusíku dosáhla střevních bakterií.
To, vysvětluje, naznačuje, že hostitelský savec je schopen vylučovat dusík prostřednictvím buněk obklopujících jeho střeva, aby mohl nakrmit bakterie.
„Naše zjištění,“ říká David, „podporují myšlenku, že jsme vyvinuli způsob, jak udržet naše bakterie na vodítku tím, že je necháme hladovět po dusíku.“
Dosažení jemné rovnováhy
David vysvětluje, že „to také vysvětluje, proč by pro nás západní strava mohla být špatná. Když lidé jedí příliš mnoho bílkovin, zaplavují schopnost hostitele přijímat tento dusík v tenkém střevě a více z nich končí v tlustém střevě, což eliminuje naši schopnost ovládat naše mikrobiální komunity. “
"Může to být jednodušší," říká Reese, "představit si, že střevo je méně 'červené v zubech a drápech' než jiné části přírody, protože mikrobiota může být pro člověka tak prospěšná," komentuje předchozí myšlenku naznačující, že střeva je útočištěm pro bakterie.
"Ale bakterie jsou jednotlivé organismy, které se jen snaží obejít - a je jich tam jen tolik, co je potřeba obejít," poznamenává.
Vědci se však také ponořili do nebezpečí pokusu o kontrolu bakterií bojem s antibiotiky. K tomu znovu provedli experiment na myších, jehož výsledky zveřejnili v časopise eLife dříve v tomto roce.
V rámci této studie vědci podávali antibiotika 10 myším po dobu 5 dnů a od zvířat denně odebírali vzorky stolice - které analyzovali.
Tento experiment prokázal, že při nepřítomnosti bakterií, které by je „pojedly“, se ve střevě hromadily látky, jako je dusičnan nebo síran.
Když myši přestali krmit antibiotiky, jejich vnitřnosti obnovily mikrobiální rovnováhu; ačkoli, Reese vysvětluje: „Opravdu nemáme pocit, jaký je„ správný “počet bakterií ve střevě.“
"Jistě je nula příliš málo a být plný pouze bakterií by bylo příliš mnoho," pokračuje. I když se myši mohou poměrně snadno zotavit i po agresivní expozici lékům na utírání bakterií, u lidí to není totéž, vysvětluje David.
Důležitost konkurence
Je to proto, že hlodavci částečně získávají určité bakterie tím, že jí navzájem výkaly. David poznamenává: „Lidé to pravděpodobně nebudou chtít dělat.“
Pokud je mikrobiom člověka destabilizován, může to ve skutečnosti umožnit patogenům snáze se uchytit, varují vědci.
"Za normálních okolností se patogeny těžko kolonizují ve střevě." Aby přežily, musí porazit biliony dalších bakterií. Pokud však náhle odejmeme mikrobiální konkurenci o zdroje, ztratíme kontrolu a špatné bakterie, které způsobují ošklivé nemoci, mají jasnější cestu. “
Lawrence A David, Ph.D.
Autoři poznamenávají, že může existovat způsob, jak pomoci udržovat jemnou bakteriální rovnováhu. V současné době tým zkoumá, jak může strava - zejména přítomnost prebiotik a probiotik - přispět ke zdraví střev.
"V průběhu evoluční historie měla naše těla šanci na to všechno přijít a vybudovat systémy, které udrží mikrobiotu pod kontrolou," říká Reese.
"Ale jako vědci žijící v moderní době si myslím, že se stále snažíme zvládnout, jaká je správná meziprostorová hodnota a jak nás tam udržet," dodává.
