Hvordan og hvorfor kroppen vår sulter tarmbakterier
Har bakterier en ubegrenset tilførsel av næringsstoffer i tarmen? Tidligere hadde forskere en tendens til å tro at tarmen er et slags paradis for disse mikroorganismene; men som det viser seg at antagelsen er feil - noe som er gode nyheter for oss.
Ifølge nyere forskning kan kroppene våre huse flere bakterier enn vi kanskje hadde forestilt oss.
Minst halvparten av cellene i kroppen er faktisk mikrobielle, og et betydelig antall av disse befolker tarmene våre.
Vi har et symbiotisk forhold til bakteriene våre. Disse mikroorganismene har sterk innflytelse på tilstanden til vår generelle helse - både fysisk og mental.
Imidlertid er bakteriene også avhengige av kroppene våre for å mate, leve og vokse, og det viser seg at kroppene våre er dyktige til å holde disse mikroorganismene i sjakk.
Hvordan skjer dette? Ved å kontrollere hvor mange næringsstoffer mikrober er i stand til å få tilgang til. Dette har en ny studie utført av forskere fra Duke University School of Medicine i Durham, NC, funnet.
“Det ser ut til å være en naturlig hakkeordre for bakteriene og oss. På en måte er det ikke overraskende at vi, verten, burde ha flere av kortene, sier studieforfatter Lawrence A. David, Ph.D.
Dette strider mot tidligere ideer om det menneskelige tarmmikrobiomet, som ser det som et miljø "der det er rikelig med mat og ressurser som strømmer inn, som Willy Wonkas sjokoladefabrikk," som David uttrykker det.
David og kollegaer rapporterer om funnene i studieoppgaven som vises i tidsskriftet Naturmikrobiologi.
Tarmens overhånd over bakterier
Forutsetningen for denne studien stammer fra Aspen Reese, som nå er basert ved Harvard University i Cambridge, MA, mens hun ble registrert som doktorgrad. kandidat ved Duke University.
Takket være bakgrunnen for økologi tenkte Reece på tarmbakterier i sammenheng med den naturlige konkurransen om ressurser. I nesten alle økosystemer, vurderte hun, har innbyggerne en tendens til å konkurrere om de begrensede ressursene.
Så hun lurte på om det kan være likt for innbyggerne i mikrobiell tarm. Bakterier i vannmasser, begrunnet hun videre, er begrenset av begrenset tilgang til næringsstoffer som nitrogen eller fosfor. Kan nitrogen være tilgjengelig i begrensede mengder i tarmen også?
For å finne svaret på dette spørsmålet, studerte Reese og kollegaer avføringsprøver som de samlet fra mange dyr og mennesker. De studerte avføring fra sebraer, sjiraffer, elefanter, sauer og hester, for å nevne noen få. Prøver fra menneskelige avføring kom fra frivillige med base i North Carolina.
Resultatene av Reese og kollegers analyse avslørte at bakterier holdes i kort bånd i tarmen: de har tilgang til rundt 1 nitrogenatom per tiende karbonatomer. Dette er mye mindre enn hva frilevende mikrober får: 1 nitrogenatom til hvert 4. karbonatom, i gjennomsnitt.
For å bekrefte at begrensede nitrogennivåer i miljøet faktisk kontrollerte bakterienes "frihet", gjorde forskerne et eksperiment på mus. De matet musene med mye protein, da disse har høye nivåer av nitrogen.
Jo mer protein forskerne ga musene, jo mer økte antallet tarmbakterier. Videre, da Reese injiserte nitrogen med dyrene, la hun merke til at en del av nitrogenet nådde tarmbakteriene.
Dette, forklarer hun, antyder at et vertspattedyr er i stand til å skille ut nitrogen via cellene i tarmen for å mate bakteriene.
"Våre funn," sier David, "støtter ideen om at vi har utviklet en måte å holde bakteriene i bånd ved å la dem sulte etter nitrogen."
Slår en delikat balanse
David forklarer at dette “også forklarer hvorfor det vestlige kostholdet kan være dårlig for oss. Når folk spiser for mye protein, svømmer det verts evne til å ta opp nitrogenet i tynntarmen, og mer av det ender med å komme seg til tyktarmen, og eliminerer vår evne til å kontrollere våre mikrobielle samfunn. "
"Det kan være lettere," sier Reese, "å forestille seg at tarmen er mindre" rød i tann og klo "enn andre deler av naturen, fordi mikrobiota kan være så gunstig for mennesker," kommenterer den forrige ideen som antyder at tarmen er et fristed for bakterier.
"Men bakteriene er individuelle organismer, bare prøver å klare seg - og det er bare så mye mat å gå rundt," bemerker hun.
Forskerne fordypet imidlertid også farene ved å prøve å kontrollere bakterier ved å bekjempe dem med antibiotika. For å gjøre det, gjennomførte de igjen et eksperiment på mus, hvis resultater de publiserte i tidsskriftet eLife tidligere i år.
Som en del av studien administrerte forskerne antibiotika til 10 mus over en periode på 5 dager, og de samlet avføringsprøver - som de analyserte - på daglig basis fra dyrene.
Dette eksperimentet viste at stoffer som nitrat eller sulfat, i fravær av bakterier som "spiste" dem, overakkumulerte i tarmen.
Da de sluttet å mate musene antibiotika, reorganiserte tarmen deres den mikrobielle balansen. selv om Reese forklarer: "Vi har ikke en følelse av hva det 'riktige' antallet bakterier i tarmen er."
"Absolutt er null for få, og det å være full av bare bakterier vil være for mange," fortsetter hun. Selv om mus kan være i stand til å komme seg ganske lett selv etter en aggressiv eksponering for bakterietørkende medisiner, er det ikke det samme for mennesker, forklarer David.
Betydningen av konkurranse
Det er fordi gnagere til dels gjenvinner visse bakterier ved å spise hverandres avføring. David bemerker: "Folk vil sannsynligvis ikke gjøre det."
Når en persons mikrobiom er destabilisert, kan dette faktisk tillate patogener å ta tak lettere, advarer forskerne.
“Patogener vil normalt ha vanskelig for å kolonisere tarmen. Det er billioner av andre bakterier de må slå ut for å overleve. Men hvis vi plutselig tar bort den mikrobielle konkurransen om ressurser, mister vi kontrollen, og de dårlige bakteriene som forårsaker stygge sykdommer [...] har en klarere vei. ”
Lawrence A David, Ph.D.
Det kan være en måte å bidra til å opprettholde den delikate bakteriebalansen, bemerker forfatterne. For tiden ser teamet på hvordan diett - spesielt tilstedeværelsen av prebiotika og probiotika - kan bidra til tarmhelsen.
"I løpet av evolusjonens historie hadde kroppene våre en sjanse til å finne ut av dette, og bygge systemer for å holde mikrobiotaen i sjakk," sier Reese.
"Men som forskere som lever i moderne tid, tror jeg vi fortsatt prøver å få tak i hva den rette mellomverdien er, og hvordan vi kan holde oss der," legger hun til.
