Tanulmány:A mikrobák kölcsönhatásai a gyomor -bélrendszerben nagy hatással vannak az egészségre

A gasztrointesztinális rendszerben élő mikrobák közötti kölcsönhatásoknak gyakran nagy és előre nem látható hatásuk van az egészségre, a Carnegie Will Ludington vezette csapatának új munkája szerint. Eredményeiket ezen a héten teszik közzé a A Nemzeti Tudományos Akadémia közleményei .

A bél mikrobióma az emberi testben élő több száz -ezer mikrobiális faj ökoszisztémája. Az emberi bélben rejlő puszta sokszínűség kihívást jelent a katalogizáláshoz és annak megértéséhez, hogy ezek a közösségek milyen hatással vannak az egészségünkre.

A biológusokat különösen érdekli annak megállapítása, hogy a mikrobióma összességében nagyobb -e, mint részeinek összege. Más szavakkal, milyen mértékben befolyásolják az egyes fajok egészségünket és fiziológiánkat, és milyen mértékben határozzák meg ezeket a hatásokat a mikrobiomjainkban jelenlévő fajok közötti kölcsönhatások?

Ludington és csapata-köztük Alison Gould molekuláris biológusok, Vivian Zhang, és Benjamin Obadia, a Kaliforniai Berkeley Egyetem munkatársa; Eric Jones és Jean Carlson fizikusok a Kaliforniai Santa Barbara Egyetemről; és Lisa Lamberti matematikusok, Nikolaos Korasidis, és Niko Beerenwinkel, az ETH Zürich és Alex Gavryushkin, az Otago Egyetem munkatársai-a gyümölcslegyek természetesen egyszerű mikrobiomját használták a bél ökoszisztéma átfogó feltárására. A csapat megállapította, hogy a bél mikrobiómájában a fajok közötti kölcsönhatások hatással vannak a légy egészségére és még a hosszú élettartamra is.

"A bakteriális fajokról való klasszikus gondolkodásmódunk fekete-fehér kontextusban, mint betegségek kórokozói-vagy nálad van, vagy nem, "Ludington mondta." Munkánk azt mutatja, hogy ez nem igaz a mikrobiomra. Egy adott faj hatásai attól függnek, hogy milyen környezetben vannak más fajok is. "

A gyümölcslégy -vizsgálatokból már régóta ismert, hogy a bélbaktériumok populációi befolyásolhatják gazdaszervezetük fejlődését, termékenység, és a hosszú élettartam. 1927 -ben, Helen Steinfeld, az UC Berkeley munkatársa megállapította, hogy egyszerűen eltávolítja a bélbaktériumokat laboratóriumának gyümölcslegyéből, 14 százalékkal meghosszabbíthatja élettartamukat.

Ludington csapata megismételte a kísérletet, és hasonló 23 százalékos élettartam -meghosszabbítást talált, amikor eltávolították a legyek sajátos mikrobiomjait. De nem volt világos számukra, hogy ez a hatás mekkora mértékben a jelenlévő egyes fajoknak köszönhető, és mennyire az általános mikrobiológiai ökológiájuknak köszönhető.

Ludington és csapata Steinfeld munkájából építette fel a gyümölcslégy bél mikrobiómáját, és jobban megértette, hogyan alakítják ezek a mikroorganizmusok rovargazdáik életét.

Kidolgoztak egy rendszert, amely feltérképezi az összes lehetséges interakciót a légybélben található öt baktériumfaj között, hogy lássa, hogyan befolyásolják ezek a rovarok fejlődését, utódok termelése, és az élettartam, amelyek együttesen határozzák meg alkalmasságát. A kölcsönhatások elemzése új matematikai megközelítések kifejlesztését igényelte, amelyek egy ötdimenziós kocka geometriáján alapulnak, ahol minden faj egy új dimenzió.

A csapat megállapította, hogy a mikrobiális populációk közötti interakciók ugyanolyan fontosak a légy fiziológiája szempontjából, mint az egyes fajok. Ami az élettartam 23 százalékos változását illeti, az egyes fajok a hatásnak csak egynegyedét tehetik ki, míg az interakciók a többit teszik ki. Ezek a kölcsönhatások nagy hatással vannak egyesekre, de nem az összes, azon tényezők, amelyek meghatározzák a légy valószínűségét, hogy genetikai anyagát átadja egy új generációnak.

"Miközben megvizsgáltuk a légy alkalmasságát-esélyeit a túlélésre és az utódok születésére-megállapítottuk, hogy kompromisszum van a rövid élettartam és a sok utód között, szemben a hosszú élettartammal, kevés utóddal, - magyarázta Ludington. - Ezt a kompromisszumot a mikrobiom kölcsönhatásai közvetítették. Ez azt jelenti, hogy ha meg akarjuk érteni, hogyan befolyásolja a mikrobióma egészségünket, prediktív megértést kell kialakítanunk arról, hogy a baktériumok kombinációi hogyan hatnak a gazdaszervezetre, nem csak az egyes fajok. "

Ezenkívül az ehhez a kutatási projekthez kifejlesztett mérési és elemzési eszközök bizonyítják, hogy a gyümölcslégy jó modell az emberek és más állatok összetettebb mikrobiom kölcsönhatásainak megértésére, ami fontos lesz a jövőbeli munkához.

• Az új módszer az emberi bél mikrobák közötti összetett kölcsönhatások jobb megértéséhez vezethet
• Az etnikum megbízható mutatója lehet a bél mikrobiota sokféleségének