Hvordan og hvorfor vores kroppe sulter tarmbakterier

Har bakterier en ubegrænset tilførsel af næringsstoffer i tarmen? Tidligere havde forskere tendens til at tro, at tarmen er et slags paradis for disse mikroorganismer; men som det viser sig, er denne antagelse forkert - hvilket er en god nyhed for os.

Sulter vores tarm bakterier? Hvis ja, hvorfor og hvordan sker dette?

Ifølge nyere forskning kan vores kroppe muligvis rumme flere bakterier, end vi måske havde forestillet os.

Faktisk er mindst halvdelen af ​​cellerne i kroppen mikrobielle, og et betydeligt antal af disse befolker vores tarme.

Vi har et symbiotisk forhold til vores bakterier. Disse mikroorganismer har en stærk indflydelse på tilstanden af ​​vores generelle helbred - både fysisk og mental.

Imidlertid afhænger bakterierne også af vores kroppe for at fodre, leve og vokse, og det viser sig, at vores kroppe er ret dygtige til at holde disse mikroorganismer i skak.

Hvordan sker dette? Ved at kontrollere, hvor mange næringsstoffer mikroberne er i stand til at få adgang til. Dette er, hvad en ny undersøgelse foretaget af forskere fra Duke University School of Medicine i Durham, NC, har fundet.

”Der ser ud til at være en naturlig hakkeorden for bakterierne og os. På en måde er det ikke overraskende, at vi, værten, skal have flere af kortene, ”siger studiemedforfatter Lawrence A. David, ph.d.

Dette modsiger tidligere ideer om det menneskelige tarmmikrobiom, der ser det som et miljø "hvor der er rigelig mad og ressourcer, der strømmer ind, som Willy Wonkas Chokoladefabrik", som David udtrykker det.

David og kolleger rapporterer om deres fund i undersøgelsesopgaven, der vises i tidsskriftet Naturmikrobiologi.

Tarmens overhånd over bakterier

Forudsætningen for denne undersøgelse stammer fra Aspen Reese, som nu er baseret på Harvard University i Cambridge, MA, mens hun blev indskrevet som en ph.d. kandidat ved Duke University.

Takket være sin baggrund i økologi tænkte Reece på tarmbakterier i sammenhæng med den naturlige konkurrence om ressourcer. I næsten alle økosystemer, tænkte hun, har indbyggerne tendens til at konkurrere om de begrænsede ressourcer.

Så hun spekulerede på, om det kan være det samme for de mikrobielle tarmindbyggere. Bakterier i vandmasser, begrundede hun yderligere, er begrænset af begrænset adgang til næringsstoffer som nitrogen eller fosfor. Kunne der også findes nitrogen i begrænsede mængder i tarmen?

For at finde svaret på dette spørgsmål undersøgte Reese og kolleger afføringprøver, som de indsamlede fra mange dyr og mennesker. De studerede afføring fra zebraer, giraffer, elefanter, får og heste, for blot at nævne nogle få. De humane afføringsprøver kom fra frivillige med base i North Carolina.

Resultaterne af Reese og kollegers analyse afslørede, at bakterier holdes i en kort snor i den menneskelige tarm: de har adgang til omkring 1 nitrogenatom pr. 10 kulstofatomer. Dette er meget mindre end hvad fritlevende mikrober får: 1 nitrogenatom til hver 4 carbonatomer i gennemsnit.

For at bekræfte, at begrænsede kvælstofniveauer i miljøet faktisk kontrollerede bakteriens "frihed" gennemførte forskerne et eksperiment på mus. De fodrede musene med mad med højt proteinindhold, da disse har høje niveauer af kvælstof.

Jo mere protein forskerne gav musene, jo mere steg antallet af tarmbakterier. Desuden, da Reese injicerede kvælstof til dyrene, bemærkede hun, at en del af kvælstof nåede tarmbakterierne.

Dette forklarer hun, antyder, at et værtspattedyr er i stand til at udskille kvælstof via cellerne, der forer dets tarm for at fodre bakterierne.

"Vores fund," siger David, "understøtter ideen om, at vi har udviklet en måde at holde vores bakterier i snor ved at lade dem sulte efter kvælstof."

At finde en delikat balance

David forklarer, at dette “også forklarer, hvorfor den vestlige diæt kan være dårlig for os. Når folk spiser for meget protein, svømmer det værtens evne til at optage det kvælstof i tyndtarmen, og mere af det ender med at finde vej til tyktarmen, hvilket eliminerer vores evne til at kontrollere vores mikrobielle samfund. ”

"Det kan være lettere," siger Reese, "at forestille sig, at tarmen er mindre 'rød i tand og klo' end andre dele af naturen, fordi mikrobiota kan være så gavnlig for mennesker," kommenterer den tidligere idé, der antyder, at tarmen er et paradis for bakterier.

”Men bakterierne er individuelle organismer, der bare prøver at komme forbi - og der er kun så meget mad at gå rundt,” bemærker hun.

Forskerne dykkede imidlertid også ind i farerne ved at prøve at kontrollere bakterier ved at bekæmpe dem med antibiotika. For at gøre det gennemførte de igen et eksperiment på mus, hvis resultater de offentliggjorde i tidsskriftet eLife tidligere i år.

Som en del af undersøgelsen administrerede forskerne antibiotika til 10 mus over en periode på 5 dage, og de indsamlede afføringsprøver - som de analyserede - dagligt fra dyrene.

Dette eksperiment viste, at stoffer som nitrat eller sulfat i mangel af bakterier til at "spise" dem blev overakkumuleret i tarmen.

Da de stoppede med at fodre musens antibiotika, genoprettede deres tarme den mikrobielle balance; skønt Reese forklarer, "Vi har ikke rigtig en fornemmelse af, hvad det 'rigtige' antal bakterier har i tarmen."

"Bestemt nul er for få, og det at være fuld af kun bakterier ville være for mange," fortsætter hun. Selvom mus muligvis er i stand til at komme sig ret let selv efter en aggressiv eksponering for bakterie-aftørrende stoffer, er det ikke det samme for mennesker, forklarer David.

Betydningen af ​​konkurrence

Det skyldes, at gnavere til dels genvinder visse bakterier ved at spise hinandens afføring. David bemærker, "Folk vil sandsynligvis ikke gøre det."

Når en persons mikrobiom er destabiliseret, kan dette faktisk gøre det muligt for patogener at tage fat lettere, advarer forskerne.

”Patogener vil normalt have svært ved at kolonisere tarmen. Der er billioner af andre bakterier, de skal slå ud for at overleve. Men hvis vi pludselig fjerner den mikrobielle konkurrence om ressourcer, mister vi kontrollen, og de dårlige bakterier, der forårsager grimme sygdomme [...] har en klarere vej. ”

Lawrence A David, Ph.D.

Der kan være en måde at hjælpe med at opretholde den sarte bakteriebalance, bemærker forfatterne. I øjeblikket undersøger holdet, hvordan diæt - især tilstedeværelsen af ​​præbiotika og probiotika - kan bidrage til tarmens sundhed.

"I løbet af evolutionær historie havde vores kroppe en chance for at finde ud af det hele og bygge systemer til at holde mikrobiotaen i skak," siger Reese.

”Men som forskere, der lever i den moderne æra, tror jeg, at vi stadig prøver at få fat på, hvad den rigtige mellemværdi er, og hvordan vi kan holde os der,” tilføjer hun.

none:  prævention - prævention irritabelt tarmsyndrom knogler - ortopædi