Πώς τα τρόφιμα μας θα μπορούσαν να μας κοστίσουν Έλεγχος των βακτηρίων του εντέρου
Πιστωτικά Εικόνα: flickr

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι οι οικοδεσπότες λιμοκτονούν τα μικροβιακά τους θρεπτικά συστατικά, αναγκάζοντας ουσιαστικά τα μικρόβια στα έντερα να κάνουν τις προσφορές μας.

Ο καθένας μας είναι μόνο μισός άνθρωπος. Το άλλο μισό είναι μικροβιακό. Τρισεκατομμύρια ιοί, μύκητες, βακτήρια και άλλοι μικροσκοπικοί οργανισμοί καλύπτουν το δέρμα μας και επενδύουν τα ζωτικά μας όργανα. Βασιζόμαστε σε αυτές τις μικροβιακές κοινότητες για την πέψη των τροφίμων, τη σύνθεση βιταμινών, την ενίσχυση του ανοσοποιητικού συστήματος και ακόμη και τη διατήρηση της ψυχικής υγείας.

Τα νέα ευρήματα δείχνουν ότι η σύγχρονη διατροφή και η υπερβολική χρήση αντιβιοτικών θα μπορούσαν να υπονομεύσουν τη θέση μας ως καλοπροαίρετων αρχόντων, θέτοντας τις πιθανότητες υπέρ των μικροβίων.

Θρεπτικός παράδεισος

«Φαίνεται να υπάρχει μια φυσική σειρά ραμφίσματος για τα βακτήρια και εμάς», λέει ο Lawrence A. David, επίκουρος καθηγητής μοριακής γενετικής και μικροβιολογίας στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου Duke. «Κατά κάποιο τρόπο δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι εμείς, ο οικοδεσπότης, πρέπει να κρατάμε περισσότερα χαρτιά.»

Ανά γραμμάριο, υπάρχουν περισσότερα βακτήρια που κατοικούν στο έντερο από οποιοδήποτε άλλο οικοσύστημα στον κόσμο.

Ωστόσο, ο David λέει ότι η επικρατούσα άποψη για το μικροβίωμα, ιδιαίτερα στο έντερο, είναι ένας παράδεισος πλούσιος σε θρεπτικά συστατικά «όπου πλημμυρίζουν άφθονα τρόφιμα και πόροι, όπως το εργοστάσιο σοκολάτας του Willy Wonka». Ανά γραμμάριο, υπάρχουν περισσότερα βακτήρια που κατοικούν στο έντερο από οποιοδήποτε άλλο οικοσύστημα στον κόσμο.


εσωτερικά εγγραφείτε γραφικό


Συνολικά, αυτά τα μικρόβια του εντέρου ζυγίζουν περίπου τρία κιλά σε έναν άνθρωπο, περίπου όσο το συκώτι ή ο εγκέφαλος. Δεν είναι λοιπόν περίεργο που πολλοί επιστήμονες θα πίστευαν ότι αυτά τα μικρόβια είναι τόσο άφθονα επειδή το έντερο είναι ένα μοναδικά φιλόξενο περιβάλλον.

Αλλά πρόσφατα, ορισμένοι ερευνητές αμφισβήτησαν αυτή τη θεωρία, συμπεριλαμβανομένου του Άσπεν Ρις, υποψήφιου διδάκτορα στο εργαστήριο του Ντέιβιντ, ο οποίος πρόσφατα μετακόμισε για να γίνει κύριος ερευνητής στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ.

Όλων των ειδών τα κακά

Ως εκπαιδευμένος οικολόγος, ο Ρις κατάλαβε ότι σχεδόν κάθε άλλο οικοσύστημα στον πλανήτη διαθέτει μέλη που ανταγωνίζονται για πόρους. Γιατί το έντερο να είναι διαφορετικό; Θρεπτικά συστατικά όπως το άζωτο ή ο φώσφορος συχνά περιορίζουν τα βακτήρια σε ρυάκια ή λίμνες. Ο Ρις αναρωτήθηκε αν το άζωτο ήταν περιορισμένος πόρος και στο έντερο.

Αποφάσισε να μετρήσει τα επίπεδα αζώτου στο μικροβίωμα του εντέρου. Επειδή τα μικρόβια του εντέρου ζουν σε κόπρανα, αυτό σήμαινε τη συλλογή δειγμάτων κοπράνων. Με τη βοήθεια συναδέλφων, ιδιαίτερα του Rob Pringle στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον, ο Reese κατάφερε να προμηθευτεί κόπρανα από περισσότερα από 30 διαφορετικά είδη θηλαστικών, συμπεριλαμβανομένων άγριων ζέβρες, καμηλοπαρδάλεις και ελέφαντες από την Κένυα. οικόσιτα πρόβατα, βοοειδή και άλογα από το Νιου Τζέρσεϊ. και ανθρώπους από τη Βόρεια Καρολίνα.

Έτρισε τα δείγματα και μέτρησε τον αριθμό των ατόμων αζώτου και άνθρακα που ήταν διαθέσιμα στα μικρόβια.

«Τα βακτήρια είναι μεμονωμένοι οργανισμοί, που απλώς προσπαθούν να τα βγάλουν πέρα ​​— και υπάρχει μόνο τόση τροφή για να πάει γύρω».

Ο Reese διαπίστωσε ότι τα μικρόβια στο ανθρώπινο έντερο είχαν πρόσβαση κατά μέσο όρο σε μόνο ένα άτομο αζώτου για κάθε δέκα άτομα άνθρακα, ενώ τα περισσότερα μικρόβια που ζουν ελεύθερα απολαμβάνουν μια διατροφή που αποτελείται από ένα άζωτο προς κάθε τέσσερις άνθρακες.

Για να επαληθεύσει ότι τα επίπεδα αζώτου θα μπορούσαν πράγματι να κρατήσουν υπό έλεγχο το μικροβίωμα, ο Ρις τάισε επίσης ποντίκια με μια διατροφή πλούσια σε πρωτεΐνες, οι οποίες φυσικά περιέχουν πολύ άζωτο. Όταν αύξησε την ποσότητα πρωτεΐνης, ο αριθμός των βακτηρίων στο έντερο των ποντικών δεκαπλασιάστηκε.

Απλά προσπαθώ να τα βγάλω πέρα

Επιπλέον, όταν έκανε έγχυση αζώτου στην κυκλοφορία του αίματος των ποντικών, μέρος αυτού του αζώτου κατέληξε στα βακτήρια του εντέρου, υποδηλώνοντας ότι ο ξενιστής μπορεί να εκκρίνει άζωτο μέσω των κυττάρων του εντέρου του για να σώσει τα μικρόβια από την πείνα. Τα ευρήματα εμφανίζονται σε Φύση Μικροβιολογία.

«Τα ευρήματά μας υποστηρίζουν την ιδέα ότι έχουμε εξελίξει έναν τρόπο να κρατάμε τα βακτήρια μας σε λουρί αφήνοντάς τα να λιμοκτονούν για άζωτο», λέει ο David. «Εξηγεί επίσης γιατί η δυτική διατροφή μπορεί να είναι κακή για εμάς. Όταν οι άνθρωποι τρώνε πάρα πολλή πρωτεΐνη, κατακλύζουν την ικανότητα του ξενιστή να προσλαμβάνει αυτό το άζωτο στο λεπτό έντερο και περισσότερο από αυτό καταλήγει στο παχύ έντερο, εξαλείφοντας την ικανότητά μας να ελέγχουμε τις μικροβιακές μας κοινότητες».

Η κατάσταση είναι ανάλογη με αυτό που οι οικολόγοι αποκαλούν ευτροφισμό, ένα φαινόμενο που προκαλείται όταν τα λιπάσματα εκρέουν σε λίμνες ή λίμνες, αυξάνοντας τις συγκεντρώσεις αζώτου ή φωσφόρου του νερού και διεγείροντας την υπερβολική ανάπτυξη φυκών ή άνθισης φυκών.

«Ίσως να είναι ευκολότερο να φανταστεί κανείς ότι το έντερο είναι λιγότερο «κόκκινο στα δόντια και τα νύχια» από άλλα μέρη της φύσης, επειδή η μικροχλωρίδα μπορεί να είναι τόσο ωφέλιμη για τον άνθρωπο», λέει ο Ρις, ο οποίος είναι κατώτερος συνεργάτης στο Harvard Society of Fellows. . «Αλλά τα βακτήρια είναι μεμονωμένοι οργανισμοί, που απλώς προσπαθούν να τα βγάλουν πέρα—και υπάρχει μόνο τόση τροφή για να πάει γύρω».

Ποιος είναι ο σωστός αριθμός;

Εάν η θεωρία υποστηρίζει ότι οι ανθρώπινοι ξενιστές χάνουν τον έλεγχο των μικροβιακών υποκείμενών μας, μπορεί να φαίνεται ότι η χρήση αντιβιοτικών για την εξάλειψη ολόκληρων πληθυσμών μικροβίων θα ήταν ένας πολύ καλός τρόπος για να τους δείξουμε ποιος είναι το αφεντικό. Αλλά μια άλλη μελέτη από τους Reese και David δείχνει ότι η τακτική θα ήταν κακή.

Η ομάδα έδωσε σε 10 ποντίκια μια πενταήμερη θεραπεία με από του στόματος αντιβιοτικά και ανέλυε τα δείγματα κοπράνων τους καθημερινά. Τα ευρήματά τους, δημοσιεύθηκαν τον Ιούνιο στο eLife, έδειξε ότι πολλές από τις πηγές ενέργειας στις οποίες βασίζονται τα μικρόβια —όπως τα χημικά νιτρικά ή θειικά— άρχισαν να συσσωρεύονται καθώς τα μικρόβια εξαντλούνταν.

«Δεν έχουμε πραγματικά αίσθηση του «σωστού» αριθμού βακτηρίων που πρέπει να έχουμε στο έντερο. Σίγουρα το μηδέν είναι πολύ λίγο και το να είσαι γεμάτος μόνο βακτήρια θα ήταν πάρα πολλά».

Λίγο μετά το πέρας της θεραπείας με αντιβιοτικά, το χημικό περιβάλλον στο έντερο των ποντικών επέστρεψε στο status quo και τα μικρόβια άρχισαν να ανθίζουν ξανά.

«Δεν έχουμε πραγματικά αίσθηση του «σωστού» αριθμού βακτηρίων που πρέπει να έχουμε στο έντερο», λέει ο Ρις. «Σίγουρα το μηδέν είναι πολύ λίγο και το να είσαι γεμάτος μόνο βακτήρια θα ήταν πάρα πολλά».

Ο David προσθέτει μια προειδοποίηση ότι πολλά από τα περισσότερα από χίλια είδη βακτηρίων του εντέρου που εξαφανίζονται από τα αντιβιοτικά πιθανότατα δεν θα επανέλθουν ποτέ. Στα πειράματά τους, η ομάδα του ανακάλυψε ότι ο μόνος τρόπος με τον οποίο αυτά τα μικρόβια κατάφεραν να βρουν το δρόμο τους πίσω στην κοιλιά των ποντικών ήταν αφήνοντας τα ποντίκια να κάνουν αυτό που κάνουν συνήθως, δηλαδή να τρώνε το ένα τα κόπρανα του άλλου. «Οι άνθρωποι μάλλον δεν θα θέλουν να το κάνουν αυτό», λέει.

Πολλές μελέτες έχουν δείξει ότι μετά τη θεραπεία με αντιβιοτικά, τα μικροβιώματα των ανθρώπων μπορούν να αλλοιωθούν για μήνες, αν όχι χρόνια. Αυτή η αλλαγή μπορεί να δημιουργήσει ένα ευνοϊκό έδαφος αναπαραγωγής για παθογόνα.

"Κανονικά, τα παθογόνα θα δυσκολεύονται να αποικίσουν το έντερο", λέει ο David. «Υπάρχουν τρισεκατομμύρια άλλα βακτήρια που πρέπει να νικήσουν για να επιβιώσουν. Αλλά αν ξαφνικά αφαιρέσουμε τον μικροβιακό ανταγωνισμό για πόρους, χάνουμε τον έλεγχο και τα κακά βακτήρια που προκαλούν δυσάρεστες ασθένειες όπως Γ. Δύσκολο η κολίτιδα έχει πιο ξεκάθαρο μονοπάτι».

Ο David και η ομάδα του ερευνούν πώς οι διατροφικές μας επιλογές - συμπεριλαμβανομένων των πρεβιοτικών και των προβιοτικών - μπορούν να διατηρήσουν τη σχέση μας με το μικροβίωμα μας και, τελικά, την υγεία μας.

«Κατά τη διάρκεια της εξελικτικής ιστορίας, τα σώματά μας είχαν την ευκαιρία να τα καταλάβουν όλα αυτά και να κατασκευάσουν συστήματα για να κρατούν υπό έλεγχο τη μικροχλωρίδα», λέει ο Ρις. «Αλλά ως ερευνητές που ζούμε στη σύγχρονη εποχή, νομίζω ότι προσπαθούμε ακόμα να καταλάβουμε ποια είναι η σωστή ενδιάμεση τιμή και πώς να μας κρατήσουμε εκεί».

Το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών, το Ίδρυμα Χάρτγουελ, το Ίδρυμα Alfred P. Sloan, το Πρόγραμμα Μελετών Searle, το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας και το Αυστριακό Ταμείο Επιστημών υποστήριξαν το έργο.

πηγή: Duke University

Σχετικά βιβλία

at InnerSelf Market και Amazon