Реальная визуализация кишечника рыб связывает бактериальную конкуренцию с его движениями

Новое исследование показывает, что физическое состояние и активность кишечника хозяина могут быть ключевым фактором, определяющим состав кишечной микробиоты, наряду с самими бактериями.

Ученые из Университета Орегона использовали живых личинок рыбок данио-рерио и 3D-микроскопию для наблюдения за взаимодействием кишечных бактерий в реальном времени. Они сделали неожиданное открытие: механические сокращения, продвигающие содержимое через кишечник (перистальтика), являются жизненно важным фактором, определяющим бактериальную конкуренцию.

Ключевые моменты исследования:

• Метод: Для отслеживания использовалась микроскопия на световом листе (light-sheet fluorescence microscopy). Личинок с двумя видами бактерий (Aeromonas veronii и Vibrio cholerae) сканировали каждые 20 минут в течение 14 часов.
• Находка: Популяции Aeromonas резко сокращались в присутствии Vibrio, но затем восстанавливались. Эти коллапсы были связаны с перистальтикой.
• Разное поведение: Vibrio распространялись роем и не реагировали на сокращения, в то время как Aeromonas скапливались в определенных местах, что приводило к их выведению.
• Эксперимент с мутацией: У рыбок с мутацией, отключающей перистальтику (из-за потери энтеральной нервной системы), бактерии сосуществовали без конкуренции.

Связь с человеческими заболеваниями:

Эта мутация у рыб аналогична врожденному дефекту у людей — болезни Гиршпрунга, при которой нарушена иннервация и перистальтика толстого кишечника.

• Исследование дает новое понимание проблем у пациентов с нарушенной перистальтикой.
• Оно предлагает механистическое объяснение для ассоциированного с болезнью Гиршпрунга энтероколита (воспаления толстой кишки), который развивается у ~30% пациентов и, вероятно, является следствием измененного микробиома.

Как отметил ведущий автор Рагхувир Партасарати: «Эта работа показывает, что физическая среда и активность кишечника хозяина могут быть основным определяющим фактором бактериального состава кишечника — идея, которая, как мы думаем, должна в целом влиять на то, как мы решаем вопросы здоровья и болезней».

Исследование опубликовано 26 июля 2016 года в открытом журнале PLOS Biology.