Реакции кишечника для улучшения пробиотиков
Бактериям, попадающим в организм, приходится преодолевать множество препятствий, чтобы колонизировать толстую кишку: выживать в средах с низким содержанием солей, противостоять ферментам слюны и кислоте желудка, обходить иммунную систему в тонком кишечнике, адаптироваться к переходу от кислородной к бескислородной среде и удерживаться, чтобы не быть вымытыми постоянным током содержимого кишечника.
На 62-й ежегодной встрече Биофизического общества (17–21 февраля, Сан-Франциско) Каролина Тропини, научный сотрудник Стэнфордского университета, представила исследование о том, как бактерии, живущие в кишечнике, реагируют на обычные изменения в своей среде обитания.
Микробы в нашем организме тесно связаны со здоровьем. «Они производят соединения, которые мы не можем синтезировать сами, и эти молекулы легко всасываются в нашу кровь — точно так же, как лекарство, принятое перорально», — отметила Тропини. Изменения в составе кишечной микробиоты связаны с заболеваниями от рака толстой кишки до неврологических расстройств. Цель исследования — изучить, как сообщества бактерий реагируют на физическую среду хозяина и изменяют её при здоровье и болезни.
Методология:
- Мышам вводят распространённый безрецептурный препарат, чтобы изменить среду кишечника.
- С помощью методов ДНК-секвенирования определяют, какие виды бактерий выживают после изменения. Идентификацию проводят по небольшому участку высококонсервативного гена, который незначительно различается у разных видов.
- Измеряют, как изменилась среда кишечника, и воссоздают её упрощённую версию в лаборатории.
- Оценивают количество бактерий в новой среде и их физиологический ответ (скорость роста, выработку белков).
Результаты:
- В краткосрочной перспективе бактерии демонстрируют впечатляющую способность противодействовать изменениям.
- Однако в условиях высокой конкуренции даже небольшое изменение среды может кардинально изменить состав микробиоты.
- Виды, составляющие значительную долю сообщества (до половины), могут вымереть при незначительном изменении среды, если они становятся неконкурентоспособными в новых условиях.
Значение для здоровья:
Последствия таких изменений до конца не ясны, но, по словам Тропини, «вымирание бактерий трудно компенсировать, и это может оставить нас с сообществом кишечных микробов, обладающим меньшей функциональностью». Понимание реакции бактериальных сообществ на обычные изменения в их физической среде позволит разрабатывать пробиотики и терапии, направленные на укрепление уязвимых звеньев сообщества для повышения его устойчивости.