Ảnh: Flickr

Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng các vật chủ bỏ đói các chất dinh dưỡng vi sinh vật của chúng, về cơ bản buộc các vi khuẩn trong ruột của chúng ta phải đấu thầu.

Mỗi chúng ta chỉ là một nửa con người. Nửa còn lại là vi sinh vật. Hàng nghìn tỷ virus, nấm, vi khuẩn và các sinh vật cực nhỏ khác bao phủ da và xếp các cơ quan quan trọng của chúng ta. Chúng tôi phụ thuộc vào các cộng đồng vi sinh vật này để tiêu hóa thức ăn, tổng hợp vitamin, tăng cường hệ miễn dịch và thậm chí duy trì sức khỏe tâm thần.

Những phát hiện mới chỉ ra rằng chế độ ăn uống hiện đại và lạm dụng kháng sinh có thể làm suy yếu vị trí của chúng ta như là lớp phủ nhân từ, đặt tỷ lệ cược có lợi cho các vi khuẩn.

Thiên đường dinh dưỡng

Lawrence có vẻ như là một trật tự tự nhiên đối với vi khuẩn và chúng tôi, ông Lawrence A. David, trợ lý giáo sư về di truyền học phân tử và vi sinh học tại Đại học Y khoa Duke. Một cách không có gì đáng ngạc nhiên khi chúng tôi, chủ nhà, nên giữ nhiều thẻ hơn.

Mỗi gram, có nhiều vi khuẩn cư trú trong ruột hơn bất kỳ hệ sinh thái nào khác trên thế giới.

Tuy nhiên, David nói rằng quan điểm phổ biến của microbiome, đặc biệt là ở thiên đường, là một thiên đường giàu dinh dưỡng, nơi có nhiều thực phẩm và tài nguyên tràn ngập, như Nhà máy Sô cô la của Willy Wonka. ruột hơn bất kỳ hệ sinh thái nào khác trên thế giới.

Nhìn chung, những vi khuẩn đường ruột đó nặng khoảng ba pound trong một con người, tương đương với gan hoặc não. Vì vậy, không có gì đáng ngạc nhiên khi nhiều nhà khoa học tin rằng những vi khuẩn này rất phong phú bởi vì ruột là một môi trường hiếu khách độc đáo.

Nhưng gần đây, một số nhà nghiên cứu đã đặt câu hỏi về lý thuyết đó, bao gồm Aspen Reese, một ứng viên tiến sĩ trong phòng thí nghiệm của David, người vừa chuyển sang trở thành nhà điều tra chính tại Đại học Harvard.

Tất cả các loại phân

Là một nhà sinh thái học được đào tạo, Reese hiểu rằng thực tế mọi hệ sinh thái khác trên hành tinh đều có các thành viên cạnh tranh để giành lấy tài nguyên. Tại sao ruột sẽ khác nhau? Các chất dinh dưỡng như nitơ hoặc phốt pho thường hạn chế vi khuẩn trong suối hoặc hồ. Reese tự hỏi nếu nitơ là một nguồn hạn chế trong ruột là tốt.

Cô quyết định đo nồng độ nitơ trong hệ vi sinh vật đường ruột. Bởi vì vi khuẩn đường ruột sống trong phân, điều đó có nghĩa là thu thập mẫu phân. Với sự giúp đỡ từ các đồng nghiệp, đặc biệt là Rob Pringle tại Đại học Princeton, Reese đã tìm được phân từ hơn các loại động vật có vú khác nhau, bao gồm ngựa vằn hoang dã, hươu cao cổ và voi từ Kenya; cừu, gia súc và ngựa trong nước từ New Jersey; và con người từ Bắc Carolina.

Cô xây dựng các mẫu và đếm số lượng nguyên tử nitơ và carbon có sẵn cho các vi khuẩn.

Vi khuẩn là những sinh vật đơn lẻ, chỉ cố gắng để có được bằng cách và có rất nhiều thức ăn để đi xung quanh.

Reese phát hiện ra rằng các vi khuẩn trong ruột người có quyền truy cập trung bình chỉ một nguyên tử nitơ cho mỗi mười nguyên tử carbon, trong khi hầu hết các vi khuẩn sống tự do đều có chế độ ăn kiêng gồm một nitơ cho mỗi bốn nguyên tử cacbon.

Để xác minh rằng mức độ nitơ thực sự có thể giữ microbiome trong kiểm tra, Reese cũng cho chuột ăn chế độ ăn giàu protein, trong đó tự nhiên chứa rất nhiều nitơ. Khi cô tăng lượng protein, số lượng vi khuẩn trong ruột của chuột tăng gấp 10 lần.

Chỉ cố gắng để có được bởi

Hơn nữa, khi cô tiêm nitơ vào máu chuột, một phần nitơ đó đã kết thúc ở vi khuẩn đường ruột, cho thấy vật chủ có thể tiết ra nitơ qua các tế bào lót ruột để giải cứu vi khuẩn khỏi bị đói. Những phát hiện xuất hiện trong Vi sinh vật tự nhiên.

Phát hiện của chúng tôi ủng hộ ý tưởng rằng chúng tôi đã phát triển một cách để giữ vi khuẩn của chúng tôi trên dây xích bằng cách để chúng chết đói vì nitơ, David David nói. Đây cũng là lý do tại sao chế độ ăn uống phương Tây có thể xấu cho chúng ta. Khi mọi người ăn quá nhiều protein, nó sẽ làm mất khả năng hấp thụ nitơ của vật chủ trong ruột non, và nhiều hơn nữa nó sẽ tiến đến ruột già, loại bỏ khả năng kiểm soát các cộng đồng vi khuẩn của chúng ta.

Tình huống tương tự như những gì các nhà sinh thái học gọi là phú dưỡng, một hiện tượng gây ra khi phân bón chảy vào ao hoặc hồ, làm tăng nồng độ nitơ hoặc phốt pho của nước và kích thích sự phát triển quá mức của tảo hoặc tảo nở hoa.

Reese, có thể dễ hình dung hơn rằng ruột ít 'đỏ răng và móng vuốt' hơn các phần khác của tự nhiên, bởi vì microbiota có thể rất có lợi cho con người, theo ông Reese, một học sinh lớp dưới của Hiệp hội nghiên cứu sinh Harvard . Tuy nhiên, vi khuẩn là những sinh vật đơn lẻ, chỉ cố gắng để có được bằng cách và có rất nhiều thức ăn để đi xung quanh.

Số nào đúng?

Nếu lý thuyết cho rằng vật chủ của con người đang mất kiểm soát đối với các vi khuẩn dưới quyền của chúng ta, thì có vẻ như sử dụng kháng sinh để quét sạch toàn bộ quần thể vi khuẩn sẽ là một cách tuyệt vời để cho chúng thấy ai là ông chủ. Nhưng một nghiên cứu khác của Reese và David chỉ ra rằng chiến thuật sẽ không được khuyến khích.

Nhóm nghiên cứu đã cho chuột 10 điều trị kháng sinh đường uống trong 5 ngày và phân tích mẫu phân của chúng hàng ngày. Phát hiện của họ, được công bố vào tháng 6 năm eLife, cho thấy rằng nhiều nguồn vi khuẩn năng lượng phụ thuộc vào giống như các hóa chất nitrat hoặc sunfat đã bắt đầu tích lũy khi các vi khuẩn đã cạn kiệt.

Phần mềm Chúng tôi thực sự không biết số lượng vi khuẩn 'đúng' trong ruột là gì. Chắc chắn số 0 là quá ít và chỉ toàn vi khuẩn sẽ là quá nhiều.

Ngay sau khi quá trình kháng sinh kết thúc, môi trường hóa học trong ruột chuột đã trở lại nguyên trạng và các vi khuẩn bắt đầu phát triển trở lại.

Chúng tôi thực sự không có ý thức về số lượng vi khuẩn 'đúng' cần có trong ruột là gì, theo Re Reese. Chắc chắn số 0 là quá ít và chỉ toàn vi khuẩn là quá nhiều.

David thêm một cảnh báo rằng nhiều trong số hơn một ngàn loài vi khuẩn đường ruột bị loại bỏ bởi kháng sinh có thể sẽ không bao giờ quay trở lại. Trong các thí nghiệm của họ, nhóm của ông đã phát hiện ra rằng cách duy nhất những vi khuẩn đó tìm đường quay trở lại bụng của chuột là bằng cách cho chuột làm những gì chúng thường làm, đó là ăn phân của nhau. Người dân có lẽ sẽ không muốn làm điều đó, anh ấy nói.

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng sau khi điều trị bằng kháng sinh, microbiome của người có thể bị thay đổi trong nhiều tháng, nếu không nói là nhiều năm. Sự thay đổi đó có thể tạo ra một nơi sinh sản thuận lợi cho mầm bệnh.

Thông thường, mầm bệnh sẽ gặp khó khăn trong việc xâm chiếm ruột, David David nói. Có hàng nghìn tỷ vi khuẩn khác mà chúng phải đánh bại để sống sót. Nhưng nếu chúng ta đột nhiên lấy đi sự cạnh tranh của vi sinh vật đối với các nguồn tài nguyên, chúng ta sẽ mất kiểm soát và những vi khuẩn xấu gây ra những căn bệnh khó chịu như C. khuếch tán viêm đại tràng có một con đường rõ ràng hơn.

David và nhóm của anh ấy đang điều tra làm thế nào sự lựa chọn thực phẩm của chúng tôi, bao gồm prebiotic và men vi sinh có thể duy trì mối quan hệ của chúng tôi với microbiome và cuối cùng là sức khỏe của chúng tôi.

Về lịch sử tiến hóa, cơ thể chúng ta đã có cơ hội tìm ra tất cả, và xây dựng các hệ thống để giữ microbiota trong tầm kiểm soát, theo Re Reese. Nhưng khi các nhà nghiên cứu sống trong thời kỳ hiện đại, tôi nghĩ chúng ta vẫn đang cố gắng nắm bắt được giá trị giữa quyền là gì và làm thế nào để giữ chúng ta ở đó.

Quỹ khoa học quốc gia, Quỹ Hartwell, Quỹ Alfred P. Sloan, Chương trình học giả Searle, Hội đồng nghiên cứu châu Âu và Quỹ khoa học Áo đã hỗ trợ công việc này.

nguồn: Đại học Duke

Sách liên quan

at Thị trường InnerSelf và Amazon