Чревните бактерии работят заедно за преодоляване на диетичния дефицит
Добрите чревни бактерии се подкрепят взаимно, за да преодолеят хранителните дефицити, да променят поведението на гостоприемника и да подобрят репродукцията, показва ново проучване.
За да анализира как микробиома влияе върху поведението на гостоприемника, група изследователи от Центъра за непознати Champalimaud в Лисабон използва проучване на оцетните комари заедно с високотехнологични инструменти, за да покаже, че две добри чревни бактерии създават диета. кръстосан метаболизъм, който им позволява да растат и да се развиват, дори ако организмът домакин има диета, лишена от хранителни вещества, необходими за тяхното развитие, което също им позволява да променят процеса на вземане на решения на домакина, пише doc.ro.
Микробиом, устойчив на хранителни разстройства
Резултатите разкриват механизъм, чрез който правилната комбинация от бактерии може да доведе до устойчивост на микробиома към предизвикани от храненето нарушения и промени в мозъчната функция.
Балансираният прием на незаменими аминокиселини е от решаващо значение за осигуряване на благосъстоянието и здравето на всички животни. Основните аминокиселини са основните елементи на протеините, но те също така влияят върху това колко потомство могат да имат животните и какво тези животни решават да ядат. Интересното е, че авторите на това проучване преди това показаха, че микробиомът играе важна роля в диктуването на това как аминокиселините влияят на мозъка.
Най-странното е, че бактериите могат да повлияят на решенията на организма гостоприемник само когато са налични в специфични комбинации. Известно е, че микробиомът често съдържа много различни видове бактерии, но защо различни видове бактерии са необходими, за да повлияят на мозъчната функция и да променят физиологията на гостоприемника остава загадка.
Следователно изследователският екип се зае да се справи с тази загадка. Изучаването на това как бактериите влияят върху физиологията на организма гостоприемник е ужасяваща задача при организмите, които имат много сложен микробиом. Но оцетните комари имат по-прост микробиом, което ги прави добри кандидати за анализ. По този начин учените успяха да изследват точно механизмите, използвани от микробиотата за промяна на решенията за хранене на гостоприемника.
Авторите на настоящото проучване по-рано са установили, че мухите, лишени от незаменими аминокиселини, развиват силен апетит към богати на протеини храни. Въпреки това, в случай на мухи, които са свързани с две бактерии, които са много в микробиома (Acetobacter pomorum и Lactobacillus), предпочитанията им към протеините са драстично намалени и те предпочитат да ядат захар.
Основната цел на това проучване, казват учените, е да разбере защо тези две специфични бактерии трябва да присъстват, за да променят хранителното поведение на мухата.
Работа от няколко групи, изучаващи микробиома, показа, че обикновено е необходимо една общност от бактерии, а не изолирани бактерии, да има ефект върху поведението на гостоприемника - и това най-вероятно се дължи на специфичните вещества, които бактериите използват. произвеждат: така наречените метаболити. Следователно екипът има за цел да измери установените метаболитни взаимодействия между бактериите в микробиома и да картографира как специфичните бактерии и техните метаболити влияят върху гостоприемника.
Сътрудничеството между тях позволява на добрите бактерии да процъфтяват
За да се справят с тези проблеми, авторите проведоха поредица от експерименти. За да проследят избора на храна на мухите, изследователите се възползваха от сензор, разработен в лабораторията - flyPAD - и го използваха за измерване с много подробности на индивидуалния модел на хранене на мухите.
След това те използваха бактериални мутанти, за да разберат въздействието на специфичните функции на бактериалните клетки върху поведението на гостоприемника. Заедно със сътрудници от Университета в Глазгоу изследователите в Лисабон също са използвали усъвършенствана техника, която им е позволила да проследяват метаболитите, които са били обменени между двете различни бактерии.
Учените казват, че са установили, че двете бактерии обменят метаболити и че това кръстосано хранене (синтрофия) им позволява да растат и да действат върху гостоприемника, дори ако диетата му не съдържа основните за тях хранителни вещества.
По-конкретно, изследователите разбраха, че щамовете Lactobacillus произвеждат лактат, който се използва от щамовете Acetobacter за синтезиране на аминокиселини и други метаболити. След това те се използват от щама Lactobacillus, който не може да ги синтезира, за да продължи да произвежда мляко.
Освен това, тези бактериални аминокиселини най-вероятно се използват от гостоприемника за производство на яйца. Но най-важното е, че това проучване установи, че лактатът се използва и от бактериите Acetobacter, за да промени поведението на мухите.
Чрез установяването на тази връзка на кръстосано хранене, бактериалната общност става устойчива на драстични промени в диетата, позволявайки им да растат в червата на гостоприемниците, които поглъщат храни, които нямат хранителни вещества, необходими за тяхното оцеляване.
Добре установено е, че диетата, която имаме, казват изследователи, засяга както микробиома, така и мозъка ни. Елементът, който усложнява нещата, е микробиомът, който от своя страна влияе върху това как диетата ни влияе и какво решаваме да ядем. Но като комбинираме правилните технологии с правилната експериментална система, можем да се задълбочим в механизмите, чрез които микробиомът взаимодейства с нашата диета, за да повлияе на мозъка и телата ни.
Настоящото проучване показа, че правилните връзки между бактериите могат да направят микробиома устойчив на хранителни смущения, обяснявайки защо някои животни и някои хора могат да бъдат по-чувствителни към хранителното съдържание в храната от други. Също така е интересен пример за това как природата създава кръгови икономики, в които нищо не се губи и всички участващи страни трябва да спечелят.
В заключение, това проучване е важен пример за това как моделните организми могат да бъдат използвани за изясняване влиянието на диетата върху микробиома и за разбиране на индивидуалния принос на чревните бактериални видове към мозъчната функция и поведение.
Методологиите, използвани в това проучване, ще позволят на учените да идентифицират всички установени метаболитни взаимодействия между бактериите и ще позволят разбирането на точните механизми, отговорни за промяната на това, което домакините решават да ядат и мозъчната функция. След това тази информация може да се използва за насочване на търсенето на подобни механизми при животни с по-сложни микробиоми, включително хора. Добрите бактерии могат да се размножават с помощта на пробиотични хранителни добавки, като например Lactobacillus.