Wat verhoed dat die menslike ingewande 'ontplof' as gevolg van bakterieëgroei? - Inligting - 2022
Wat verhoed dat die menslike ingewande 'ontplof' as gevolg van bakterieëgroei?
Gewoonlik groei bakterieë deur te verdeel en hulle kan dit baie vinnig doen. So na 'n paar uur of dae het jy baie bakterieë in jou ingewande. En ons hou aan om hulle te voed deur te eet. Op een of ander manier sou jy verwag dat die groei van bakterieë so oorweldig is dat ons ingewande na 'n week sou 'ontplof'.
Natuurlik gebeur dit nie, maar watter faktore beskerm ons ingewande teen bakterieë oorgroei?
Bakterieë kan nie massa skep nie, selfs wanneer hulle verdeel. Tydens deling gaan jy van een "groot" bakterie na twee "klein" bakterieë, wat dan voedingstowwe moet opgaar en groter word voordat hulle weer kan verdeel.
Wanneer voedingstowwe volop is, kan dit vinnig gebeur, en jy sien wel eksponensiële groei. Maar die eksponensiële groeifase is slegs geldig wanneer daar 'n oormaat voedsel in die omgewing is. Bakteriële groeikurwes volg 'n tipiese vertraging/log/stasionêre/sterfteprofiel. Die log (eksponensiële) fase is slegs van toepassing wanneer voedingstowwe in oormaat is. Wanneer een of ander voedingstof beperkend raak (omdat dit byvoorbeeld reeds in 'n ander bakterie opgeneem is), skakel die bakterieë oor na groei in stilstaande fase, en verminder replikasie of stop dit heeltemal.
Jy sal dus nooit 'n "ontploffing" van dermbakterieë kry nie - die bakteriese massa is streng beperk tot die hoeveelheid massa (voedsel) wat in die sisteem ingevoer word. Sodra dit alles (of meestal) omgeskakel is, sal die bakterieë ophou groei en begin sterf.
As jy aanhou om massa in jou ingewande op te bou, is jy reg dat dit uiteindelik sou "ontplof". Die meeste mense egter gereeld (woordspeling bedoel) skakel oortollige derminhoud uit. (Wat, soos bpedit in hul antwoord noem, 'n hoë proporsie bakteriese selle bevat.) Dit beperk die totale massa wat in die ingewande voorkom, en keer dat dit "ontplof".
Daar is heel waarskynlik ook ander faktore by die werk, ek is geen kenner nie. Maar die volgende het my Biologiestudente altyd verras.
Ongeveer 30% van ontlasting is bakterieë. http://bionumbers.hms.harvard.edu/bionumber.aspx?id=108514 Peristalse gaan voort om voedsel, voedselafval en bakterieë deur jou spysverteringstelsel te beweeg. Dus, soos nuwe bakterieë ontstaan, word ander bakterieë uitgeskakel.
Uitgebreide impak van nie-antibiotiese middels op menslike dermbakterieë
'n Paar algemeen gebruikte nie-antibiotiese middels is onlangs geassosieer met veranderinge in dermmikrobioomsamestelling, maar die omvang van hierdie verskynsel is onbekend. Hier het ons meer as 1 000 bemarkde middels teen 40 verteenwoordigende dermbakteriestamme gekeur, en gevind dat 24% van die middels met menslike teikens, insluitend lede van alle terapeutiese klasse, die groei van ten minste een stam inhibeer in vitro. Besondere klasse, soos die chemies diverse antipsigotika, was oorverteenwoordig in hierdie groep. Die uitwerking van middels wat deur mens gerig is op dermbakterieë word weerspieël op hul antibiotika-agtige newe-effekte by mense en stem ooreen met bestaande menslike kohortstudies. Vatbaarheid vir antibiotika en mensgerigte middels korreleer oor bakteriese spesies, wat algemene weerstandsmeganismes voorstel, wat ons vir sommige middels geverifieer het. Die potensiële risiko van nie-antibiotika wat antibiotika-weerstand bevorder, regverdig verdere eksplorasie. Ons resultate verskaf 'n hulpbron vir toekomstige navorsing oor geneesmiddel-mikrobioom-interaksies, wat nuwe paaie oopmaak vir newe-effekbeheer en geneesmiddelhergebruik, en ons siening van antibiotikaweerstand verbreed.
Arturo Anadón,. María Aránzazu Martínez, in Nutraceuticals, 2016
Probiotika en hul bronne. Die probiotiese bakterieë behoort oor die algemeen aan die Lactobacillus en Bifidobakterie genera. Ander bakterieë en sommige gis het egter ook probiotiese eienskappe. Algemene bakterieë sluit die volgende in (Mersenier et al., 2003 Seth en Maulik, 2011):
Melksuurbakterieë (LAB): Genus Laktobacilli spp. Spesies: Lactobacillus acidophilus, L. amylovorus, L. brevis, L. bulgaricus, L. casei, L. cellobiosus, L. crispatus, L. curvatus, L. delbrueckii spp. bulgaries, L. fermentum, L. gallinarum, L. helveticus, L. johnsonii, L. lactis, L. paracasei, L. plantarum, L. reuteri, L. rhamnosus Genus: Streptokokke spp. Spesies: Streptococcus salivaris spp. termofiele Genus: Laktokokke ssp., Spesies: L. lactis cremoris Genus: Leuconostoc, Spesies: Lc. mesenteroides en Genus: Pediokokus spp., Spesies: P. pentosaceus, P. acidilactici.
Bifidobakterieë: Genus: Bifidobakterie spp., Spesies: B. adolescentis, B. animalis, B. bifidum, B. breve, B. essensis, B. infantis, B. laterosporum, B. thermophilum, B. longum.
Propionibakterieë: Genus: Propionibacterium spp., Spesies: P. acidipropionici, P. freudenreichii, P. jensenii, P. thoenii.
Enterobakterieë: Genus: Enterococcus spp., Spesies: E. fecalis, E. faecium.
Gesporuleerde bakterieë: Genus: Bacillus spp., Spesies: B. alcolophilus, B. cereus, B. clausii, B. coagulans, B. subtilis.
Ander bakterieë: Genus: Escherichia coli, Spesies: E coli Genus: Sporolactobacillus spp. Spesies: S. inulinus.
Giste: Genus: Saccharomyces spp., Spesies: S. cerevisae (boulardii) wat uit lietsjievrugte in Indonesië geïsoleer is, is ook aanvaar en as probiotika gebruik.
Om as probiotika beskou te word, moet die verskillende stamme normale inwoners van 'n gesonde dermkanaal wees, die boonste spysverteringskanaal oorleef, in staat wees om te oorleef en in die derm te groei (suur- en galbestand), veilig wees vir menslike gebruik, antimikrobiese stowwe produseer (dws bakteriosiene), en het die vermoë om aan menslike intestinale sellyne en kolonisasie te voldoen.
Tomasik en Tomasik (2003) het die kriteria vir mikroörganismes om in die probiotiese groep ingesluit te word soos volg daargestel: (i) oorleef deur die SVK teen lae pH en kontak met gal (ii) adhesie aan derm-epiteelselle (iii) stabilisering van die intestinale mikroflora (iv) nie-patogene (v) oorlewing in voedsel en moontlikheid vir die produksie van farmakopee gelyofiliseerde preparate (vi) vinnige vermenigvuldiging, met óf permanente óf tydelike kolonisasie van die SVK en (vii) generiese spesifisiteit van probiotika.
Werkingsmeganisme van probiotika
Die meganistiese benadering tot probiotika wat eers as baie SVK-disfunksies vasgestel is, is gebaseer op versteurings of wanbalanse van dermmikroflora. Die produksie van inhiberende stowwe deur probiotika soos organiese sure, waterstofperoksied en bakteriosiene is van groot belang. Maar die meganismes waardeur Laktobacilli funksioneer as anti-infektiewe verdediging word steeds nie ten volle verstaan ​​nie (Anadón et al., 2016).
Die aksies van mikroörganismes is nuttig om die SVK te help deur suikers en koolhidrate af te breek om goeie vertering te bevorder, die immuunstelsel 'n hupstoot te gee, behoorlike derm-pH te handhaaf en suksesvol met patogene te kompeteer. Onder die verwagtinge vir probiotika, is getoon dat baie stamme die intestinale mikroflora moduleer en om die duur en simptome van rotavirus-geïnduseerde diarree te voorkom. ingewande, waar getoon is dat hulle veilig is. Daar is getoon dat die verbruik van probiotika verskeie aspekte van die aangebore niespesifieke immuunstelsel beïnvloed, soos bevordering van musienproduksie, inhibisie van patogene bakterieë, afname in dermdeurlaatbaarheid, makrofaagaktivering en fagositiese kapasiteit, en natuurlike moordenaar (NK) selaktiwiteit. Wat die aanpasbare immuunstelsel betref, is die effekte wat waargeneem word 'n toename in die produksie van teenliggaampies (IgA, IgM en IgG), en ook 'n invloed in die rangskikking van beide takke van die immuunstelsel deur die produksie van sitokiene en ander regulatoriese elemente.
Waterstofperoksied word deur baie spesies geproduseer Lactobacillus omdat antimikrobiese middels suurstofafhanklik is. Want Lactobacillus produseer nie katalase nie, kan die waterstofperoksied wat geproduseer word nie afgebreek word nie en tree op as 'n oksidant deur vrye radikale te vorm.
Bakteriosiene is proteïenagtige antimikrobiese stowwe wat soms met lipiede en koolhidrate geassosieer word. Bakteriosiene het inhiberende aksies in beide Gram-positiewe en Gram-negatiewe bakterieë getoon.
Probiotika verander gewoonlik die inwonende mikroflora. Dit is bekend dat probiotiese bakterieë die fisiese omgewing verander sodat die patogene bakterieë nie kan oorleef nie. Probiotiese bakterieë werk op twee maniere. Eerstens ding hulle mee met patogene bakterieë vir voedsel en energiebronne. Tweedens produseer hulle 'n inhiberende stof wat die groei van die patogeen belemmer deur die voedingstowwe in te neem wat patogene benodig. Probiotika en patogeniese bakterieë is in kompetisie probiotika inhibeer die patogene deur aan die derm-epiteeloppervlaktes te kleef en die adhesieplekke te blokkeer (Anadón et al., 2016).
Die tweede generasie probiotika is geneties gemodifiseerde mikroörganismes wat die gasheer van sekere nodige komponente voorsien (bv. produksie van immunomoduleerders, soos interleukiene, of Helicobacter pylori en rotavirus antigene) (Mersenier et al., 2003). Probiotika het verskeie vermeende meganismes soos modulasie van immuun- of sensories-motoriese funksie, verbetering van mukosale versperringsfunksie en antipatogeen-effekte. Die epiteelversperring bestaan ​​uit 'n dik slymlaag wat immunoglobuliene bevat, hoofsaaklik IgA en antimikrobiese komponente, hul dinamiese funksionele rol is om deurlaatbaarheid tussen selle te reguleer. Intestinale mukosale versperringsfunksie word gevorm deur 'n gemeenskaplike mukosale immuunstelsel wat kommunikasie verskaf tussen die verskillende mukosale oppervlaktes van die liggaam. In die toekoms kan 'n groter begrip van probiotika-spesifieke meganismes voorsiening maak vir presiese seleksie van 'n spesifieke probiotiese stam om 'n pasiënt se spesifieke patogeen-defek en kliniese probleem te teiken (Ciorba, 2012 Tabel 55.1).
Tabel 55.1 . Werkingsmeganisme van probiotika in die SVK
Moduleer intestinale immuunfunksie
Verminder pro-inflammatoriese sitokiene
Bevorder tolerogeniese sitokienprofiele en regulatoriese weë
Bevorder epiteelsel homeostase
Bevorder sitoprotektiewe reaksies, verbeter seloorlewing en verhoog musienproduksie
Induseer mu-opioïde en cannabinoïde reseptore op epiteelselle
Verminder viscerale hipersensitiwiteit en stresreaksie
Blokkeer effekte van patogene bakterieë
Produseer antibakteriese bakteriosiene
Help met die afbreek van onverteerbare voedsel om bruikbare voedingstowwe te produseer
Gasheer-bakterie-interaksies in die ingewande: homeostase na chroniese inflammasie
In die afgelope dekade het dit duidelik geword dat die ingewande 'n belangrike grens van die liggaam vorm, wat nie net die selektiewe toegang van voedingstowwe reguleer terwyl dit waaksaam bly teen patogene nie, maar ook grootliks verantwoordelik is vir die vorming van die immuunrespons om die organisme op te voed om self te herken. van nie-self. Die selfbegrip het 'n dramatiese verandering ondergaan, met die erkenning dat ons 'self' 'n oorvloed mikrobiese spesies insluit wat aktief aan ons liggaam se homeostase deelneem. Die immuunstelsel pas voortdurend by die mikrobiota aan in 'n sikliese, dinamiese kruisgesprek waar derm-epiteelselle 'n belangrike rol speel in die opdrag van nie-inflammatoriese reaksies vir 'n bestendige beheer van bakteriese groei, of inflammatoriese meganismes teweegbring wat die ingewande van skadelike indringers kan skoonmaak. Die stelsel is kompleks en robuust in die sin dat baie spelers met gedeeltelik oorvleuelende rolle optree om die integriteit van die dermslymvliesversperring te behou. Mislukking van hierdie meganismes behels genetiese en omgewingssnellers en lei tot inflammatoriese dermsiekte. In hierdie oorsig poog ons om die nuutste kennis in te samel oor hoe gasheer en mikrobiota interaksie het om dermhomeostase te bevorder en bewyse te verskaf van wanfunksionering van die beskryfde meganismes in menslike inflammatoriese dermsiekte. Kopiereg © 2009 John Wiley & Sons, Inc.
Probiotika en siekte
Per definisie is probiotika lewensvatbare, nie-patogene mikroörganismes (bakterieë of gis) wat die ingewande in voldoende getalle kan bereik om voordeel aan die gasheer te verleen (13, 29). Prebiotika is onverteerbare voedselbestanddele wat die groei of aktiwiteit van voordelige enteriese bakterieë selektief bevorder, en sodoende die gasheer bevoordeel (49). Sinbiotika is kombinasies van probiotika en prebiotika wat ontwerp is om die oorlewing van ingeneemde mikroörganismes en hul kolonisasie van die dermkanaal te verbeter (29). Algemeen gebruikte bakteriese probiotika sluit in Lactobacillus spesies, Bifidobacterium spesies, Escherichia coli en Streptococcus spesies. Lactococcus lactis en sommige Enterococcus spesies is ook gebruik. Die meeste probiotiese bakterieë is oorspronklik van gesonde mense geïsoleer, aangesien dit as veilig vir menslike gebruik beskou is (29). Dit beteken dat probiotika feitlik geen onderskeidende eienskappe van kommensale organismes het nie, behalwe hul voordelige effekte wanneer dit verbruik word. Tans is die enigste probiotiese gis wat gebruik word die nie-patogene Saccharomyces boulardii.
Klinies word die probiotiese formule VSL#3 dikwels gebruik en bevat 'n mengsel van S. thermophilus, vier Lactobacillus spesies en drie Bifidobacterium spesies (16). In Sentraal-Europa word E. coli Nissle 1917 (EcN) sedert 1917 as Mutaflor verkoop om aansteeklike diarree te voorkom en om funksionele dermafwykings te behandel (167). Alhoewel die langtermyn gebruik van Mutaflor nie die doeltreffendheid daarvan waarborg nie, demonstreer dit die relatiewe veiligheid van hierdie medies voorbereide probiotika in gesonde individue. Nietemin moet die immuunstatus van die pasiënt 'n primêre oorweging bly, aangesien addisionele enteriese bakterieë, selfs dié wat normaalweg nie-patogenies is, potensieel skadelike newe-effekte kan hê, insluitend die veroorsaak van 'n opportunistiese infeksie in immuun-gekompromeerde individue (75, 137).
Alhoewel daar baie studies is wat die voordele van probiotiese gebruik in die voorkoming of verbetering van menslike ingewandsiektes ondersoek, bly die vakgebied omstrede, hoofsaaklik as gevolg van klein steekproefgroottes in kliniese proewe en inkonsekwente dosis en tipe bakteriese stamme wat gebruik word. Meta-ontledings kan dikwels help om hierdie probleme op te klaar en mediese betekenis te ontbloot. Probiotika is deur meta-analise getoon om teen akute diarree in ontwikkelde lande met ten minste 21% te beskerm en, meer spesifiek, om antibiotika-geassosieerde diarree met 52% in gesonde individue te voorkom. Verder het die voordelige effekte nie betekenisvol tussen stamme of kombinasies verskil nie (130). Net so is die gebruik van probiotika effektief in die voorkoming van pouchitis na herstellende ileale pouch anale anastomose en nekrotiserende enterokolitis by premature babas wat meer as 1 000 g weeg by geboorte (4, 31). Globale simptome van prikkelbare dermsindroom en abdominale pyn is ook verminder met hierdie terapie, maar ander individuele simptome is nie konsekwent verminder oor studies nie (92, 95). Die handhawing van remissie in IBD-pasiënte is nie deur probiotiese behandeling beïnvloed nie, en Lactobacillus-spesies het selfs nadelige gebeurtenisse (braking/naarheid, epigastriese pyn of hardlywigheid) in sommige studies van pasiënte met Crohn se siekte veroorsaak (81, 123). Daarom word nie alle dermontsteking deur probiotika bevoordeel nie.
Verminder die effekte van slegte bakterieë
Dieet en voedselveiligheid is van kardinale belang om jou risiko te verminder om die skadelike effekte van slegte bakterieë te ervaar. Aangesien goeie bakterieë help om slegte bakterieë in die ingewande te beveg en uit te skakel, begin deur 'n dieet te volg om dermgesondheid te ondersteun. Skadelike bakterieë gebruik proteïene en vet om gifstowwe te produseer wat algemeen in rooivleis voorkom.
Een van die eenvoudigste aksies wat jy kan doen om die slegte effekte van bakterieë te voorkom, is om skoon te maak. Maak alles skoon! Begin deur jou hande skoon te maak, maak dan oppervlaktes, eetgerei en snyplanke skoon. Was vrugte en groente voor jy begin sny of skil. Die volgende stap is om te skei. Skei rou produkte van rou vleis, vis, eiers en pluimvee. Kook alle kos deeglik, gebruik 'n voedseltermometer indien nodig. Laastens, aangesien bakterieë binne twee uur nadat dit gaargemaak is in baie kosse kan groei, verkoel kos so gou as moontlik.
Rebecca Slayton is 'n geregistreerde dieetkundige en werk sedert 2006 in die voedingsveld. Slayton het die 2005 Betty Feezor-beurstoekenning vir haar studies ontvang. Sy het 'n meestersgraad in voedsel en voeding van die Oos-Carolina Universiteit verwerf.
Die dermmikrobioom van die vark
Die dermmikrobioom is al vir baie dekades die onderwerp van studie vanweë die belangrikheid daarvan in die gesondheid en welstand van diere. Die bakteriese komponente van die dermmikrobioom het nou ontwikkel soos diere het en dra sodoende by tot die algehele ontwikkeling en metaboliese behoeftes van die dier. Die mikrobioom van die vark is die onderwerp van baie ondersoeke deur gebruik te maak van kultuur-afhanklike metodes en meer onlangs met behulp van kultuur-onafhanklike tegnieke. 'n Oorsig van die literatuur stem ooreen met baie van die ekologiese beginsels wat deur Rene Dubos uiteengesit is. Diere ontwikkel 'n dermmikrobioom oor tyd en ruimte. Tydens die groei en ontwikkeling van die vark verander die mikrobioom in samestelling in 'n proses bekend as die mikrobiese opeenvolging. Daar is duidelike en duidelike verskille in die samestelling van die vark-intestinale mikrobioom wat van die proksimale punt van die dermkanaal na die distale punt beweeg. Die meerderheid (&gt90%) van die bakterieë in die vark-intestinale mikrobioom is van twee Phyla: Firmicutes en Bacteroidetes. Die ileum het egter 'n hoë persentasie bakterieë in die filum Proteobacterium (tot 40%). Versteurings aan die mikrobioom vind plaas in reaksie op baie faktore, insluitend stres, behandeling met antibiotika en dieet.
Muis-dermbakterieë genees rotavirusinfeksie, wat dui op behandeling vir mense
Ten spyte van beskikbare entstowwe, sterf meer as 200 000 kinders jaarliks ​​aan ernstige diarree wat veroorsaak word deur rotavirus, wat dermselle besmet. 'n Studie wat onlangs gepubliseer is, gefasiliteer deur 'n navorsingspan se gelukkige breek, dui daarop dat bakterieë in die muis-dermmikrobioom eintlik kan help om rotavirusinfeksie te voorkom en te genees.
"Dit is een van die eerste vraestelle wat 'n organisme in die mikrobioom identifiseer wat virale infeksies kan voorkom en genees," sê Sarah Elizabeth Blutt, 'n selbioloog by Baylor College of Medicine in Houston, TX, wat nie by die studie betrokke was nie. "Dit kan 'n pad uitstippel vir toekomstige navorsing oor antivirale terapie."
Om geld te spaar, het immunoloog Andrew Gewirtz en sy kollegas aan die Georgia State University in Atlanta hul eie immuunonderdrukte muise begin teel eerder as om dit by 'n kommersiële laboratorium te koop. In die hoop om die meganismes agter die opruiming van chroniese rotavirusinfeksie beter te verstaan, het die navorsers chroniese infeksie veroorsaak deur die tuisgekweekte, immuun-gebrekkige muise met rotavirus mondelings in te ent. Tot hul verbasing het die navorsers opgemerk dat die geënte muise heeltemal bestand was teen rotavirusinfeksie. Maar soos verwag, het kommersiële laboratorium-geteelde muise die chroniese infeksie ontwikkel.
Gewirtz se span het toe tuisgemaakte rotavirus-weerstandige muise gehuisves met kommersiële laboratorium-gekoopte muise wat hulle mondelings met rotavirus besmet het. Laasgenoemde is genees van die geïnduseerde chroniese rotavirus infeksie. Hulle het dieselfde resultaat gesien toe hulle fekale oorplantings gedoen het, en immuunonderdrukte laboratoriummuise ingeënt met ontlasting van weerstandige muise. "Ons het besef daar is iets wat oorgedra word," sê Gewirtz.
Die span het toe daagliks virusantigene in die ontlasting van besmette tuisgekweekte en besmette kommersiële muise gemeet. Een dag na infeksie het rotavirus-antigeen in ontlasting van die laboratorium-gekoopte muise opgeskiet, wat aandui dat die muise besmet is. Maar na 10 dae het die tuisgekweekte muise steeds geen tekens van infeksie getoon nie.
In 'n ander toets het die span twee groepe van ses laboratorium-gekoopte muise vergelyk wat chronies met rotavirus besmet is. Een groep is 'n fekale oorplanting van weerstandige tuisgekweekte muise gegee nadat ses dae die muise genees is. Die span het die ander stel muise 'n fekale oorplanting gegee van muise wat deur die laboratorium gekoop is, die muise het deur die hele eksperiment besmet gebly. "Dit is 'n redelik dramatiese verskil," sê Gewirtz.
Met behulp van hoë-deurset tegnieke het die span die mikrobiome van die weerstandbiedende en vatbare muise se volgorde bepaal en vergelyk. Hulle het ontdek dat gesegmenteerde filamentagtige bakterieë (SFB) teenwoordig was in eersgenoemde maar nie laasgenoemde nie, wat daarop dui dat SFB die weerstand teen rotavirus aangedryf het.
Gewirtz dink hierdie bakterieë is 'n normale deel van die muismikrobiota. "Ons het muise van troeteldierwinkels getoets, en hulle het almal SFB. Die meeste knaagdiere in die natuur het SFB," verduidelik hy en merk op dat die kommersiële laboratoriummuise waarskynlik nie die bakterieë gehuisves het nie weens die uiters steriele omgewing waarin hulle geteel is.
Daar is bekend dat dermmikrobiota infeksie deur patogene bakterieë voorkom, maar hul rol in die beskerming teen virale infeksie is minder duidelik.
Dit sal nie sin maak om SFB direk aan mense toe te dien as 'n voorkoming of genesing nie - die bakterie kan 'n immuunrespons veroorsaak wat verband hou met chroniese inflammatoriese siektes, soos inflammatoriese dermsiekte en artritis. In plaas daarvan probeer Gewirtz se span om die meganismes uit te vind waardeur SFB teen rotavirus beskerm - in die hoop om dit dalk as deel van 'n toekomstige behandeling te koöpteer. Die navorsers het wel opgemerk dat die bakterieë die virus gekeer het om goed aan epiteel-dermselle in in vitro te bind, wat dui op 'n weg vir verdere ondersoek.
Gewirtz en sy span poog ook om ander bakterieë te vind wat dieselfde meganismes as SFB kan aktiveer sonder die skadelike newe-effekte. Hulle beplan om mense te ondersoek wat natuurlik weerstand teen rotavirus is. Vorige werk dui daarop dat vatbaarheid vir rotavirusinfeksies verskil tussen geografiese liggings en binne bevolkings. Terwyl sommige van daardie variasie uit algemene gesondheid spruit, bly die wortels van baie daarvan onbekend, sê Gewirtz. "Ons dink dat verskille in bakteriese samestelling 'n rol kan speel in differensiële vatbaarheid," sê Gewirtz. Miskien sal daar 'n manier wees om die "veilige" bakterieë uit die ingewande van rotavirus-weerstandige mense te oes.
"Die dermmikrobiota is 'n ongelooflike diverse chemiese fabriek wat allerhande dinge vervaardig," sê Gewirtz, en let op dat hierdie mikrobes al miljoene jare in wisselwerking was. "Ons dink dus dat dit 'n logiese plek is om na antivirale verbindings te soek."
'n Gewone dermmikrobe skei 'n karsinogeen af
Kankermutasies kan veroorsaak word deur gewone dermbakterieë wat deur baie mense gedra word. Dit is gedemonstreer deur navorsers van die Hubrecht-instituut (KNAW) en Princess Máxima-sentrum in Utrecht, Nederland. Deur gekweekte menslike mini-ingewande bloot te stel aan 'n spesifieke stam van Escherichia coli-bakterieë, het hulle ontdek dat hierdie bakterieë 'n unieke patroon van mutasies in die DNA van menslike selle veroorsaak. Hierdie mutasiepatroon is ook gevind in die DNA van pasiënte met kolonkanker, wat impliseer dat hierdie mutasies deur die 'slegte' bakterieë geïnduseer is. Dit is die eerste keer dat navorsers 'n direkte verband vestig tussen die mikrobes wat ons liggame bewoon en die genetiese veranderinge wat kankerontwikkeling aandryf. Hierdie bevinding kan die weg baan vir die voorkoming van kolorektale kanker deur die uitwissing van skadelike bakterieë na te streef. Die resultate van hierdie navorsing is gepubliseer in Natuur op die 27ste Februarie.
Ons liggaam bevat minstens soveel bakteriese as menslike selle. Die meeste van hierdie mikrobes dra by tot 'n gesonde lewe, terwyl ander siektes kan veroorsaak. Onder die bakterieë met potensieel skadelike gevolge is 'n stam van die bekendste dermbakterie: Escherichia coli (E. coli). Hierdie spesifieke E. coli-stam is "genotoksies": dit produseer 'n klein chemikalie, genaamd "colibactin", wat die DNA van menslike selle kan beskadig. Daar word dus lankal vermoed dat die genotoksiese E. coli, wat in die ingewande van 1 uit 5 volwassenes leef, skadelik vir hul menslike gashere kan wees. "Daar is tans probiotika op die mark wat genotoksiese stamme van E. coli bevat. Sommige van hierdie probiotika word soos ons praat ook in kliniese proewe gebruik" verduidelik Hans Clevers (Hubrecht Instituut). "Hierdie E. coli-stamme moet krities in die laboratorium geëvalueer word. Alhoewel hulle op kort termyn verligting vir liggaamlike ongemak kan bied, kan hierdie probiotika dekades na die behandeling tot kanker lei."
Skade in die skottel
Kankerselle word aangedryf deur spesifieke DNA-mutasies, wat hierdie selle in staat stel om tot 'n gewas te groei. Blootstelling aan UV-lig of rook kan DNS-skade direk veroorsaak, wat mutasies veroorsaak, en dus die kans verhoog dat normale selle in kankers omskep. Maar tot nou toe was dit onbekend dat die bakterieë in ons ingewande op soortgelyke wyse kankermutasies in selle kan veroorsaak deur hul DNA-skadelike effekte.
'n Span van drie PhD-studente van die groepe van Hans Clevers (Hubrecht Instituut) en Ruben van Boxtel (Princess Máxima Sentrum vir pediatriese onkologie) het die skadelike uitwerking van kolibaktien op menslike DNA te identifiseer. Hiervoor het hulle klein laboratorium-gekweekte menslike ingewande gebruik, sogenaamde organoïede, 'n modelstelsel wat voorheen in die groep van Hans Clevers ontwikkel is. Die span het 'n metode ontwikkel om gesonde menslike dermorganoïede aan die genotoksiese E. coli-bakterieë bloot te stel. Ná vyf maande van bakteriese blootstelling het hulle die DNA van die menslike selle in volgorde bepaal en die aantal en tipes mutasies bestudeer wat deur die bakterieë veroorsaak word.
'n Verstaanbare voetspoor
Elke proses wat DNA-skade kan veroorsaak, laat 'n spesifieke mutasiepatroon agter, wat 'n mutasievoetspoor of -handtekening genoem word. Sulke spesifieke handtekeninge is reeds geïdentifiseer vir verskeie kankerveroorsakende middels, insluitend tabakrook en UV-lig. Die teenwoordigheid van hierdie spesifieke voetspore in die DNA van kankers kan ons vertel van vorige blootstellings, wat die aanvang van die siekte kan onderlê. "Hierdie handtekeninge kan groot waarde hê in die bepaling van oorsake van kanker en kan selfs behandelingstrategieë rig", verduidelik Van Boxtel. "Ons kan sulke mutasie-voetspore in verskeie vorme van kanker identifiseer, ook in pediatriese kanker. Hierdie keer het ons gewonder of die genotoksiese bakterieë ook hul unieke onderskeidende merk in die DNS laat."
"Ek onthou die opgewondenheid toe die eerste handtekeninge op die rekenaarskerm verskyn het," sê Axel Rosendahl Huber, "ons het gehoop vir 'n aanduiding van 'n handtekening wat ons in ander eksperimente kon opvolg, maar die patrone was meer treffend as enige handtekening wat ons voorheen ontleed het."
'n Legkaart wat in plek val
Die genotoksiese bakterieë het twee mede-voorkomende mutasiepatrone in die DNS van die organoïede veroorsaak: die verandering van 'n A na enige ander van die vier moontlike letters van die DNS-kode, en die verlies van 'n enkele A in lang stukke A's. In beide gevalle was 'n ander A teenwoordig op die teenoorgestelde string van die DNA-dubbelheliks, 3 tot 4 basisse weg van die gemuteerde plek.
Die span het gewonder of hulle iets oor die meganisme van kolibaktien-geïnduseerde DNA-skade uit hul data kan leer. "Terwyl ons in die finale stadium van die projek was, het verskillende navorsingspanne die struktuur van kolibaktien geïdentifiseer en hoe dit met die DNS in wisselwerking tree", sê Cayetano Pleguezuelos-Manzano. Hul navorsing het kolibaktien se vermoë getoon om twee A's op dieselfde tyd te bind en dit te kruisbind. "Dit was soos 'n legkaart wat in plek val. Die mutasiepatrone wat ons in ons eksperimente gesien het, kan baie goed verklaar word deur kolibaktien se chemiese struktuur."
Van organoïed tot pasiënt
Nadat hulle die voetspoor van genotoksiese E. coli vasgestel het, het die navorsers probeer om spore daarvan in die DNS van kankerpasiënte te vind. Hulle het mutasies in meer as 5 000 gewasse ontleed, wat tientalle verskillende kankertipes dek. Onder hierdie het een tipe uitgestaan: "Meer as 5% van kolorektale kanker het hoë vlakke van die voetspoor gehad, terwyl ons dit net in minder as 0,1% van alle ander kankers gesien het," onthou Jens Puschhof, "Stel jou voor om 'n dermbakterie se voetspoor te bestudeer. maande lank in 'n skottel, en dan dieselfde voetspoor in die DNA van pasiënte terug te vind." Slegs 'n paar ander kankers, waarvan bekend is dat hulle aan die bakterieë blootgestel word, soos kankers in die mondholte en die blaas, het ook die voetspoor gehad. "Dit is bekend dat E. coli hierdie organe kan besmet, en ons is gretig om te ondersoek of die genotoksisiteit daarvan in ander organe buite die kolon kan optree. Die handtekening wat ons eksperimenteel gedefinieer het, help ons hiermee".
'n Vroeë waarskuwing
Hierdie studie kan direkte implikasies vir menslike gesondheid hê. Individue kan gekeur word vir die teenwoordigheid van hierdie genotoksiese bakterieë, daar word gerapporteer dat 10-20 persent van mense die 'slegte' weergawe van E. coli in hul ingewande kan huisves. Antibiotiese behandeling kan hierdie bakterieë vroegtydig uitwis. In die toekoms kan dit moontlik wees om kolorektale kanker ontwikkeling baie vroeg op te vang of om selfs te voorkom dat gewasse ontwikkel.
'n Mutasie-handtekening in menslike kolorektale kanker geïnduseer deur genotoksiese pks+ E. coli. Cayetano Pleguezuelos-Manzano*, Jens Puschhof*, Axel Rosendahl Huber*, Arne van Hoeck, Henry Wood, Jason Nomburg, Carino Gurjao, Freek Manders, Guillaume Dalmasso, Paul Stege, Fernanda Paganelli, Maarten H. Geurts, Joep Beumer, Tomohiro Mizutani , Reinier van der Linden, Stefan van Elst, The Genomics England Consortium, Janetta Top, Rob Willems, Marios Giannakis, Richard Bonnet, Phil Quirke, Matthew Meyerson, Edwin Cuppen, Ruben van Boxtel, Hans Clevers. Natuur 2020.
Hierdie publikasie is die resultaat van 'n samewerking tussen die groep Hans Clevers by die Hubrecht Instituut vir Ontwikkelingsbiologie en Stamselnavorsing, die groep van Ruben van Boxtel by die Princess Máxima Sentrum vir Pediatriese Onkologie, die UMC Utrecht, die Universiteit van Leeds, die Dana-Farber Cancer Institute/Harvard Medical School, University Clermont Auvergne, Genomics England en die Hartwig Medical Foundation.
Hans Clevers is groepleier by die Hubrecht Instituut en die Princess Máxima Sentrum vir Pediatriese Onkologie, professor in Molekulêre Genetika aan die UMC Utrecht en die Universiteit van Utrecht, en Oncode Investigator.
Ruben van Boxtel is groepleier by die Princess Máxima Sentrum vir pediatriese onkologie en Oncode Investigator.
Hierdie werk is ondersteun deur CRUK-toekenning OPTIMISTICC [C10674/A27140], die gravitasieprogram CancerGenomiCs.nl en NOCI (024.003.001) van die Nederlandse Organisasie vir Wetenskaplike Navorsing (NWO), die Oncode Instituut (gedeeltelik gefinansier deur die Nederlandse Kankervereniging) die Europese Navorsingsraad kragtens ERC Advanced Grant Agreement no. 67013, 'n VIDI-toekenning van die Nederlandse Organisasie vir Wetenskaplike Navorsing (NWO) (nr. 016.Vidi.171.023).
Vrywaring: AAAS en EurekAlert! is nie verantwoordelik vir die akkuraatheid van nuusberigte wat op EurekAlert geplaas word nie! deur bydraende instellings of vir die gebruik van enige inligting deur die EurekAlert-stelsel.
Die beskikbaarheid van verwysingsgenome van voorheen onverteenwoordigde groepe, soos die Methanomassiliicoccales vir metagenomiese analise, sowel as beter 16S rRNA geen-inleiders, behoort die opsporing van archaea in menslike mikrobioomstudies te verbeter. Hierdie verbetering is hoogs tydig, aangesien archaea steeds 'n onderbespeurde en min bestudeerde deel van die menslike mikrobioom is, en hul bydraes tot menslike gesondheid of siekte bly meestal onbekend. Hierdie kennisgaping moet in die nabye toekoms aangespreek word om klinici in te lig, van wie baie totaal onbewus is van hierdie organismes. While no human clinical study studying the in vivo effects of statins on archaea in our microbiomes has been published, in vitro results  strongly suggest that these drugs could inhibit the growth of archaea in the human body. While the inhibitory concentrations reported for archaea in vitro (4 mg/L, about 10 μmol/L for lovastatin ) are much higher than their level in circulation (9.4 nmol/L ), their levels in the gut may be very much higher. Moreover, in highly competitive niches, such as the colon, even partial growth inhibition may cause extinction. In developed countries, such as the United States, statin use is on the rise, and over a third of people over 65 use these drugs for their cholesterol-lowering effects, unaware that at the same time they are taking a broad-spectrum anti-archaeal agent. At the moment, there is little evidence of whether eradication of human-associated archaea (and potentially their bacterial syntrophs) will be beneficial or harmful for human health, with the possible exception of periodontal disease. Thus, before archaea become part of the "disappearing human microbiota"  we should at least know if we are going to miss them when they are gone.