Кишкові бактерії працюють разом, щоб подолати харчові дефіцити дослідження
Хороші кишкові бактерії підтримують одна одну, щоб подолати дефіцит їжі, змінити поведінку господаря та поліпшити розмноження, показує нове дослідження.
Щоб проаналізувати, як мікробіом впливає на поведінку господаря, група дослідників з Центру невідомих Шампалімо в Лісабоні використовувала дослідження оцтових комарів у поєднанні з високотехнологічними інструментами, щоб показати, що дві хороші кишкові бактерії складають дієту. метаболічний шлях, який дозволяє їм рости і розвиватися, навіть якщо організм господаря має дієту, позбавлену поживних речовин, необхідних для їх розвитку, що також дозволяє їм змінювати процес прийняття рішень господарем.
Мікробіом, стійкий до розладів харчування
Результати виявляють механізм, за допомогою якого правильна комбінація бактерій може призвести до стійкості мікробіомів до розладів харчування та змін у роботі мозку.
Збалансоване споживання незамінних амінокислот має вирішальне значення для забезпечення добробуту та здоров'я всіх тварин. Незамінні амінокислоти є основними елементами білків, але вони також впливають на те, скільки потомства можуть мати тварини і що ці тварини вирішили їсти. Цікаво, що раніше автори цього дослідження показали, що мікробіом відіграє важливу роль у диктуванні впливу амінокислот на мозок.
Найдивнішим було те, що бактерії можуть впливати на рішення організму господаря лише тоді, коли вони присутні в певних комбінаціях. Відомо, що мікробіом часто містить багато різних видів бактерій, але чому різні типи бактерій потрібні, щоб впливати на роботу мозку та змінювати фізіологію господаря, залишається загадкою.
Тому дослідницька група вирішила розкрити цю таємницю. Вивчення того, як бактерії впливають на фізіологію організму господаря, є страшним завданням для організмів, які мають дуже складний мікробіом. Але оцтові комарі мають простіший мікробіом, що робить їх хорошими кандидатами для аналізу. Таким чином, вчені змогли точно дослідити механізми, що використовуються мікробіотою для зміни рішення про годування господаря.
Автори цього дослідження раніше виявили, що мухи, позбавлені необхідних амінокислот, розвивають сильний апетит до продуктів, багатих білками. Однак у випадку з мухами, які були пов’язані з двома бактеріями, яких дуже багато в мікробіомі (Acetobacter pomorum та Lactobacillus), їх уподобання до білка різко зменшилось, і вони вважали за краще їсти цукор.
Головною метою цього дослідження, за словами вчених, було зрозуміти, чому ці дві специфічні бактерії повинні бути присутніми, щоб змінити поведінку мухи при харчуванні.
Праця кількох груп, що вивчали мікробіом, показала, що зазвичай необхідна спільнота бактерій, а не ізольованих бактерій, щоб впливати на поведінку господаря - і це, швидше за все, пов'язано з конкретними речовинами, які бактерії викликають. виробляють: так звані метаболіти. Тому команда мала на меті виміряти встановлені метаболічні взаємодії між бактеріями в мікробіомі та скласти карту того, як конкретні бактерії та їх метаболіти впливають на господаря.
Співпраця між ними дозволяє процвітати хорошим бактеріям
Для вирішення цих питань автори провели серію експериментів. Для відстеження вибору їжі для мух дослідники скористалися датчиком, розробленим в лабораторії, - flyPAD - і використовували його для детального вимірювання індивідуального режиму живлення мух.
Потім вони використовували бактеріальні мутанти, щоб зрозуміти вплив специфічних функцій бактеріальних клітин на поведінку господаря. Разом із співробітниками з Університету Глазго дослідники в Лісабоні також використовували складну техніку, яка дозволила їм відстежувати метаболіти, які перемикалися між двома різними бактеріями.
Вчені кажуть, що вони виявили, що дві бактерії обмінюються метаболітами і що це перехресне годування (синтрофія) дозволяє їм рости та діяти на господаря, навіть якщо його раціон не містить необхідних для них поживних речовин.
Зокрема, дослідники зрозуміли, що штами Lactobacillus виробляють лактат, який використовується штамами Acetobacter для синтезу амінокислот та інших метаболітів. Потім їх використовує штам Lactobacillus, який не може їх синтезувати для подальшого виробництва молока.
Більше того, ці бактеріальні амінокислоти, швидше за все, використовуються господарем для виробництва яєць. Але найголовніше, це дослідження показало, що лактат також використовується бактеріями Acetobacter для зміни поведінки мух.
Встановивши ці взаємозв’язки з перехресним вигодовуванням, бактеріальне співтовариство стає стійким до різких дієтичних змін, що дозволяє їм рости в кишечнику господарів, які поглинають їжу, в якій не вистачає поживних речовин, необхідних для їх виживання.
Добре відомо, що дієта, яку ми маємо, кажуть дослідники, впливає як на мікробіом, так і на наш мозок. Елементом, що ускладнює ситуацію, є мікробіом, який, у свою чергу, впливає на те, як дієта впливає на нас і що ми вирішили їсти. Але, поєднуючи правильні технології з правильною експериментальною системою, ми можемо заглибитися в механізми, за допомогою яких мікробіом взаємодіє з нашим харчуванням, впливаючи на наш мозок і організм.
Це дослідження показало, що правильна асоціація між бактеріями може зробити мікробіом стійким до порушень дієти, пояснюючи, чому деякі тварини та деякі люди можуть бути більш чутливими до вмісту поживних речовин у їжі, ніж інші. Це також цікавий приклад того, як природа створює кругові економіки, в яких нічого не марнується, і всі залучені сторони повинні отримати вигоду.
На закінчення, це дослідження є важливим прикладом того, як модельні організми можуть бути використані для з'ясування впливу дієти на мікробіом та розуміння індивідуального внеску кишкових бактеріальних видів у роботу та поведінку мозку.
Методології, що використовуються у цьому дослідженні, дозволять вченим виявити всі встановлені метаболічні взаємодії між бактеріями та дозволять зрозуміти точні механізми, відповідальні за зміну того, що господарі вирішують їсти та функції мозку. Потім цю інформацію можна використовувати для керівництва пошуком подібних механізмів у тварин із більш складними мікробіомами, включаючи людей. Хороші бактерії можна розмножити за допомогою пробіотичних харчових добавок, таких як Lactobacillus.