Наші мікроби голодують, і це добре сьогодні, герцог
Високобілкова дієта, антибіотики роблять кишечник гнійним болотом
Кожен з нас - лише половина людини. Друга половина - мікробна. Трільйони вірусів, грибків, бактерій та інших мікроскопічних організмів покривають нашу шкіру і вистилають наші життєво важливі органи.
Ми залежамо від цих мікробних спільнот, спільно відомих як наш мікробіом, для перетравлення їжі, синтезу вітамінів, зміцнення імунної системи та навіть підтримки психічного здоров’я. Ця взаємозалежність дала видимість благотворної коеволюції, великих симбіотичних стосунків між мікробом і людиною, що складалися тисячоліття.
Але нещодавні дослідження показують, що ці стосунки менш утопічні та більш суперечливі. Вчені виявили, що господарі голодують своїх мікробних організмів поживних речовин, по суті поневоляючи мікроби в кишечнику, так що вони змушені виконувати наші доручення.
Отримані дані також вказують на те, що сучасна дієта та надмірне вживання антибіотиків може підірвати нашу позицію доброзичливих володарів, створюючи шанси на користь мікробів.
"Здається, існує природний порядок для бактерій і нас", - сказав Лоуренс А. Девід, доктор філософії, доцент кафедри молекулярної генетики та мікробіології в Медичній школі університету Дьюка. "У певному сенсі не дивно, що ми, ведучі, повинні тримати більше карт".
Проте Девід каже, що переважна точка зору на мікробіом, особливо в кишечнику, - це рай, багатий поживними речовинами, "де є велика кількість їжі та ресурсів, таких як шоколадна фабрика Віллі Вонки". На грам в кишечнику перебуває більше бактерій, ніж в будь-якій іншій екосистемі світу.
Загалом ці кишкові мікроби важать приблизно три кілограми в людині, приблизно стільки, скільки печінка або мозок. Тож не дивно, що багато вчених вважають, що цих мікробів так багато, тому що кишечник - це унікально гостинне середовище.
Але нещодавно деякі дослідники поставили під сумнів цю теорію. Серед них - Аспен Різ, доктор філософії. кандидат в лабораторію Девіда при герцозі, який нещодавно перейшов на посаду головного слідчого в Гарварді. Як підготовлений еколог, Різ розумів, що практично в кожній іншій екосистемі на планеті є члени, які змагаються за ресурси. Чому кишечник був би іншим? Бактерії в потоках або озерах часто обмежуються поживними речовинами, такими як азот або фосфор. Різ замислювався, чи азот також не є обмеженим ресурсом у кишечнику.
Вона вирішила виміряти рівень азоту в мікробіомі кишечника. Оскільки кишкові мікроби живуть у кормі, це означало збір зразків стільця. За допомогою колег, зокрема Роба Прінгла з Принстону, Різу вдалося придбати стілець у понад 30 різних видів ссавців, включаючи диких зебр, жирафів і слонів з Кенії; домашні вівці, велика рогата худоба та коні з Нью-Джерсі; і люди з Північної Кароліни. Вона обґрунтувала зразки і підрахувала кількість атомів азоту та вуглецю, доступних мікробам.
Різ виявив, що мікроби в кишечнику людини мали в середньому доступ лише до одного атома азоту на кожні десять атомів вуглецю, тоді як більшість вільноживучих мікробів отримують дієту, що складається з одного азоту на кожні чотири вуглеці.
Щоб переконатися, що рівень азоту насправді може тримати мікробіом у контролі, Різ також годував мишей дієтою, багатою білками, які, природно, містять багато азоту. Коли вона збільшила кількість білка, кількість бактерій у кишечнику мишей зросла вдесятеро. Більше того, коли вона вводила азот у кров мишей, частина цього азоту потрапляла в кишкові бактерії, припускаючи, що господар може виділяти азот через клітини, що вистилають кишку, щоб врятувати мікроби від голоду. Результати дослідження містяться на веб-сайті вдосконаленого інтернет-видання Nature Microbiology.