Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Bakterie mikrobiomu mają ulubione typy włókien

Recommended Posts

Dostarczanie wraz z dietą odpowiednich typów włókien jest konieczne, by mogły się rozwijać prozdrowotne bakterie mikrobiomu jelit, zauważyli naukowcy z Wydziału Medycyny Washington University. Badania prowadzono na myszach, których jelita skolonizowano ludzkim mikrobiomem. Użyto przy tym nowych technik badania całego procesu odżywiania się.

Naukowcy odkryli, że istnieją włókna, które pomagają w rozwoju pożytecznych dla nas mikroorganizmów i sprawdzili, które składniki tych włókien mają tak korzystny wpływ. Opracowali również sztuczną molekułę, która działała jak czujnik pozwalający monitorować procesy zachodzące w jelitach.

Jesteśmy świadkami rewolucji w naukach o żywieniu. Dysponujemy bowiem zaawansowanymi narzędziami analitycznymi, które pozwalają nam na zidentyfikowanie konkretnych molekuł wchodzących w skład pożywienia. W ten sposób tworzymy zbiory informacji na temat składników odżywczych, co daje nam możliwość zrozumienia, w jaki sposób mikroorganizmy wchodzące w skład mikrobiomu jelit wykrywają i przekształcają te składniki w potrzebne im i nam produkty. Zrozumienie, jakich składników poszukują korzystne dla naszego zdrowia bakterie jest kluczem do stworzenia pokarmów poprawiających zdrowie, mówi główny autor badań, profesor Jeffrey I. Gordon, dyrektor Edison Family Center for Genome Sciences & Systems Biology.

Nie od dzisiaj wiemy, że włókna w diecie pomagają w utrzymaniu zdrowia. Jednak zachodnia dieta jest uboga w owoce, warzywa, nasiona strączkowe i pełna ziarno. Włókna zawierają olbrzymie bogactwo różnorodnych złożonych molekuł. Dotychczas jednak nie wiadomo, które ze składników włókien są wykorzystywane przez bakterie mikrobiomu i które są dla nas najbardziej korzystne. Jako, że w ludzkim genomie występuje niewiele genów związanych z rozkładaniem włókien, a z kolei bakterie mikrobiomu mają bogate zestawy takich genów, nasza zdolność do trawienia włókien jest uzależniona od bakterii.

Na potrzeby najnowszych badań naukowcy przyjrzeli się 34 różnym typom włókien, które zostały im dostarczone przez koncern Mondelez International. W przeszłości koncern nosił nazwę Kraft Foods, a obecnie jest właścicielem takich marek jak Belvita, Oreo, LU, Milka, Cadbury, TUC, Toblerone czy Alpen Gold. Wśród dostarczonych włókien były i takie, które nie są wykorzystywane w produkcji żywności, jak np. skórki z warzyw i owoców czy łuski z nasion.

Badania rozpoczęto od hodowli myszy w sterylnych warunkach, których jelita skolonizowano bakteriami pochodzącym z jelit zdrowego człowieka. Genom tych mikroorganizmów został zsekwencjonowany i zachowany w bazie danych. Myszy posiadające ten modelowy ludzki mikrobiom były początkowo żywione ludzką dietą zawierającą dużo tłuszczów nasyconych a mało włókien. Następnie na podstawie tej diety stworzono 144 diety zawierające różne ilości i rodzaje włókien. Naukowcy szczegółowo monitorowali wpływ tych dodanych włókien na liczbę i rodzaj bakterii w jelitach myszy oraz sprawdzali ekspresję białek kodowanych przez genomy tych bakterii.

Mikroorganizmy są wspaniałymi nauczycielami. Ich geny, które reagują na różne włókna, dostarczyły nam ważnych informacji na temat rodzajów molekuł, jakie w konkretnych włóknach były wykorzystywane przez bakterie, mówi Gordon.

Jeden z głównych autorów badań, doktor Michael L. Patnode, wyjaśnia: nasze analizy pozwoliły na zidentyfikowanie włókien, które w sposób selektywny wpływały na bakterie z rodzaju Bacterioides. W wyniku eksperymentów dowiedzieliśmy się, że w włóknie z groszku aktywnym składnikiem molekularnym jest pewien typ polisacharydu o nazwie arabinan, podczas gdy w pektynie pochodzącej ze skórki pomarańczy Bacterioides poszukują polisacharydu o nazwie homogalakturonan, który pomaga im w namnażaniu się.

Tak szczegółowe rozróżnienie było możliwe dzięki stworzeniu sztucznych molekuł zawierających mikroskopijne szklane kule magnetyczne. Na powierzchni każdej z kul nałożono konkretny polisacharyd z włókna, który dodatkowo oznaczono fluorescencyjnym znacznikiem. Molekuły takie jednocześnie wprowadzono do jelit myszy żywionych różnymi dietami, u których występowały różnej wielkości kolonie Bacterioides. Molekuły, po przejściu przez przewód pokarmowy myszy, były zbierane i badano ilość polisacharydów, jaka pozostała na powierzchni kul. To działało jak czujnik biologiczny, który pozwalał nam sprawdzić, jak obecność różnych gatunków Bacterioides wpływa na zdolność populacji bakterii do przetwarzania różnych polisacharydów. Byliśmy też w stanie badać stopień rozkładu włókien, dodaje Patnode.

Bacterioides to najliczniej występujący rodzaj bakterii w ludzkim przewodzie pokarmowym. Okazało się też, że różne rodzaje Bacterioides bezpośrednio konkurują ze sobą o dostęp do zasobów, podczas gdy inne ustępują przed sąsiadującymi koloniami. Zrozumienie tych interakcji jest bardzo ważne dla stworzenia żywności, która w optymalny sposób będzie działała na mikrobiom jelit.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Tufts University odkryli, że bakterie istotne dla dojrzewania sera reagują na lotne związki organiczne (ang. volatile organic compounds, VOCs) produkowane przez grzyby ze skórki. Powoduje to silniejszy wzrost niektórych z nich. Skład mikrobiomu sera ma krytyczne znaczenie dla smaku i jakości produktu, dlatego ustalenie, jak można go kontrolować czy modyfikować, sporo znaczy dla sztuki serowarniczej.
      Wyniki badań, które ukazały się w piśmie Environmental Microbiology, zapewniają także model dla zrozumienia i modyfikacji innych istotnych mikrobiomów, np. glebowego czy jelitowego.
      Ludzie od stuleci cenią rozmaite aromaty serów, ale dotąd nie badano, jak aromaty te wpływają na biologię mikrobiomu sera - podkreśla prof. Benjamin Wolfe.
      Amerykanie opowiadają, że wiele mikroorganizmów wytwarza lotne związki organiczne w ramach interakcji ze środowiskiem. Dobrze znanym tego rodzaju związkiem jest geosmina emitowana przez mikroorganizmy glebowe; można ją wyczuć w lesie po dużym deszczu.
      Jak podkreślają uczeni, bakterie i grzyby rosnące w dojrzewającym serze wydzielają enzymy, które rozkładają aminokwasy (powstają m.in. alkohole, aldehydy, aminy czy różne związki siarki) i kwasy tłuszczowe (do estrów, ketonów metylowych i alkoholi drugorzędowych). Wszystkie powstałe związki przyczyniają się do zapachu i smaku serów.
      Zespół z Tufts University odkrył, że tak naprawdę VOCs spełniają 2 funkcje. Przyczyniają się do wrażeń zmysłowych i dodatkowo pozwalają grzybom komunikować się i odżywiać bakterie mikrobiomu sera.
      Parując 16 bakterii serowych z 5 grzybami ze skórki sera, naukowcy zauważyli, że grzyby wywoływały u bakterii szereg reakcji (od silnej stymulacji po silne hamowanie). Jeden z gatunków bakteryjnych, Vibrio casei, reagował, rosnąc szybko w obecności VOCs wszystkich 5 grzybów. Inne bakterie, takie jak Psychrobacter, rosły zaś wyłącznie w odpowiedzi na grzyby Galactomyces. Liczebność dwóch innych bakterii spadała natomiast znacząco podczas wystawienia na oddziaływanie VOCs wytwarzanych przez Galactomyces.
      Uczeni stwierdzili, że lotne związki organiczne zmieniały ekspresję wielu genów bakterii, w tym genów wpływających na sposób metabolizowania składników odżywczych.
      Jednym ze wzmacnianych mechanizmów metabolicznych jest szlak glioksalowy (ang. glyoxylate shunt). W ten sposób bakterie mogą skuteczniej wykorzystywać pewne VOCs jako źródła energii i wzrostu.
      Bakterie są w stanie "zjadać" to, co my postrzegamy jako zapachy. To ważne, gdyż ser nie stanowi bogatego źródła łatwo metabolizowanych cukrów, takich jak np. glukoza. Za pośrednictwem VOCs grzyby wspomagają więc bakterie - wyjaśnia dr Casey Cosetta.
      Teraz, gdy wiemy, że związki znajdujące się w powietrzu są w stanie kontrolować skład mikrobiomów, możemy zacząć myśleć o tym, jak kontrolować skład mikrobiomów innych niż serowe, np. w rolnictwie, by poprawić jakość gleby i plony, czy w medycynie, by lepiej sobie radzić z chorobami mikrobiomozależnymi - podsumowuje Wolfe.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Uniwersytetu Illinois w Chicago odkryli powiązania między zaburzonym snem a podwyższonym ciśnieniem i zmianami mikroflory jelit. Wyniki ich badań ukazały się w piśmie Physiological Genomics.
      Zespół chciał sprawdzić, czy 28-dniowy okres zaburzonego (pofragmentowanego) snu zmieni mikrobiom jelitowy szczurów. Ponieważ szczury są zwierzętami nocnymi, eksperymenty zaprojektowano w taki sposób, by zaburzać ich sen w dzień. Wyodrębniono także grupę kontrolną, która mogła spokojnie spać.
      Gryzoniom mierzono ciśnienie i tętno. Badano także odchody.
      Pomysł na badania wziął się stąd, że kilku badaczy pracowało w służbie zdrowia, co wiązało się z dyżurami na nocną zmianę.
      Kiedy szczurom zaburzano sen, następował wzrost ciśnienia. Ciśnienie pozostawało podwyższone nawet wtedy, gdy zwierzęta mogły z powrotem normalnie spać. To sugeruje, że dysfunkcyjny sen upośledza organizm przez dłuższy okres - podkreśla dr Katherine A. Maki.
      Niepożądane zmiany nastąpiły także w przypadku mikroflory jelit. Wbrew początkowym założeniom, zmiany te nie nastąpiły jednak od razu. Takie reakcje, jak nierównowaga między różnymi rodzajami bakterii, w tym wzrost organizmów związanych ze stanem zapalnym, pojawiły się po tygodniu.
      Gdy kończyło się zaburzanie snu, nie obserwowano natychmiastowego powrotu do normy. Nasze badanie wskazuje na istnienie złożonego systemu [zależności] z licznymi czynnikami patologicznymi.
      Z artykułu możemy się dowiedzieć, że naukowcy analizowali parametry z kilku okresów: wstępnego (od dnia -4. do -1.), wczesnej fragmentacji snu (dni 0.-3.), zaawansowanej fragmentacji snu (dni 6.-13.), późnej fragmentacji snu (dni 20.-27.) oraz regeneracji/odpoczynku (dni 28.-34.). Okazało się, że mniejsza ilość snu na godzinę w czasie fragmentacji snu wiązała się ze wzrostem średniego ciśnienia tętniczego. Analizy społeczności jelitowych i metabolitów pokazały, że w fazie zaawansowanej-późnej fragmentacji snu i regeneracji liczebność domniemanych bakterii produkujących krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (ang. short-chain fatty acids, SCFA) była inna u zwierząt kontrolnych i poddawanych interwencji. Etap zaawansowanej fragmentacji snu cechowały również niższa różnorodność alfa (wewnątrz społeczności), wzrost względnej liczebności proteobakterii (Proteobacteria) czy niższy stosunek Firmicutes do Bacteroidetes. Uzyskane wyniki ujawniają zależności między fragmentacją snu, średnim ciśnieniem tętniczym i metabolomem mikroflory oraz dają pewien wgląd w powiązania między zaburzonym snem a chorobami sercowo-naczyniowymi.
      Ponieważ w badaniu przyglądano się wielu zmiennym, na potrzeby raportu sen REM i NREM traktowano łącznie jako sen. Dr Maki napisała w przesłanym nam mailu, że w przygotowywanym dopiero artykule analizuje bardziej szczegółowo fazy snu. Trzeba na niego jednak poczekać jeszcze parę miesięcy.
      Gdy zapytaliśmy, czy niższy stosunek F:B może być interpretowany jako zmiana pozytywna (z innych badań wiadomo w końcu, że wyższy stosunek F:B jest typowy dla otyłości), dr Maki odpowiedziała, że wbrew pozorom sprawa nie jest wcale prosta, gdyż na stosunek [ten] może wpływać zmiana jednej lub obu zmiennych (wzrost/spadek Firmicutes lub Bacteriodetes). W dyskusji w naszym artykule odnotowaliśmy, że badania dotyczące nadciśnienia, które zestawiały podwyższone ciśnienie ze stosunkiem F:B, wskazywały zarówno na spadki, jak i wzrosty tego stosunku. W mojej opinii stosunek F:B nie powinien więc być prosto interpretowany jako "dobry" czy "zły". Może za to być wykorzystywany jako miara oceny globalnych zmian społeczności bakteryjnej mikrobiomu jelitowego. Uważam, że kolejne badania rzucą nieco światła na to, w jakich przypadkach obniżony bądź podwyższony stosunek F:B może być wskaźnikiem stanów chorobowych.
      Oprócz tego [należy nadmienić], że wiele bakterii będących domniemanymi producentami SCFA pochodzi z typu Firmicutes, dlatego więc uznaliśmy spadki F:B za zmianę odzwierciedlającą ustalenia dot. spadków w zakresie niższej liczebności domniemanych producentów SCFA.
      W przyszłości akademicy chcą się lepiej przyjrzeć zjawiskom zachodzącym w mikrobiomie jelitowym (np. metabolitom produkowanym przez bakterie). Zespół zamierza też przeanalizować zmiany cech snu. Amerykanom zależy również na określeniu, jak długo utrzymują się zmiany dot. ciśnienia krwi i mikrobiomu. Później uczeni sprawdzą, jak ich ustalenia przekładają się na ludzi.
      Przez obowiązki zaburzające sen ludzie zawsze będą narażeni na problemy zdrowotne [choroby sercowo-naczyniowe]. Chcielibyśmy potrafić zmniejszyć to ryzyko, obierając na cel ich mikrobiom (za pomocą nowych terapii albo zmian dietetycznych) - podsumowuje dr Anne M. Fink.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Psy pomagają ludziom w wielu zadaniach. Wygląda na to, że ich lista wydłuży się o kolejną pozycję, gdyż psi detektywi są w stanie wywęszyć wywoływane przez bakterie zielenienie cytrusów tygodnie, a nawet lata przed pojawieniem się objawów choroby na liściach i korzeniach.
      Zielenienie cytrusów (znane też pod chińską nazwą huánglóngbìng, HLB) zaatakowało sady pomarańczy, cytryn i grejpfrutów na Florydzie, w Kalifornii i Teksasie. Zielenienie cytrusów jest powodowane przez bakterie Candidatus Liberibacter spp. Przenoszą je żerujące na drzewkach miodówki - Diaphorina citri i Trioza erytreae. Liście zainfekowanego drzewka pokrywają się plamami i żółkną. Gałęzie i system korzeniowy obumierają.
      Wykorzystywana technologia ma tysiące lat - to psi nos. Po prostu wytresowaliśmy psy, by polowały na nową zdobycz: bakterie, które wywołują chorobę upraw cytrusów - opowiada Timothy Gottwald, badacz z amerykańskiego Departamentu Rolnictwa.
      Autorzy raportu z pisma Proceedings of National Academies of Sciences podkreślają, że psi detektywi są szybsi, tańsi i dokładniejsi od ludzi zbierających setki liści do analizy laboratoryjnej.
      Naukowcy tresowali 10 psów. Miały one wykrywać patogen Candidatus Liberibacter asiaticus (CLas). Jak napisano w artykule, czworonogi cechowała bardzo wysoka trafność, czułość oraz specyficzność.
      W jednym z eksperymentów, prowadzonym w gaju grejpfrutowym w Teksasie, odróżniając świeżo zainfekowane i zdrowe drzewka, wytresowane psy osiągnęły aż 95% trafność. Tymczasem testy DNA wykryły mniej niż 70% zainfekowanych roślin. Im szybciej wykryje się chorobę, tym większe szanse na zahamowanie epidemii.
      Widuje się psy pracujące na lotniskach, wykrywające narkotyki i materiały wybuchowe. Może wkrótce ujrzymy jest pracujące na większej liczbie farm.
       

       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Produkty i akcesoria do makijażu są często zanieczyszczone bakteriami, takimi jak pałeczki okrężnicy (Escherichia coli) czy gronkowce (Staphylococci). Dzieje się tak, bo ludzie ich przeważnie nie czyszczą i używają długo po upływie terminu przydatności.
      Prof. Amreen Bashir z Aston University podkreśla, że bakterie, które mogą powodować problemy zdrowotne o różnej randze - od zakażeń skóry po sepsę, jeśli są wykorzystywane w pobliżu oczu, ust, ran czy otarć - wykryto w ok. 9 na 10 produktów. Ryzyko jest większe u osób z niedoborem odporności, które są bardziej narażone na infekcje wywoływane przez bakterie oportunistyczne.
      Autorzy publikacji z Journal of Applied Microbiology wzięli pod uwagę 5 kategorii produktów kosmetycznych: szminki, błyszczyki, eyelinery, tusze do rzęs i gąbeczki do makijażu. Badano produkty przekazane przez użytkowników. Zawartość mikroorganizmów określano na podstawie hodowli. Okazało się, że ok. 79-90% produktów było zanieczyszczonych bakteriami; liczba komórek bakteryjnych wahała się między 102 a 103 cfu/ml. Gąbeczki do makijażu zawierały średnio >106 cfu/ml.
      Jak widać, gąbki do nakładania makijażu zawierały najwięcej potencjalnie szkodliwych bakterii. Większości (93%) nigdy nie czyszczono, mimo że na pewnym etapie użytkowania 64% spadło na ziemię.
      To pierwsze badanie, w ramach którego analizowano gąbeczki do makijażu (a na świecie sprzedaje się ich naprawdę dużo). Naukowcy z Aston University podkreślają, że takie akcesoria są szczególnie podatne na skażenie, bo po wykorzystaniu często zostawia się je zawilgocone, a to idealne warunki do namnażania bakterii. Należy więc pamiętać o regularnym czyszczeniu i dokładnym suszeniu.
      Brytyjczycy podkreślają, że wyniki pokazują, że konsumenci nieświadomie narażają się na ryzyko. Wg nich, producenci i agendy konsumenckie powinny poczynić pewne kroki w kierunku lepszej ochrony klientów; daty przydatności i zasady czyszczenia muszą być lepiej wyeksponowane na opakowaniach.
      Złe nawyki higieniczne dot. [...] gąbeczek są powodem do zmartwień, jeśli przypomnimy sobie, że wykryliśmy, że namnażają się na nich takie bakterie, jak E. coli, które wiążą się z zanieczyszczeniem kałowym - podsumowuje dr Bashir.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Nowojorskiego Instytutu Technologii (NYIT) odkryli w gąbkach kuchennych bakteriofagi, czyli wirusy atakujące bakterie. W dobie narastającej lekooporności fagi mogą nas wspomóc w walce z patogenami.
      Studenci z NYIT izolowali bakterie z własnych gąbek kuchennych. Później wykorzystali je w roli przynęty, by sprawdzić, jakie fagi mogą je atakować. Dwóm osobom udało się odkryć fagi infekujące bakterie.
      Nasze badanie ilustruje wartość poszukiwania wszelkich środowisk mikrobiologicznych, w których mogą występować potencjalnie użyteczne bakteriofagi - podkreśla Brianna Weiss.
      Amerykanie postanowili zamienić wykryte fagi i sprawdzić, czy mogą one infekować bakterie wyizolowane przez drugiego studenta. Okazało się, że tak. Zaczęliśmy się więc zastanawiać, czy mimo pochodzenia z 2 różnych gąbek nie były to przypadkowo te same szczepy bakterii.
      By to rozstrzygnąć, zespół porównał DNA obu szczepów. Okazało się, że reprezentują one rodzinę Enterobacteriaceae. Warto odnotować, że do rodziny Enterobacteriaceae należy większość bakterii Gram-ujemnych wykrywanych w tlenowych hodowlach stolca. Bywa jednak, że jako drobnoustroje oportunistyczne jej przedstawiciele powodują zakażenia szpitalne.
      Choć szczepy były blisko spokrewnione, testy biochemiczne wskazały na różnice chemiczne między nimi. Te różnice są istotne dla ustalenia zakresu bakterii zakażanych przez faga [...]. Kontynuując badania, mamy nadzieję wyizolować i opisać więcej fagów z różnych ekosystemów mikrobiologicznych; może niektóre z nich uda się wykorzystać do leczenia lekoopornych infekcji bakteryjnych - podsumowuje Weiss.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...