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

Tysiące gatunków bakterii, w większości nieznanych, zamieszkują nasze jelita. A to dopiero początek

Recommended Posts

Międzynarodowy zespół naukowy stworzył wielką bazę danych wszystkich znanych genomów bakteryjnych obecnych w mikrobiomie ludzkich jelit. Baza umożliwia specjalistom badanie związków pomiędzy genami bakterii a proteinami i śledzenie ich wpływu na ludzkie zdrowie.

Bakterie pokrywają nas z zewnątrz i od wewnątrz. Wytwarzają one proteiny, które wpływają na nasz układ trawienny, nasze zdrowie czy podatność na choroby. Bakterie są tak bardzo rozpowszechnione, że prawdopodobnie mamy na sobie więcej komórek bakterii niż komórek własnego ciała. Zrozumienie wpływu bakterii na organizm człowieka wymaga ich wyizolowania i wyhodowania w laboratorium, a następnie zsekwencjonowania ich DNA. Jednak wiele gatunków bakterii żyje w warunkach, których nie potrafimy odtworzyć w laboratoriach.

Naukowcy, chcąc zdobyć informacje na temat tych gatunków, posługują się metagenomiką. Pobierają próbkę interesującego ich środowiska, w tym przypadku ludzkiego układu pokarmowego, i sekwencjonują DNA z całej próbki. Następnie za pomocą metod obliczeniowych rekonstruują indywidualne genomy tysięcy gatunków w niej obecnych.

W ubiegłym roku trzy niezależne zespoły naukowe, w tym nasz, zrekonstruowały tysiące genomów z mikrobiomu jelit. Pojawiło się pytanie, czy zespoły te uzyskały porównywalne wyniki i czy można z nich stworzyć spójną bazę danych, mówi Rob Finn z EMBL's European Bioinformatics Institute.

Naukowcy porównali więc uzyskane wyniki i stworzyli dwie bazy danych: Unified Human Gastrointestinal Genome i Unified Gastrointestinal Protein. Znajduje się w nich 200 000 genomów i 170 milionów sekwencji protein od ponad 4600 gatunków bakterii znalezionych w ludzkim przewodzie pokarmowym.

Okazuje się, że mikrobiom jelit jest nie zwykle bogaty i bardzo zróżnicowany. Aż 70% wspomnianych gatunków bakterii nigdy nie zostało wyhodowanych w laboratorium, a ich rola w ludzkim organizmie nie jest znana. Najwięcej znalezionych gatunków należy do rzędu Comentemales, który po raz pierwszy został opisany w 2019 roku.

Tak olbrzymie zróżnicowanie Comentemales było wielkim zaskoczeniem. To pokazuje, jak mało wiemy o mikrobiomie jelitowym. Mamy nadzieję, że nasze dane pozwolą w nadchodzących latach na uzupełnienie luk w wiedzy, mówi Alexancre Almeida z EMBL-EBI.

Obie imponujące bazy danych są bezpłatnie dostępne. Ich twórcy uważają, że znacznie się one rozrosną, gdy kolejne dane będą napływały z zespołów naukowych na całym świecie. Prawdopodobnie odkryjemy znacznie więcej nieznanych gatunków bakterii, gdy pojawią się dane ze słabo reprezentowanych obszarów, takich jak Ameryka Południowa, Azja czy Afryka. Wciąż niewiele wiemy o zróżnicowaniu bakterii pomiędzy różnymi ludzkimi populacjami, mówi Almeida.

Niewykluczone, że w przyszłości katalogi będą zawierały nie tylko informacje o bakteriach żyjących w naszych jelitach, ale również na skórze czy w ustach.


« 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 Królewskich Ogrodów Botanicznych w Kew opisali na łamach Philosophical Transactions of The Royal Society B, w jaki sposób trzmiele aktywują lecznicze właściwości nektarów roślinnych. W badaniach, którymi kierowała doktor Hauke Koch, pomagał im profesor Mark Brow z Royal Holloway, University of London. Naukowcy zebrali nektar oraz pyłek z lipy i chruściny jagodnej by sprawdzić, jak znajdujące się w nich związki są przetwarzane przez trzmiele. Odkryli, że dwa związki występujące w nektarach tych gatunków są aktywowane w przewodzie pokarmowym owadów.
      Głównym celem badań było stwierdzenie, w jaki sposób nektar i zawarte w nim związki chronią trzmiele przed rozpowszechnionym pasożytem układu pokarmowego, pierwotniakiem Crithidia bombi. Mają nadzieję, że to, czego się dowiedzą, uda się wykorzystać w działaniach mających na celu ochronę zapylaczy. Zapylanie roślin to jedna z najważniejszych ról, jakie mają do spełnienia owady. Tymczasem liczba owadów spada, a przyczyniają się do tego m.in. choroby pasożytnicze.
      Poważnym problemem są tutaj pasożyty pszczoły miodnej. Ludzie, przewożący pszczoły na duże odległości, przenoszą bowiem wraz z nimi pasożyty, które w ten sposób trafiają do nowego środowiska. I mogą przejść z pszczół miodnych na gatunki dzikie. Sytuację dodatkowo pogarsza powszechne stosowanie środków chemicznych w rolnictwie. Środki te negatywnie wpływają m.in. na zdrowie układu pokarmowego zapylaczy, osłabiając ich mikrobiom, co ułatwia zadanie pasożytom.
      Naukowców szczególnie interesuje C. bombi, gdyż coraz więcej dowodów wskazuje na to, że ten szeroko rozpowszechniony pasożyt niekorzystnie wpływa na przetrwanie i rozwój kolonii trzmieli.
      Zapylacze mają bardzo zróżnicowany mikrobiom przewodu pokarmowego oraz środowisko gniazdowania. Mikroorganizmy mogą odgrywać olbrzymią rolę w utrzymaniu zdrowia zapylaczy, chroniąc ich przed chorobami i dostarczając składników odżywczych. Im lepiej zrozumiemy znaczenie poszczególnych mikroorganizmów wchodzących w skład mikrobiomu, tym lepiej będziemy mogli pomóc zapylaczom. Na przykład kolonie pszczoły miodnej czy trzmieli mogą być wspierane za pomocą probiotyków, a dzikie kolonie można wspierać zakazując stosowania pestycydów, które mają negatywny wpływ na ich mikrobiom oraz poprzez zapewnianie im dostępu do roślin, których nektar czy pyłek zapewniają zdrowie mikrobiomu, mówi doktor Koch.
      Naukowcy najpierw wzięli na warsztat pyłek i nektar z chruściny jagodnej. Okazało się, że zawarty w nich związek chroni trzmiele przed infekcją C. bombi, ale tylko po tym, jak wejdą w kontakt z ich mikrobiomem. Sam proces trawienny prowadzi bowiem do jego dezaktywacji. Uczeni odkryli również, że i w nektarze lipy znajduje się pożyteczny związek. Jednak ten związek jest aktywowany nie przez mikrobiom, ale przez same procesy trawienne.
      Od dziesięcioleci zbieramy kolejne dowody pokazujące, że działania człowieka, takie jak nadmierne używanie pestycydów, zmiany klimatyczne, coraz bardziej intensywne rolnictwo negatywnie wpływają na zdrowie zapylaczy i przyczyniają się do spadku ich liczby. Musimy teraz poszukać rozwiązań, pozwalających na utrzymanie zróżnicowanych i zdrowych populacji zapylaczy i innych owadów. Wiele z takich rozwiązań jesteśmy w stanie znaleźć tylko wówczas, gdy lepiej zrozumiemy procesy wpływające na zdrowie owadów, dodaje profesor Phil Stevenson z Ogrodów w Kew.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Specjaliści od dawna poszukują bezpośredniego związku pomiędzy aktywnością neuronów w mózgu, a aktywnością bakterii w układzie pokarmowym. Francuscy uczeni z Instytutu Pasteura poinformowali właśnie na łamach Science, że w modelu zwierzęcym neurony w podwzgórzu bezpośrednio wykrywają zmiany aktywności bakterii w jelitach i odpowiednio dostosowują do tego apetyt i temperaturę ciała myszy. To dowodzi, że istnieje bezpośrednia komunikacja pomiędzy mikrobiomem jelit a mózgiem. Być może uda się to wykorzystać do opracowania metod walki z cukrzycą czy otyłością.
      Związki uwalniane przez mikrobiom trafiają do krwi i mogą wpływać na różne procesy fizjologiczne gospodarza, takie jak działanie układu odpornościowego, metabolizm czy funkcje mózgu. Metabolity mikroorganizmów, w tym krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe i pochodne tryptofanu, regulują bardzo wiele procesów. Składowe strukturalne mikroorganizmów są jednak wykrywane przez receptory wykrywające wzorce (PRR), które sygnalizują obecność wirusów, bakterii i grzybów na błonach śluzowych, w tkankach i komórkach. Wiemy, że składniki bakteryjne wpływają na działanie mózgu, a PRR są powiązane z zaburzeniami jego pracy. Jednak nie wiemy, czy neurony w mózgu mogą bezpośrednio wykrywać komponenty bakteryjne i czy bakterie mogą regulować procesy fizjologiczne poprzez regulowanie neuronów w mózgu, stwierdzają autorzy badań.
      Naukowcy skupili się na receptorze NOD2 obecnym w komórkach odpornościowych. Należy on do grupy rozpoznających wzorce receptorów wewnątrzkomórkowych. Receptor ten wykrywa muropeptydy wchodzące w skład ścian komórkowych bakterii. Wiadomo, że u myszy, w neuronach których nie dochodzi do ekspresji Nod2, pojawiają się zmiany odnośnie spożywania pokarmu, zakładania gniazda i temperatury ciała. Naukowcy wykorzystali więc techniki obrazowania, by zidentyfikować te obszary mózgu, które reagują na doustne podawanie muropeptydów. Sprawdzali też, jak zmieniała się aktywność neuronów po podaniu myszom muropeptydów. Stworzyli też genetycznie zmodyfikowane myszy, w których podwzgórzach nie dochodziło do ekspresji Nod2. To właśnie podwzgórze reguluje temperaturę ciała i przyjmowanie pokarmów.
      Na podstawie tak prowadzonych eksperymentów stwierdzili, że do ekspresji receptora NOD2 dochodzi w różnych regionach mózgu myszy, w szczególności zaś w podwzgórzu. A w kontakcie z muropeptydami ekspresja ta jest tłumiona.
      Muropeptydy obecne w jelitach, krwi i mózgu to dowody na proliferację bakterii. To niezwykłe odkrycie pokazuje, że fragmenty bakterii bezpośrednio wpływają na tak ważny ośrodek w mózgu, jakim jest podwzgórze, o którym wiemy, że reguluje kluczowe funkcje organizmu, jak temperatura, reprodukcja, głód i pragnienie, stwierdzają naukowcy.
      Uczeni mają nadzieję, że dzięki zdobytej wiedzy i przyszłym interdyscyplinarnym badaniom – w które powinni zostać zaangażowani neurolodzy, immunolodzy i mikrobiolodzy – powstaną w przyszłości nowe leki skuteczniej zwalczające takie zaburzenia metaboliczne jak otyłość i cukrzyca.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Udostępniona właśnie w sieci baza danych AVONET zawiera szczegółowe pomiary ciała ponad 90 000 ptaków należących do 11 000 gatunków. Baza to dzieło międzynarodowego zespołu naukowego, na którego czele stał doktor Joseph Toias z Imperial College London. Znajdziemy w niej informacje dotyczące 9 pomiarów morfologicznych każdego z osobników: cztery pomiary dzioba, trzy pomiary skrzydeł, pomiar długości ogona oraz pomiar jednej z nóg.
      Baza zawiera również informacje o masie ciała oraz HWI (hand-wing index), który pozwala ocenić efektywność lotu, a zatem zdolność gatunku do rozprzestrzeniania się i przemieszczania w ekosystemie.
      Już wcześniej wykazano, że dziewięć wspomnianych pomiarów jest wysoce skorelowanych z ważnymi cechami gatunków, na przykład z tym, czym się żywią i w jaki sposób poszukują pożywienia. Udostępnienie tak bogatej bazy szczegółowych pomiarów jest niezwykle ważne dla testowania różnych teorii i hipotez z zakresu ornitologii i ekologii. Dotychczas bowiem opierano się na szerszych kategoriach, jak habitat czy główne źródło pożywienia. Niektórzy badacze próbowali też łączyć funkcjonowanie ekologiczne gatunku z rozmiarami ciała, jednak istnieje tylko słaby związek pomiędzy tymi dwoma elementami. Na przykład jastrzębie i kaczki mają podobne mają podobne rozmiary ciała, jednak to niewiele mówi o ich rolach w ekosystemie.
      Pomiary dzioba, nóg i skrzydeł dostarczają zaś bardzo wielu istotnych informacji. Na tej podstawie możemy na przykład dowiedzieć się, jakie jest miejsce danego gatunku w lokalnym łańcuchu pokarmowym czy jak daleko zwierzęta się przemieszczają. Ich połączenie pozwala na znacznie bardziej precyzyjne określenie diety i zachowania gatunków niż wnioskowanie z masy czy ogólnych rozmiarów ciała.
      Naukowcy od dziesięcioleci zbierają tego typu pomiary. Mniej więcej dwie dekady temu zaczęto prace na większą skalę, początkowo badając setki gatunków, a w końcu zaczęły kiełkować pomysły ogólnoświatowych baz danych. Jednak zebrane dotychczas dane były mocno pofragmentowane, części nigdzie nie publikowano, były tez ze sobą niekompatybilne. Stąd powstał pomysł międzynarodowego projektu AVONET, którego ambicją było stworzenie jednorodnej dostępnej dla badaczy ogólnoświatowej bazy danych.
      AVONET to efekt współpracy 115 naukowców ze 106 instytucji w 30 krajach. Połączyli oni różne bazy danych. Większość informacji pochodzi z pomiarów osobników znajdujących się w zbiorach muzealnych, przede wszystkim w Muzeum Historii Naturalnej w Londynie i Amerykańskiego Muzeum Historii Naturalnej w Nowym Jorku. Informacje te zostały uzupełnione danymi z 76 innych zbiorów. Doktor Tobias powiedział, że projekt został zrealizowany dzięki pracy olbrzymiej liczby kuratorów, kolekcjonerów i badaczy zajmujących się ptakami od połowy XIX wieku, w tym dzięki wysiłkom Darwina, Wallace'a, Shackeltona czy Audubona.
      Baza to wspaniałe narzędzie do przetestowania zasad rządzących ewolucją, wzorców, które wydają się rozpowszechnione na całym świecie, ale z jakiegoś powodu budzą spory. Na przykład, wykorzystaliśmy ją do sprawdzenia prawa Fostera mówiącego, że w zależności od warunków, gatunki na wyspach są albo mniejsze, albo większe od gatunków na kontynentach. Okazało się, że ta szczególna zasada różni się pomiędzy wyspami, a częściowy wpływ ma na to wielkość wyspy i stopień jej izolacji. Jest jeszcze wiele innych zasad, które można dzięki tej bazie sprawdzić, mówi Tobias.
      Na razie udostępniono wersję 1.0 bazy AVONET. Naukowcy już pracują nad wersją 2.0, w której znajdzie się więcej pomiarów oraz informacje na temat zachowania poszczególnych gatunków.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Hormony z grupy androgenów mogą wpływać na rozwój raka prostaty. Dlatego też w leczeniu tej choroby stosuje się metody zmniejszenia produkcji androgenów metodami operacyjnymi (kastracja) lub farmakologicznymi (leczenie hormonalne). Nowotwór może jednak zyskać oporność na terapie hormonalne. Jak się okazuje, mogą być za to odpowiedzialne bakterie mikrobiomu.
      Naukowcy z londyńskiego Institute of Cancer Research oraz Institute of Oncology Research w Bellizonie i ETH Zurich wykorzystali myszy oraz próbki pobrane od ludzi do zbadania roli żyjących w jelitach mikroorganizmów w rozwoju raka prostaty. Gdy u myszy cierpiących na nowotwór prostaty usunięto cały mikrobiom, okazało się, że choroba postępuje wolniej, a oporność na terapie hormonalne pojawia się później. Naukowcy odkryli też, że gdy myszy o niskim poziomie androgenu, u której nie rozwinęła się jeszcze odporność na leczenie hormonalne, przeszczepi się kał od myszy z odpornym na terapie rakiem prostaty, dochodzi do przyspieszenia postępów choroby.
      Bliższa analiza wykazała, że u pacjentów z opornym na kastrację rakiem gruczołu krokowego dochodzi do wzbogacenia bakterii komensalnych – a zatem bakterii chroniących nas przed patogenami – o gatunki zdolne do przekształcania prekursorów androgenów w aktywne androgeny. Hormony te trafiają następnie do układu krążenia i, jak się wydaje, wspomagają rozwój nowotworu i pojawienie się oporności na leczenie
      Nasze badania wykazały, że po zapoczątkowaniu hormonalnego leczenia raka prostaty „dobre mikroorganizmy” mogą prowadzić do zwiększenia produkcji androgenów. Z kolei androgeny mogą podtrzymywać rozwój guza i prowadzić do pojawienia się oporności na leczenie, mówi profesor Johann de Bono z Londynu. To pierwsze badania, które ujawniły istnienie mechanizmu, za pomocą którego mikrobiom jelit może napędzać rozwój nowotworu prostaty i pojawienie się oporności na terapie polegające na zmniejszeniu ilości androgenów, dodaje Kristian Helin, dyrektor Institute of Cancer Research.
      Dzięki zrozumieniu, jak pożyteczne bakterie, które odgrywają ważną rolę w utrzymaniu nas w dobrym zdrowiu, mogą wpływać na metabolizm hormonów u mężczyzn cierpiących na raka prostaty, możemy opracować nowe strategie leczenia raka prostaty. Być może do skutecznej walki z tą chorobą konieczne okaże się odpowiednie manipulowanie składem mikrobiomu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Skrajne wcześniactwo wiąże się z dużym ryzykiem uszkodzenia mózgu. Naukowcy z Uniwersytetu Wiedeńskiego i Medycznego Uniwersytetu Wiedeńskiego znaleźli potencjalny cel terapeutyczny, który może pomóc leczyć takie uszkodzenia. Co interesujące, znajduje się on poza mózgiem, a są nim... bakterie mikrobiomu jelit. Uczeni odkryli, że nadmiar bakterii z rodziny Klebsiella w jelitach skrajnych wcześniaków powiązany jest ze zwiększą obecnością pewnych komórek odpornościowych i rozwojem uszkodzeń mózgu.
      Wiemy, że wczesny rozwój jelit, mózgu i układu odpornościowego są ściśle ze sobą powiązane. Związek ten nazywany jest osią jelita-układ odpornościowy-mózg.
      Mikroorganizmy w mikrobiomie jelit – na który składają się setki niezbędnych do życia gatunków bakterii, grzybów, wirusów i innych mikroorganizmów – są u zdrowych osób w stanie równowagi. Jednak u wcześniaków, u których układ odpornościowy i mikrobiom jeszcze się nie w pełni rozwinęły, z dużym prawdopodobieństwem może dojść do zaburzenia tej równowagi. A to negatywnie wpływa na mózg, wyjaśnia główny autor badań, mikrobiolog i immunolog David Seki.
      Naukowcom udało się zidentyfikować liczne wzorce w mikrobiomie i układzie odpornościowym, które są powiązane z głębokością i postępem uszkodzeń mózgu. Co ważne, takie wzorce często ujawniają się, zanim dojdzie do zmian w mózgu. To zaś wskazuje, że istnieje okienko, w którym u skrajnych wcześniaków będziemy mogli powstrzymać uszkodzenia mózgu lub w ogóle im zapobiec, stwierdza David Berry z Uniwersytetu Wiedeńskiego.
      Terapie takich zaburzeń będą możliwe dzięki biomarkerom, które Austriakom już udało się zidentyfikować. Nasze badania pokazują, że nadmierny rozrost Klebsielli i powiązany z tym podniesiony poziom subpopulacji limfocytów Tγδ (gamma delta) najprawdopodobniej zwiększają uszkodzenia mózgu. Byliśmy w stanie wyśledzić ten mechanizm, gdyż jako pierwsi szczegółowo zbadaliśmy, jak u specyficznej grupy noworodków zachodzi interakcja pomiędzy układem odpornościowym, mikrobiomem a rozwojem mózgu, wyjaśnia neonatolog Lukas Wisgrill.
      W badaniach wzięło udział 60 wcześniaków urodzonych przed 28. tygodniem ciąży i ważących mniej niż 1 kilogram. Naukowcy wykorzystali nowoczesne technologie sekwencjonowania genomu, analizowali krew i próbki kału oraz wykorzystywali EEG i rezonans magnetyczny.
      Jak mówią główni autorzy badań, Angelika Berger i David Berry, to dopiero wstęp do jeszcze lepszego zrozumienia rozwoju wcześniaków. Uczeni chcą przez kolejne lata śledzić losy dzieci, które brały udział w ich badaniu. Dopiero po latach dowiemy się, jak pod względem motorycznym i poznawczym będą się te dzieci rozwijały. Naszym celem jest zrozumienie, w jaki sposób bardzo wczesny rozwój osi jelita-układ odpornościowy-mózg wpływa na długoterminowy rozwój, stwierdza Berger.
      Ze szczegółowymi wynikami badań można zapoznać się w artykule Aberrant gut-microbiota-immune-brain axis development in premature neonates with brain damage opublikowanym na łamach Cell Host & Microbe.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...