Bagaimana dan mengapa badan kita menghidap bakteria usus
Adakah bakteria mempunyai bekalan nutrien dalam usus yang tidak terhad? Pada masa lalu, para saintis cenderung mempercayai bahawa usus adalah sejenis syurga bagi mikroorganisma ini; tetapi, ternyata, anggapan itu tidak betul - yang merupakan berita baik bagi kita.
Menurut penyelidikan baru-baru ini, tubuh kita mungkin menempatkan lebih banyak bakteria daripada yang kita bayangkan.
Sebenarnya, sekurang-kurangnya separuh sel di dalam badan adalah mikroba, dan sebilangan besar sel ini mengisi usus kita.
Kami mempunyai hubungan simbiotik dengan bakteria kita. Mikroorganisma ini mempunyai pengaruh yang kuat terhadap keadaan kesihatan kita secara keseluruhan - baik fizikal dan mental.
Walau bagaimanapun, bakteria juga bergantung pada tubuh kita untuk memberi makan, hidup, dan tumbuh, dan ternyata badan kita agak mahir dalam menjaga mikroorganisma ini.
Bagaimana ini berlaku? Dengan mengawal berapa banyak nutrien yang dapat diakses oleh mikroba. Inilah yang dijumpai oleh kajian baru yang dilakukan oleh saintis dari Duke University School of Medicine di Durham, NC.
"Tampaknya ada perintah mematikan semula jadi bakteria dan kita. Dengan cara yang tidak menghairankan bahawa kita, tuan rumah, harus menyimpan lebih banyak kad, ”kata penulis bersama kajian Lawrence A. David, Ph.D.
Ini bertentangan dengan idea-idea sebelumnya mengenai mikrobioma usus manusia, yang menganggapnya sebagai persekitaran "di mana terdapat banyak makanan dan sumber daya banjir, seperti Kilang Coklat Willy Wonka," seperti yang dikatakan oleh David.
David dan rakan sekerja melaporkan penemuan mereka dalam makalah kajian yang muncul dalam jurnal Mikrobiologi Alam.
Bahagian atas usus mengatasi bakteria
Premis untuk kajian ini berasal dari Aspen Reese, yang kini berpusat di Harvard University di Cambridge, MA, sementara dia mendaftar sebagai Ph.D. calon di Universiti Duke.
Berkat latar belakangnya dalam ekologi, Reece memikirkan bakteria usus dalam konteks persaingan semula jadi sumber. Di hampir semua ekosistem, menurutnya, penduduk cenderung bersaing dengan sumber daya yang terbatas.
Oleh itu, dia tertanya-tanya adakah mungkin sama bagi penghuni usus mikroba. Bakteria dalam badan air, menurutnya, dibatasi oleh akses terhad kepada nutrien seperti nitrogen atau fosforus. Mungkinkah nitrogen boleh didapati dalam usus dalam jumlah yang terhad?
Untuk mendapatkan jawapan kepada soalan ini, Reese dan rakan-rakannya mengkaji sampel tinja yang mereka kumpulkan dari banyak haiwan dan manusia. Mereka mempelajari tinja zebra, zirafah, gajah, domba, dan kuda, untuk beberapa nama. Sampel najis manusia berasal dari sukarelawan yang berpusat di North Carolina.
Hasil analisis Reese dan rakan sekerja menunjukkan bahawa bakteria disimpan pada tali pendek di usus manusia: mereka mempunyai akses ke sekitar 1 atom nitrogen setiap 10 atom karbon. Ini jauh lebih rendah daripada mikroba hidup bebas: 1 atom nitrogen untuk setiap 4 atom karbon, rata-rata.
Untuk mengesahkan bahawa tahap nitrogen yang terhad di persekitaran, sebenarnya, mengawal "kebebasan" bakteria, para penyelidik melakukan eksperimen pada tikus. Mereka memberi tikus makanan protein tinggi, kerana ini mempunyai kadar nitrogen yang tinggi.
Semakin banyak protein yang diberikan oleh para penyelidik kepada tikus, semakin banyak bilangan bakteria usus meningkat. Lebih-lebih lagi, ketika Reese menyuntik haiwan itu dengan nitrogen, dia melihat bahawa sebahagian nitrogen mencapai bakteria usus.
Ini, dia menjelaskan, menunjukkan bahawa mamalia inang mampu mengeluarkan nitrogen melalui sel yang melapisi usus untuk memberi makan bakteria.
"Penemuan kami," kata David, "menyokong gagasan bahawa kami telah mengembangkan cara untuk menjaga bakteria kita tetap dengan membiarkan mereka kelaparan kerana nitrogen."
Mencapai keseimbangan yang halus
David menjelaskan bahawa ini “juga menjelaskan mengapa diet Barat mungkin buruk bagi kita. Apabila orang makan terlalu banyak protein, ia membasahi kemampuan tuan rumah untuk mengambil nitrogen itu di dalam usus kecil, dan lebih banyak dari itu akhirnya memasuki usus besar, menghilangkan kemampuan kita untuk mengawal komuniti mikroba kita. "
"Mungkin lebih mudah," kata Reese, "untuk membayangkan bahawa usus kurang 'merah pada gigi dan cakar' daripada bahagian lain di alam, kerana mikrobiota dapat sangat bermanfaat bagi manusia," komentar pada idea sebelumnya yang menunjukkan bahawa usus adalah tempat perlindungan bakteria.
"Tetapi bakteria adalah organisma individu, hanya berusaha untuk mendapatkannya - dan hanya ada banyak makanan untuk dikelilingi," katanya.
Para saintis, bagaimanapun, juga mempelajari bahaya untuk mengawal bakteria dengan memerangi mereka dengan antibiotik. Untuk melakukannya, mereka sekali lagi melakukan eksperimen pada tikus, hasilnya diterbitkan dalam jurnal eLife awal tahun ini.
Sebagai sebahagian daripada kajian itu, para saintis memberikan antibiotik kepada 10 tikus dalam jangka masa 5 hari, dan mereka mengumpulkan sampel tinja - yang mereka analisa - setiap hari dari haiwan tersebut.
Eksperimen ini menunjukkan bahawa, jika tidak ada bakteria yang "memakannya", zat-zat seperti nitrat atau sulfat terlalu banyak terkumpul di dalam usus.
Apabila mereka berhenti memberi makan antibiotik pada tikus, usus mereka membina semula keseimbangan mikroba; walaupun, Reese menjelaskan, "Kami tidak benar-benar memahami jumlah bakteria 'betul' yang ada di usus."
"Pasti sifar terlalu sedikit, dan penuh dengan hanya bakteria akan terlalu banyak," lanjutnya. Selain itu, walaupun tikus dapat pulih dengan mudah walaupun setelah terdedah kepada ubat penghapusan bakteria, ia tidak sama untuk manusia, jelas David.
Kepentingan persaingan
Ini kerana, sebahagiannya, tikus memperoleh bakteria tertentu dengan memakan tinja masing-masing. David mencatat, "Orang mungkin tidak mahu melakukannya."
Apabila mikrobioma seseorang tidak stabil, ini sebenarnya membolehkan patogen tersekat dengan lebih mudah, kata para penyelidik.
"Biasanya, patogen akan mengalami kesukaran untuk menjajah usus. Terdapat berjuta-juta bakteria lain yang harus mereka kalahkan untuk bertahan. Tetapi jika kita tiba-tiba menghilangkan persaingan mikroba untuk mendapatkan sumber daya, kita kehilangan kawalan, dan bakteria jahat yang menyebabkan penyakit jahat […] mempunyai jalan yang lebih jelas. "
Lawrence A David, Ph.D.
Mungkin ada cara untuk membantu mengekalkan keseimbangan bakteria yang halus, kata penulis. Pada masa ini, pasukan sedang meneliti bagaimana diet - terutama kehadiran prebiotik dan probiotik - dapat menyumbang kepada kesihatan usus.
"Sepanjang sejarah evolusi, tubuh kita memiliki kesempatan untuk mengetahui semuanya, dan membangun sistem untuk memastikan mikrobiota tetap terkendali," kata Reese.
"Tetapi sebagai penyelidik yang hidup di era moden, saya rasa kita masih berusaha untuk mengetahui apa yang tepat di antara nilai, dan bagaimana menjaga kita di sana," tambahnya.
