Das make-up von unserer microbiomes—die einzigartigen Gemeinschaften von Bakterien, Viren und andere Mikroben, die in und auf uns Leben—haben in Verbindung gebracht worden, mit unterschiedlichem Grad der Beweise, die, um alles von entzündlichen Darmerkrankungen, um die sportliche Leistung.
Aber genau, wie könnte eine solche winzigen Organismen haben solche immense Einflüsse auf eine person?
Universität von Kalifornien-San Diego-Forscher haben die erste Karte der Moleküle in alle Organe der Maus und die Wege, auf denen Sie sind, geändert durch Mikroben. In einem überraschenden Beispiel, Sie entdeckt, dass Mikroben Steuern, die Struktur der Gallensäuren in beiden Mäusen und Menschen.
Die Studie, veröffentlicht im Februar 26, 2020 in der Natur, geführt wurde von Pieter Dorrestein, Ph. D., professor und Leiter des gemeinsamen Massenspektrometrie-Innovation-Center in der Skaggs School of Pharmacy und Pharmazeutische Wissenschaften an der UC San Diego und Robert Quinn, Ph. D., assistant professor an der Michigan State University.
Wenn Sie ändern die Struktur von Molekülen, wie Gallensäuren, Sie könnte sich ändern, wie die Zellen miteinander sprechen, und welche Gene eingeschaltet sind („on“ oder „off“ zu einer bestimmten Zeit, Dorrestein sagte. Und das könnte große Auswirkungen für Körper-Funktion und die Entwicklung der Krankheit.
„Wir hören eine Menge darüber, wie unsere eigene menschliche Gene beeinflussen unsere Gesundheit und unser Verhalten, so kann es wie ein Schock kommen, zu denken, dass könnten wir die Moleküle im Körper, die Aussehen und handeln wie Sie es tun nicht, weil unsere Gene, sondern wegen der anderen lebenden Organismus,“ Dorrestein sagte.
Mapping-Moleküle und Mikroben in Mäusen
Das team verglich keimfrei (steril) – Mäusen und Mäusen mit normalen Mikroben. Sie verwendet ein Labor Technik namens Massenspektrometrie zu charakterisieren, die nicht-lebenden Moleküle in jedem Maus-Orgel. Sie ermittelt, wie viele Moleküle wie möglich durch den Vergleich von Referenz-Strukturen in der GNPS-Datenbank, eine Crowdsourcing-Massenspektrometrie-repository entwickelt von Dorrestein und Mitarbeiter. Sie bestimmt auch die lebenden Mikroben co-lokalisieren mit dieser Moleküle durch Sequenzierung eine bestimmte genetische region, die als barcode für Bakterien-Arten.
Insgesamt analysierten Sie, 768 Proben aus 96 Seiten mit 29 verschiedenen Organen von vier keimfreie Mäuse und vier Mäuse mit normalen Mikroben. Das Ergebnis war eine Karte von allen die Moleküle im ganzen Körper von einer normalen Maus mit Mikroben, und eine Karte von Molekülen während eine Maus ohne Mikroben.
Ein Vergleich der Karten ergeben, dass so viel wie 70 Prozent der Maus ist gut-Chemie ist bestimmt durch den Darm mikrobiom. Auch in weit entfernten Organen wie der Gebärmutter oder des Gehirns, etwa 20 Prozent der Moleküle wurden verschiedene, in der Mäuse mit Darm Mikroben.
Bakterien verändern die Gallensäuren
Nach der Erstellung dieser Karten, die Forscher homed in auf eine Familie von Molekülen, die anscheinend deutlich anders aus, wenn Mikroben vorhanden waren: Gallensäuren. Gallensäuren werden in Erster Linie produziert von der Maus oder der menschlichen Leber, und Sie helfen, verdauen Fette und öle. Sie können auch die Nachrichten tragen den ganzen Körper.
Das team entdeckte Gallensäuren mit bisher unbekannten Strukturen, die in Mäuse mit normaler microbiomes, aber nicht in germ-free mice. Es ist lange bekannt, dass host-Leber-Enzyme hinzufügen, Aminosäuren, Gallensäuren, insbesondere die Aminosäuren Glycin und Taurin. Aber in den Mäusen mit normalen microbiomes, das team fand heraus, dass Bakterien tagging Gallensäuren mit anderen Aminosäuren—Phenylalanin, Tyrosin und Leucin.
„Mehr als 42.000 wissenschaftliche arbeiten veröffentlicht wurden, über die Gallensäuren, die im Laufe von 170 Jahren,“ Quinn sagte. „Und doch sind diese änderungen, die übersehen worden war.“
Einfluss auf die menschliche Gesundheit
Neugierig, wenn Sie die gleichen Arten von Mikroben modifizierte Gallensäuren werden in Menschen gefunden, verwendeten die Forscher ein Werkzeug erstellt, das Mass Spectrometry Search Tool (MASST), suchen 1,004 öffentlichen Datensätzen der analysierten Proben mit der Massenspektrometrie. Sie auch mittels Massenspektrometrie analysiert rund 3.000 fäkale Proben abgegeben, um das American Gut Project, einem großen citizen science Aufwand an der UC San Diego School of Medicine.
Hier ist, was Sie fanden: Die einzigartige mikrobielle modifizierte Gallensäuren sahen die Forscher bei Mäusen wurden auch in bis zu 25,3 Prozent aller menschlichen Proben, die in den Datensätzen. Dieser Roman Gallensäuren wurden häufiger bei Säuglingen und bei Patienten mit entzündlicher Darmerkrankung oder Mukoviszidose.
Ein Weg, Gallensäuren können die Zustellung von Nachrichten aus dem Darm in andere Teile des Körpers ist durch bestimmte Darm Rezeptoren genannt “ farnesoid-X-Rezeptoren. Gallensäuren binden und aktivieren Rezeptoren, die dann hemmen die Gene dafür verantwortlich, dass mehr Gallensäuren. Die Rezeptoren auch helfen, regulieren Leber-triglyceride und fluid-Verordnung in den Darm, wodurch Sie sich wichtig in der Leber-Krankheit und möglicherweise auch übergewicht. Mehrere Medikamente werden derzeit entwickelt, um die Behandlung von Leber-Erkrankungen durch die Aktivierung der “ farnesoid-X-Rezeptoren.
Sicher genug, in Mäuse-und menschlichen Zellen gezüchtet im Labor, Dorrestein, Quinn und das team fand heraus, dass die neu entdeckten Mikroben modifizierte Gallensäuren stark anzuregen “ farnesoid-X-Rezeptoren, die Verringerung der expression der Gene, verantwortlich für die Gallensäure-Produktion in der Leber.
Die Studie wirft viele Fragen auf über die Rolle, die Mikroben könnten, spielen in der Fahrt in der Leber und anderen Krankheiten, und beeinflussen die Aktivität von Therapeutika, wie Drogen das Ziel “ farnesoid-X-Rezeptoren.