私たちの体が腸内細菌を飢えさせる方法と理由
バクテリアは腸内に無制限の栄養素を供給していますか？過去には、科学者は腸がこれらの微生物にとって一種の楽園であると信じる傾向がありました。しかし、結局のところ、その仮定は正しくありません。これは私たちにとって朗報です。
最近の研究によると、私たちの体は私たちが想像していたよりも多くのバクテリアを収容している可能性があります。
実際、体内の細胞の少なくとも半分は微生物であり、これらのかなりの数が私たちの腸に住んでいます。
私たちはバクテリアと共生関係にあります。これらの微生物は、私たちの全体的な健康状態（肉体的および精神的の両方）に強い影響を及ぼします。
しかし、バクテリアはまた、餌を与え、生き、成長するために私たちの体に依存しており、私たちの体はこれらの微生物を抑えることにかなり熟達していることがわかります。
これはどのように起こりますか？微生物がアクセスできる栄養素の数を制御することによって。これは、ノースカロライナ州ダーラムにあるデューク大学医学部の科学者によって行われた新しい研究で発見されたものです。
「バクテリアと私たちには自然な序列があるようです。ある意味で、ホストである私たちがより多くのカードを保持する必要があるのは当然のことです」と、研究の共著者であるローレンスA.デイビッド博士は述べています。
これは、Davidが言うように、「ウィリーウォンカのチョコレートファクトリーのように、豊富な食物と資源が氾濫する」環境と見なす、ヒト腸内細菌叢に関する以前の考えと矛盾します。
デビッドと同僚は、ジャーナルに掲載されている研究論文で彼らの発見を報告しています ネイチャーマイクロバイオロジー.
腸のバクテリアに対する優位性
この研究の前提は、現在マサチューセッツ州ケンブリッジのハーバード大学に拠点を置き、博士号を取得しているアスペンリースに端を発しています。デューク大学の候補者。
生態学の彼女のバックグラウンドのおかげで、リースは資源の自然な競争の文脈で腸内細菌について考えました。彼女は、事実上すべての生態系において、住民は限られた資源をめぐって競争する傾向があると考えました。
それで、彼女はそれが微生物の腸の住民にとって同じであるかもしれないかどうか疑問に思いました。彼女はさらに、水域のバクテリアは、窒素やリンなどの栄養素へのアクセスが制限されているために制限されていると推論しました。窒素も腸内で限られた量で利用できるでしょうか？
この質問への答えを見つけるために、リースと同僚は、彼らが多くの動物と人間から集めた糞便サンプルを研究しました。彼らは、ほんの数例を挙げると、シマウマ、キリン、ゾウ、ヒツジ、馬の糞便を研究しました。人間の便のサンプルは、ノースカロライナに拠点を置くボランティアから来ました。
リースと同僚の分析の結果は、バクテリアが人間の腸内で短いひもにつないでいることを明らかにしました：彼らは10個の炭素原子ごとに約1個の窒素原子にアクセスできます。これは、自由生活微生物が得るものよりもはるかに少ないです：平均して、4つの炭素原子ごとに1つの窒素原子。
環境中の限られた窒素レベルが実際にバクテリアの「自由」を制御したことを確認するために、研究者たちはマウスで実験を行いました。彼らは、高レベルの窒素を持っているので、タンパク質を多く含む食物をマウスに与えました。
研究者がマウスに与えるタンパク質が多ければ多いほど、腸内細菌の数が増えました。さらに、リースが動物に窒素を注射したとき、彼女は窒素の一部が腸内細菌に到達したことに気づきました。
これは、宿主の哺乳類が細菌を養うために腸の内側を覆う細胞を介して窒素を分泌できることを示唆していると彼女は説明します。
「私たちの発見は、バクテリアを窒素に飢えさせておくことによって、バクテリアをひもにつないでおく方法を進化させたという考えを支持します」とデビッドは言います。
微妙なバランスをとる
デビッドは、これは「西洋型食生活が私たちにとって悪い理由も説明しています。人々がタンパク質を食べすぎると、それは小腸でその窒素を吸収する宿主の能力を圧倒し、その多くが最終的に大腸に到達し、微生物群集を制御する能力を失います。」
「微生物叢は人間にとって非常に有益である可能性があるため、腸が自然の他の部分よりも「歯と爪の赤」が少ないと想像する方が簡単かもしれません」とリースは言います。腸はバクテリアの天国です。
「しかし、バクテリアは個々の有機体であり、ただ通り抜けようとしているだけです。そして、周りを回る食べ物はそれほど多くありません」と彼女は指摘します。
しかし、科学者たちはまた、抗生物質と戦うことによってバクテリアを制御しようとすることの危険性についても掘り下げました。そうするために、彼らは再びマウスで実験を行い、その結果をジャーナルに発表しました eLife 今年の初め。
その研究の一環として、科学者は5日間にわたって10匹のマウスに抗生物質を投与し、動物から毎日糞便サンプルを収集し、分析しました。
この実験は、バクテリアがそれらを「食べる」ことがない場合、硝酸塩や硫酸塩などの物質が腸内に過剰に蓄積することを示しました。
彼らがマウスに抗生物質を与えるのをやめたとき、彼らの腸は微生物のバランスを再確立しました。しかし、リースは、「腸内にある「正しい」バクテリアの数が何であるかについては、実際にはわかりません」と説明しています。
「確かにゼロは少なすぎて、バクテリアだけでいっぱいになるのは多すぎるでしょう」と彼女は続けます。また、バクテリアを拭く薬に積極的にさらされた後でも、マウスはかなり簡単に回復できるかもしれませんが、それは人間にとって同じではない、とデビッドは説明します。
競争の重要性
これは、一部、げっ歯類がお互いの糞を食べることによって特定の細菌を再獲得するためです。デビッドは、「人々はおそらくそれをしたくないでしょう」と述べています。
人のマイクロバイオームが不安定になると、これは実際に病原体がより簡単に定着することを可能にする可能性がある、と研究者らは警告している。
「通常、病原体は腸にコロニーを形成するのに苦労するでしょう。彼らが生き残るために打ち負かさなければならない他の何兆ものバクテリアがあります。しかし、私たちが突然資源をめぐる微生物の競争を取り去ると、私たちはコントロールを失い、厄介な病気を引き起こす悪玉菌[…]はより明確な道を歩むようになります。」
ローレンスAデイビッド博士
繊細なバクテリアのバランスを維持するのを助ける方法があるかもしれない、と著者は述べています。現在、チームは食事療法、特にプレバイオティクスとプロバイオティクスの存在が腸の健康にどのように貢献できるかを調査しています。
「進化の歴史の中で、私たちの体はこれをすべて理解し、微生物叢を抑えるシステムを構築する機会がありました」とリースは言います。
「しかし、現代に生きる研究者として、私たちはまだ中間の価値が何であるか、そして私たちをそこに保つ方法を把握しようとしていると思います」と彼女は付け加えます。
