膳食海藻用於處理老鼠的腸道細菌

腸道細菌在我們吃的食物上茁壯成長。反過來，他們提供必要的營養素，保持我們的健康，擊退病原體，甚至有助於指導我們的免疫反應。

了解我們攝取的某些細菌菌株如何以及為什麼能夠成功地在大腸中居住，而其他細菌迅速驅逐，可以幫助科學家們學習如何操縱這些成分，以增強我們的健康或幫助抵禦疾病疾病。但腸道生態的極度複雜性阻礙了這一任務。

現在，斯坦福大學醫學院與實驗室老鼠一起工作的研究人員已經表明，通過操縱老鼠的飲食，有可能促進一種細菌菌株的植入。研究人員還表示，通過校準每隻小鼠的水或食物中特定碳水化合物的含量，可以控制腸道細菌的生長量。

「微生物學和免疫學副教授Justin Sonnenburg博士說：」在我們頭幾年的生活中，我們都被賦予了一種在混亂中聚集的微生物群落。「雖然我們在整個生命過程中不斷獲得新的菌株，但這次收購是一個糟糕的協調和不明確的過程。這項研究表明，可以有意識地重塑我們的微生物群，以增強健康和抗擊疾病。」

描述這項研究的論文將在5月9日在線發表在Nature上。Sonnenburg是高級作者。前研究生Elizabeth Shepherd博士是第一作者。

給細菌一條腿

益生菌這一新興領域 - 活生生的，推測是健康的細菌培養物，天然存在於食物中，例如酸奶中或包含在非處方口服補充劑中 - 是公眾對腸道細菌重要性日益增長的認識的一個例子。然而，即使你不吃益生菌或吃酸奶，但我們每個人都會不知不覺地在我們的整個生活過程中消耗低水平的腸道適應性微生物。但是，不管來源如何，不知道是什麼導致一種菌株相對於另一種菌株成功。許多人很快通過我們的消化道，卻沒有在我們的腸道地毯中立足。

Sonnenburg和他的同事們想知道，飲食的促進作用是否會使腸道微生物群落狂野西部的特定細菌菌株出現上升趨勢。為了進行調查，他們跋涉到聖何塞廢水處理設施，尋找類桿菌的成員 - 人類腸道微生物群中最顯著的屬 - 專門尋找能夠消化美國飲食中相對罕見的成分的菌株：海藻被稱為nori用於壽司卷和其他日本食品。他們篩選了主要污水中收集的細菌，以便能夠使用紫菜中發現的稱為卟啉的碳水化合物。

Sonnenburg說：「那些允許細菌消化紫花苜蓿的基因在沒有海藻作為其飲食習慣的人類中非常罕見。」 「這使我們能夠測試我們是否可以通過創造一個特權利基來避開複雜生態系統的規則，通過允許它存在於沒有來自腸道內的30萬億其他微生物的競爭中而存在的特權利基，從而有利於單個微生物。」

一旦他們發現了擬桿菌的一種正常吞噬菌株，研究人員試圖將其引入三組實驗小鼠的每一組中。兩組小鼠的自己的腸道細菌被消除，並被來自兩名健康人類供體的天然存在的腸道細菌所取代，每個人都專門捐贈給一組或另一組。第三組小鼠含有腸道微生物群的常規小鼠特異性群落。

直接影響

研究人員發現，當小鼠飼餵典型的小鼠食物時，卟啉消化株能夠在兩組小鼠中植入不同且有限的程度; 有人類腸道細菌的一組小鼠完全拒絕了新菌株。然而，當小鼠餵食富含卟啉的飲食時，結果顯著不同：所有小鼠中的細菌在相似水平上強烈植入。此外，Shepherd發現她可以通過增加或減少攝入的動物的nori量來精確校準移植細菌的種群大小。

Sonnenburg說：「這個稀釋實驗的結果讓我們失望了。「飲食對細菌種群的直接影響非常明顯。」

除了表明它們可能有利於正常吞噬細菌菌株的植入和生長外，研究人員還進一步展示了能夠消化卟啉菌所必需的基因作為可以工程化到其他擬桿菌菌株中的單位存在，給他們相同的植入優勢。現在他們正在努力尋找其他賦予相似飲食能力的基因。

Sonnenburg說：「我們可以使用這些基因模塊開發一個龐大的工具包，使治療微生物治療成為現實。」 「紫菜消化基因和富含海藻的食物是第一對，但可能還有數百種，我們希望將這種簡單的範例擴展為一系列飲食成分和微生物。」

研究人員還設想開發具有殺菌開關和邏輯門的細菌，這將允許臨床醫師隨意開關細菌活動，或者當發生特定情況時。

Sonnenburg說：「過去10年來，腸道微生物不僅與我們的生物學的許多方面相關，而且它們也非常具有可塑性，這在過去10年變得非常明顯。「我們日益增長的操作能力正在改變精確健康的實施方式，患者即將開始癌症免疫治療的醫生可能會選擇使用已知可激活免疫系統的細菌株，相反，患者患有自身免疫性疾病的患者可能會受益於一組不同的微生物群，這些微生物群可以降低過度活躍的免疫反應，它們只是調節我們生理健康和疾病的一個非常有力的槓桿。「

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！