Microbiome Digest - Bik válogatásai

Az MD csapat napi tudományos összefoglalása a tudományos mikrobiómákról. Elisabeth Bik, mikrobiológiai és tudományos integritási tanácsadó alapította. Twitter: @microbiomdigest

A mai Digest beszámol arról, hogy a különböző típusú dohánytermékek szájüregi mikrobiális dysbiosist okozhatnak, a széklet mikrobiom transzplantációjának frissítése, valamint a bél mikrobiota nyugatiasodásának és evolúciójának feltárása. Élvezd az olvasást!

Általános mikrobiológia

Emberi orális mikrobiom

Emberi légúti mikrobiom

Emberi bél mikrobiómája

** Felülvizsgálat: A széklet mikrobiota transzplantációja: A GI és a májbetegség kezelésének jelenlegi állapota - Byron P.Vaughn et al. - Klinikai gasztroenterológia és hepatológia

Állatkísérletek

Gyógygomba-kiegészítők Alter Chicken Intestin Microbiome - Janelle Robinson et al. - International Journal of Medicinal Mushrooms

Állati mikrobiom

Élelmiszer mikrobiológia

Növényi, gyökér- és talajmikrobiom

Fágok és vírusok

Bioinformatika

Mikrobák a hírekben

A mikrobiota kimerülése elmozdítja a kolonocita szubsztrát kihasználtságát

Táplált állapotban a glükóz a fő üzemanyag a test legtöbb sejttípusához. Ezzel szemben a vastagbél hámsejtjei vagy kolonocitái a butirátot használják fő energiaforrásként. A butirát egyike a rövid szénláncú zsírsavaknak (SCFA-k), a mikrobiális metabolitok egy csoportja, amely az étrendi rostok bélben történő mikrobiális fermentációjával keletkezik. Amikor a bél mikrobiota kimerült, például csíra mentes (GF) egerekben, a butirátszint és más SCFA-k együtt csökkennek, ami arra készteti az „éhező” vastagbélsejteket, hogy a szubsztrát-felhasználásukat alternatív üzemanyagra, például glükózra helyezzék.

A glükóz oxidatív metabolizmuson megy keresztül a sejtekben, hogy energiát termeljen. Ezzel szemben a korai ex vivo kísérletek radioaktív nyomjelzőket alkalmazó patkányok izolált kolonocitáiban történő szubsztrát-felhasználás vizsgálatával azt mutatták, hogy a vastagbél kb. 80% -a inkább kolonocitákban alakul át laktáttá [1]. Később Donohoe és munkatársai azt találták, hogy a GF egerekből származó vastagbélsejtek kb. Négyszer nagyobb laktátszint, mint a hagyományosan nevelt egerekben a glükóz anaerob glikolízisén keresztül [2]. A laktáttermelés azonban nem energiát kifizetődő folyamat, és csak 2-4 ATP-t eredményez, szemben a glükóz oxidatív foszforilezéséből származó 36 ATP-vel. Így a szerzők arra a következtetésre jutottak, hogy a szubsztrát kihasználtságának elmozdulása ellenére a GF egerekben a vastagbélsejtek energiahiányos állapotban maradnak [2].

A Nature Communications által közelmúltban megjelent cikkben, Zarrinpar et al. [3], ahol a bél mikrobiotáját (és a butirátot!) 4 hét alatt többszörös antibiotikum alkalmazásával kimerítették. A szerzők azt találták, hogy a vakbélszövet alternatív üzemanyagként glükózt használ butirát nélkül, és hogy a glikolízis útjában lévő 10 enzimből 8 expressziós szintjét az antibiotikum vakbélben szabályozták - összehasonlítva a vivőanyaggal kezelt egerekkel. Végül feltételezik, hogy a vakbél szubsztrát-felhasználásának elmozdulása következtében a bél glükóz-mosogatóvá válik, amely az antibiotikummal kezelt egerek glükóz-anyagcseréjének általános javulását jelentheti [3].

Talán alaposabb vizsgálatot igényel ez a spekuláció. Igaz, hogy a kolonociták elsődleges tüzelőanyagként a butirátot használják; a butirátot azonban nem külön-külön szintetizálják. A bélmikrobiota SCFA-kat termel, amelyek acetátot, propionátot és butirátot tartalmaznak. Kimutatták, hogy a vastagbélsejtek más SCFA-kat, például acetátot részesítenek előnyben a glükóz helyett [4], valószínűleg azért, mert a glükóz anaerob glikolízise nem hoz elegendő energiát. Zarrinpar és munkatársai cikkében az acetát redukciójának tendenciája figyelhető meg az antibiotikumokban - a vivőanyaggal kezelt egerekhez képest -, de nem volt kimerülve a butiráttal azonos szintre [3]. Másodszor, a kolonocita szubsztrát felhasználásának eltolódása a butirátról a glükózra szintén megfigyelhető a gyulladásos bélbetegség és a DSS colitis modellben. Ennek a jelek szerint a butirát felvételének megváltozása következik be, és így a vastagbélsejtek hasznosítják a glükózt, ami nagy mennyiségű laktát felhalmozódást eredményez a sejtekben [5]. Az IBS-ben szenvedő betegek azonban hajlamosabbak a glükóz intolerancia kialakulására, mint az egészséges emberek.

A szubsztrát hasznosulásának vizsgálata a vakbélben/vastagbélsejtekben összetett. Igaz, hogy az izolált vastagbélsejtek nem tükrözik az in vivo forgatókönyvet. A transzkripptikus adatokat (amelyek a glikolitikus enzimek fokozott expresszióját mutatják az antibiotikummal kezelt egerek bélszövetében) azonban valószínűleg enzimaktivitás mérésekkel és nyomjelző vizsgálatokkal kell alátámasztani, hogy megértsük azok hatását az általános anyagcserére.

1. Ardawi, M.S. és E.A. Newsholme, Üzemanyag-felhasználás patkány vastagbélsejtjeiben. Biochem J, 1985. 231(3): p. 713-9.

2. Donohoe, D. R. és mtsai., A glükóz metabolizmusának mikrobiális szabályozása és a sejtciklus progressziója emlős vastagbélsejtekben. PLoS One, 2012. 7(9): p. e46589.

3. Zarrinpar, A. és mtsai., Az antibiotikumok által kiváltott mikrobiómák kimerülése megváltoztatja az anyagcsere homeosztázisát a béljelzés és a vastagbél anyagcseréjének befolyásolásával. Nat Commun, 2018. 9.(1): p. 2872.

4. Clausen, M. R. és P. B. Mortensen, Kinetikai vizsgálatok a rövid láncú zsírsavak és a glükóz metabolizmusáról izolált patkány vastagbélsejtekben. Gasztroenterológia, 1994. 106.(2): p. 423-32.

5. Thibault, R. és mtsai., A vastagbél nyálkahártyájának butirát-felhasználása gyulladásos bélbetegségekben: transzporthiány. Bélgyulladás, 2010. 16.(4): p. 684-95.

A mai összefoglaló egy XVIII. Századi múmia (Krásna Hôrka, Szlovákia) mikrobiomjait tartalmazza, egy érdekes kezdeményezés Belgiumból (Disbiome, a mikrobiota-betegség társulások adatbázisa), a Kamagata labor izgalmas hírei a környezeti minták jobb tenyésztéséről, ígéretes eredmények bélbaktériumok melléktermékei, amelyek védenek a Salmonella és még sok más ellen. Jó olvasást!