細菌作為腸道的起搏器
消化道的自發(fā)性收縮在幾乎所有動物中起重要作用，并確保健康的腸功能。從簡單的無脊椎動物到人類，總是存在類似的運動模式，通過這些模式，肌肉的節(jié)律性收縮促進腸內(nèi)容物的運輸和混合。這些收縮稱為蠕動，對消化過程至關(guān)重要。對于消化道的各種疾病，例如人類的嚴重炎癥性腸病，正常蠕動有破壞。迄今為止，很少有研究探討控制這些收縮的潛在因素?，F(xiàn)在，這是第一次，科學家在最新一期的科學報告中公布了他們昨天的結(jié)果 - 來自淡水息肉Hydra的例子。
肌肉組織正常自發(fā)收縮的觸發(fā)因素是所謂的神經(jīng)系統(tǒng)起搏細胞。在特定的節(jié)奏和沒有任何外部刺激的情況下，它們發(fā)出電脈沖，最終到達腸壁的平滑肌，并使它們收縮。盡管這樣的沖動本身發(fā)生，但是它們的頻率和強度受到外部影響。“簡單的淡水息肉Hydra的例子告訴我們，有機體的細菌定植會影響其消化腔的收縮。很可能是通過調(diào)節(jié)潛在的起搏器信號來實現(xiàn)的，”研究負責人Thomas Bosch教授說。和協(xié)作研究中心(CRC)1182“元生物的起源和功能”的發(fā)言人。與其他更復雜的生物體不同，Hydra在真正意義上沒有腸道。它們簡單的體腔除其他外還具有a的功能消化道 ; 周圍組織也表現(xiàn)出與更高度發(fā)達的腸相關(guān)的典型收縮。
為了了解淡水息肉如何調(diào)節(jié)腸蠕動，研究人員比較了典型細菌定植的正常Hydra 和使用抗生素混合物完全去除微生物組的那些。相比之下，這些沒有細菌定植的生物 - 也稱為無菌息肉 - 表現(xiàn)出收縮減少約一半。與此同時，運動的節(jié)奏被打亂了，收縮之間的一些斷裂要長得多。因此，Hydra中缺乏典型的微生物組會損害體腔中的蠕動運動。
在進一步的步驟中，科學家恢復了無菌生物體中的特定細菌定植。最初，他們將Hydra微生物組中發(fā)現(xiàn)的五種最常見的細菌物種分別引入無菌息肉。事實證明，這種單獨的細菌定植對收縮的頻率和時間沒有明顯影響。只有聯(lián)合重新引入微生物組的五個主要代表才能使蠕動得到顯著改善，盡管如此，收縮的模式還沒有完全正常化。有趣的是，由定植細菌產(chǎn)生的提取物具有類似的積極影響。
根據(jù)這些觀察結(jié)果，基爾研究小組得出的結(jié)論是，只有天然的Hydra微生物組 - 以存在的細菌種類之間的平衡為特征 - 才能在蠕動中發(fā)揮重要的起搏器作用。他們發(fā)現(xiàn)，在這種情況下，細菌分泌的某些分子可以干預(yù)起搏細胞的控制機制。因此，細菌信號可對自發(fā)蠕動收縮的模式產(chǎn)生決定性影響。“我們能夠首次證明，在我們的簡單模型生物體中，微生物組在組織收縮的頻率和時間方面具有不可或缺的功能，”博世強調(diào)說。
此外，進化上古老的模型生物Hydra的例子告訴我們，通過它們的細菌共生體控制多細胞生物的重要過程已經(jīng)在生命進化的早期起源，博世繼續(xù)說。這些突破性的結(jié)果對于醫(yī)學研究特別有希望：“生物體和微生物組之間在調(diào)節(jié)蠕動方面的合作的基本解釋將在未來幫助我們理解由腸道運動中斷引起的嚴重疾病的出現(xiàn)，”總結(jié)博世。
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