Ранние кишечные бактерии формируют кишечную экосистему
Новое исследование Университета Небраски-Линкольна показывает, что бактерии, которые первыми попадают в кишечник, могут оказать долгосрочное влияние.
Исследование предполагает, что порядок, в котором бактериальные виды осваивают незанятую территорию кишечника, может сформировать кишечную экосистему на всю жизнь, потенциально влияя на вероятность определенных исходов для здоровья.
Эксперименты показали, что виды, получившие ранний доступ к кишечнику стерильных мышей (до того, как "лучшие участки" были заняты другими), обычно этим пользовались. В течение нескольких месяцев биоразнообразие формирующихся кишечных экосистем часто начинало доминировать или, по крайней мере, напоминать виды, которые попали туда первыми.
"Эти ранние колонизаторы, даже когда они не сохранялись, влияли на траекторию формирования конечного состава сообщества", — сказала соавтор исследования Аманда Реймер-Тайт. "Эти ранние события воздействия могут иметь долгосрочные последствия для того, как собирается сообщество".
Известно, что на экосистему кишечника влияют множество факторов: диета, генетика и окружающая среда. Однако в совокупности они объясняют менее 30% вариаций в кишечных сообществах, которые уникальны, как отпечатки пальцев, уже с раннего возраста.
Состав бактериальных сообществ может влиять на риск развития хронических заболеваний: от ожирения и диабета 2 типа до болезней сердца и неврологических расстройств.
Если первые жители кишечника действительно влияют на то, кто придет, останется и уйдет, то факторы раннего возраста, которые могут способствовать появлению этих микробов — кесарево сечение, антибиотики, детская смесь — могут иметь серьезные последствия для здоровья спустя годы.
"Мы сделали еще один шаг в этом направлении", — сказал соавтор Эндрю Бенсон.
Эксперименты и результаты
Команда получила образцы фекалий мышей, чьи недавние предки жили в дикой природе Франции и Шотландии.
- В первом эксперименте мышатам в стерильных условиях давали бактериальные сообщества из этих образцов в разном порядке.
- Около 100 видов бактерий были уникальны для каждого места, еще 200 видов присутствовали в обоих.
- Шотландские виды имели измеримо лучшую выживаемость, когда они получали право первого выбора, а не вынуждены были вторгаться на территории, занятые французскими видами.
- Уже через 78 дней состав бактериального сообщества в кишечнике мыши, как правило, был более похож на то сообщество (французское или шотландское), которое было введено первым.
Результаты показывают, что эволюционно более приспособленные бактерии (в данном случае французские) могут преодолеть преимущество "домашнего поля". Однако менее приспособленные виды имеют больше шансов компенсировать свои слабости, если им дадут возможность укрепиться.
Во втором эксперименте тестировали группу всего из четырех штаммов бактерий.
- Два из четырех штаммов выжили в течение 78-дневного испытания только тогда, когда попали в кишечник до вторжения французских и шотландских сообществ.
- Два других штамма процветали независимо от времени прибытия.
- Два "зависимых от времени" штамма имели генетическое сходство с членами более крупных бактериальных сообществ, что указывает на конкуренцию за одни и те же ресурсы и экологические ниши.
Преимущество первого хода могло дать этим двум штаммам необходимое преимущество для выживания, но, по-видимому, им не хватило "приспособленности", чтобы преодолеть недостаток опоздания.
"Это зависит от того, когда вы приходите в спортзал и какой тип упражнений хотите делать", — сказал Бенсон. "Если вы первым попадете туда, у вас будет весь зал (для себя), и вы сможете взять все, что захотите".