细菌作为肠道的起搏器
消化道的自发性收缩在几乎所有动物中起重要作用,并确保健康的肠功能。从简单的无脊椎动物到人类,总是存在类似的运动模式,通过这些模式,肌肉的节律性收缩促进肠内容物的运输和混合。这些收缩称为蠕动,对消化过程至关重要。随着消化道的各种疾病,例如人类的严重炎症性肠病,正常蠕动受到破坏。迄今为止,很少有研究探讨控制这些收缩的潜在因素。现在,这是第一次,科学家们在最新一期的科学报告中公布了他们昨天的结果 - 来自淡水息肉Hydra的例子。
肌肉组织正常自发收缩的触发因素是所谓的神经系统起搏细胞。在特定的节奏和没有任何外部刺激的情况下,它们发出电脉冲,最终到达肠壁的平滑肌,并使它们收缩。尽管这样的冲动本身发生,但是它们的频率和强度受到外部影响。“简单的淡水息肉Hydra的例子告诉我们,有机体的细菌定植会影响其消化腔的收缩。很可能是通过调节潜在的起搏器信号来实现的,”研究负责人Thomas Bosch教授说。和协作研究中心(CRC)1182“元生物的起源和功能”的发言人。与其他更复杂的生物体不同,Hydra在真正意义上没有肠道。它们简单的体腔除其他外还具有a的功能消化道;周围组织也表现出与更高度发达的肠相关的典型收缩。
为了了解淡水息肉如何调节肠蠕动,研究人员比较了典型细菌定植的正常Hydra和使用抗生素混合物完全去除微生物组的那些。相比之下,这些没有细菌定植的生物 - 也称为无菌息肉 - 表现出收缩减少约一半。与此同时,运动的节奏也被打乱了,收缩之间的一些休息时间要长得多。因此,Hydra中缺乏典型的微生物组会损害体腔中的蠕动运动。
在进一步的步骤中,科学家恢复了无菌生物体中的特定细菌定植。最初,他们将Hydra微生物组中发现的五种最常见的细菌物种分别引入无菌息肉。结果表明,这种单独的细菌定植对收缩的频率和时间没有明显影响。只有联合重新引入微生物组的五个主要代表才能使蠕动得到显着改善,尽管即便如此,收缩模式还没有完全正常化。有趣的是,由定植细菌产生的提取物具有类似的积极影响。
根据这些观察结果,基尔研究小组得出结论,只有天然的Hydra微生物组 - 以存在的细菌种类之间的平衡为特征 - 才能在蠕动中发挥重要的起搏器作用。他们发现,在这种情况下,细菌分泌的某些分子可以干预起搏细胞的控制机制。因此,细菌信号可对自发蠕动收缩的模式产生决定性影响。“我们能够首次证明,在我们的简单模型生物体中,微生物组在组织收缩的频率和时间方面具有不可或缺的功能,”博世强调说。
此外,进化上古老的模型生物Hydra的例子告诉我们,通过细菌共生对多细胞生物的重要过程的控制已经在生命进化的早期起源,博世继续说道。这些突破性的结果对于医学研究特别有希望:“生物体和微生物组之间在调节蠕动方面的合作的基本解释将在未来帮助我们理解由肠道运动中断引起的严重疾病的出现,”博世。
推荐内容
-
世界艾滋病日:阿拉伯世界的惊人趋势
在世界艾滋病日,翻领,礼服,T恤,实验室外套和连帽衫上的红丝带是与受艾滋病影响和艾滋病患者团结一致的有力象征。通过研究,公共卫生计
-
研究人员确定蛋白质靶标以阻止柑橘树病
佛罗里达大学的研究人员可能更接近于寻找一种治疗黄龙病或柑橘绿化的疾病,这种疾病一直在摧毁该州的柑橘树。在本周发表于美国微生物学...
-
植物在遗传水平上应对气候变化
气候变化可以影响从落基山脉的松树甲虫爆发到巴布亚新几内亚海平面上升的一切。面对瞬息万变的地球,植物和动物如果希望生存,就不得不...
-
生长四肢的基因代码
当胎儿发育时,细胞分裂和分化,基因表达,细胞 - 细胞信号传导和形态发生必须仔细协调,以正确的顺序和适当的时间发生。时间上的失败可
-
与阿尔茨海默氏症相关的基因为治疗提供了希望 没有副作用
研究人员确定了治疗阿尔茨海默病的新治疗靶点。虽然仍处于临床前阶段,但新方法可以避免影响其他治疗的功效和安全性问题。来自世界各地...
-
盲鼹鼠对极端的适应能力的新见解
一个团队对地下盲鼹鼠的基因组进行了测序,这是研究哺乳动物对地下生活压力的遗传适应性的优秀模型。鼹鼠,或Spalax galili,生活在地下洞
-
一种新的测序方法 用于检测与癌症相关的DNA修饰
路德维希癌症研究科学家在当前的Nature Biotechnology杂志上报道了一种新的改进方法,用于检测DNA的化学修饰。这些修饰或表观遗传标记有助
-
保护基因组研究中的机密性
全基因组关联研究寻找特定遗传变异与疾病发病率之间的联系,是许多现代生物医学研究的基础。但基因组信息数据库会带来隐私风险。从人们...
-
新发现的细胞爆发涉及细菌分泌和粘附
研究人员尚不清楚细菌是如何形成和释放某些细胞外组分参与细胞粘附和多细胞结构,这也有助于抗生素耐药性。然而,一项多国研究小组最近...
-
研究发现基因组数据库的增长会影响物种的准确性
有许多方法可以切割和切割基因组数据以识别一种细菌,或者至少找到它的近亲。但莱斯大学的一位计算机科学家表示,对基因组进行测序的快...