Обычная пища изменяет кишечные бактерии, воздействуя на вирусы

Группа исследователей приблизила идею пищи как лекарства на один шаг ближе. Они определили некоторые общие продукты питания, которые изменяют наш микробиом.

В современной науке пища и кишечные бактерии являются двумя темами, которые, как гарантируют, вызывают интерес и дебаты. Оба, конечно, взаимосвязаны, и новое исследование фокусируется на некоторых тонкостях этих отношений.

Отсутствие здоровой популяции кишечных бактерий ставит под угрозу наше здоровье; То же самое верно, когда мы не едим здоровую диету. Тем не менее, ученые не совсем понимают точное влияние конкретных продуктов на кишечные бактерии.

Этот пробел в знаниях объясняется, в частности, невероятной сложностью микробиома. Одним из факторов, который мутит воду, являются бактериофаги, или, если коротко, фаги.

Обычная пища изменяет кишечные бактерии, воздействуя на вирусы

Фаг

Фаги – это вирусы, которые атакуют только бактерии. В кишечнике эти вирусы превосходят по численности головокружительные кишечные бактерии.

Каждый фаг атакует только определенный тип бактерий, что означает, что он может влиять на уровень кишечных бактерий. Фаги нуждаются в бактериях, чтобы жить, поэтому, если бактерии отсутствуют, фаги не могут выжить.

Это означает, что любая пища, которая влияет на фаги, может влиять на бактерии кишечника и наоборот. Например, если популяция одного типа фагов увеличивается, бактерии, которые они потребляют, истощатся, потенциально создавая пространство для размножения других видов бактерий.

Таким образом, вирусы могут влиять на общий микробиом – обрезая один вид, они дают место для заполнения другим видам.

Переключение с профага

Большинство фагов в кишечнике присутствуют в бездействующей форме – их ДНК интегрирована в геном бактерии. В этой форме их называют пророчествами.

Ученые определили определенные соединения, которые заставляют профагов возвращаться в свою активную форму. Когда это происходит, сотни новых фагов вырываются из бактериальной клетки, убивая хозяина и нападая на другие бактерии; Эти соединения включают соевый соус, никотин и некоторые антибиотики, такие как ципрофлоксацин. На сегодняшний день список фаг-промотирующих соединений сравнительно короткий.

Важно выяснить, какие химические вещества способствуют активности фага. Поскольку фаги атакуют и убивают бактерии, если мы понимаем, как ими манипулировать, они могут действовать как мощные природные антибиотики.

Недавнее исследование направлено на расширение списка соединений, которые вызывают активность фага. Ученые из государственного университета Сан-Диего, Калифорния, опубликовали свои выводы в журнале Gut Microbes. Они надеются, что их результаты представят «возможность использования диеты для преднамеренного изменения микробиома кишечника человека посредством индукции профагов».

«Мы могли бы на самом деле справиться с определенными условиями путем корректировки продуктов, которые мы потребляем, что повлияет на разнообразие микроорганизмов, что, в свою очередь, повлияет на здоровье и болезни».

– Научный сотрудник Лэнс Болинг

Чтобы исследовать, исследователи выбрали широкий спектр соединений, которые могут влиять на активность фагов. Они выбрали ряд бактерий из двух типов, которые распространены в кишечнике: Bacteroidetes и Firmicutes. Они включали как полезные, так и патогенные штаммы бактерий.

Из 117 пищевых соединений они сократили свои поиски до 28. Исследователи наблюдали рост бактерий в присутствии каждого конкретного соединения; они также наблюдали его рост без соединения в качестве контроля. Затем они использовали проточную цитометрию, процесс, который достаточно чувствителен для обнаружения невообразимо мелких вирусных частиц.

Какие продукты влияют на фаги?

Из 28 кандидатов 11 соединений продуцировали уровни вирусных частиц со скоростью, превышающей контроль, что означает, что они влияли на активность фага.

Некоторые из наиболее значительных повышений фагов произошли в присутствии гвоздики, прополиса (соединение, производимое пчелами), uva ursi (также известный как kinnikinnick или толокнянка) и аспартам.

Самым мощным индуктором профагов была стевия, которая является заменителем сахара растительного происхождения. У некоторых видов штаммов бактерий стевия увеличила количество вирусных частиц более чем на 400%.

И наоборот, некоторые продукты снижают количество вирусных частиц; в частности, к ним относятся ревень, фернет (тип итальянского ликера), кофе и орегано.

Чтобы усложнить ситуацию, некоторые соединения усиливали активность фагов, связанных с некоторыми бактериями, но снижали активность фагов, связанных с другими; Эти соединения включают зубную пасту, экстракт семян грейпфрута и гранат.

По словам авторов, одним из наиболее сильнодействующих антибактериальных продуктов был острый соус табаско, который «уменьшал рост всех трех видов [желудочно-кишечного тракта], за исключением оппортунистического патогена P. aeruginosa , в среднем на 92%».

Табаско содержит уксус, но когда они тестировали только уксус, он только уменьшал рост бактерий на 71%. Они считают, что капсаицин – острое соединение в чили – может объяснить дополнительные антибактериальные свойства. Однако в экспериментах с табаско вирусные частицы не обнаружены, поэтому фаги вряд ли будут вовлечены.

Будущее

Эти выводы важны. Ученые теперь знают, что микробиом может влиять на наше физическое и психическое здоровье; это может также вызвать воспаление и увеличить риск рака. Если ученые могут выработать способы изменения микробиома особым образом, они теоретически могут устранить или уменьшить эти риски.

Как объясняет один из авторов, Форест Ровер, «способность убивать определенные бактерии, не затрагивая других, делает эти соединения очень интересными».

Разумеется, новый список соединений отнюдь не является исчерпывающим, как говорит Ровер, «возможно, существуют тысячи соединений, которые были бы полезны для уничтожения нежелательных бактерий».

Авторы надеются, что ученые продолжат в том же духе. Они также объясняют, что ученым нужно будет попытаться выяснить молекулярные механизмы, которые переключают фаг с неактивности на активность.