Làm thế nào và tại sao cơ thể chúng ta bỏ đói vi khuẩn đường ruột
Vi khuẩn có nguồn cung cấp chất dinh dưỡng không giới hạn trong ruột không? Trước đây, các nhà khoa học có xu hướng tin rằng ruột là một loại thiên đường cho những vi sinh vật này; nhưng, hóa ra, giả định đó không chính xác - đó là một tin tốt cho chúng tôi.
Theo nghiên cứu gần đây, cơ thể chúng ta có thể chứa nhiều vi khuẩn hơn chúng ta tưởng tượng.
Trên thực tế, ít nhất một nửa số tế bào trong cơ thể là vi sinh vật, và một số lượng đáng kể trong số này nằm trong ruột của chúng ta.
Chúng ta có mối quan hệ cộng sinh với vi khuẩn của chúng ta. Những vi sinh vật này có ảnh hưởng mạnh mẽ đến tình trạng sức khỏe tổng thể của chúng ta - cả về thể chất và tinh thần.
Tuy nhiên, vi khuẩn cũng phụ thuộc vào cơ thể chúng ta để kiếm ăn, sống và phát triển, và hóa ra là cơ thể chúng ta khá giỏi trong việc kiểm soát các vi sinh vật này.
Làm thế nào điều này xảy ra? Bằng cách kiểm soát số lượng chất dinh dưỡng mà vi sinh vật có thể tiếp cận. Đây là kết quả một nghiên cứu mới được thực hiện bởi các nhà khoa học từ Trường Y Đại học Duke ở Durham, NC, đã phát hiện ra.
“Dường như có một trật tự mổ tự nhiên đối với vi khuẩn và chúng ta. Theo một cách nào đó, không có gì đáng ngạc nhiên khi chúng tôi, người dẫn chương trình, nên nắm giữ nhiều thẻ hơn, ”đồng tác giả nghiên cứu Lawrence A. David, Ph.D.
Điều này mâu thuẫn với những ý tưởng trước đây về hệ vi sinh vật đường ruột của con người, vốn coi nó như một môi trường “nơi có nguồn thực phẩm và tài nguyên dồi dào tràn vào, như Nhà máy sô cô la của Willy Wonka,” như David nói.
David và các đồng nghiệp báo cáo những phát hiện của họ trong bài nghiên cứu xuất hiện trên tạp chí Vi sinh vật tự nhiên.
Lợi ích của đường ruột đối với vi khuẩn
Tiền đề cho nghiên cứu này bắt nguồn từ Aspen Reese, người hiện đang làm việc tại Đại học Harvard ở Cambridge, MA, trong khi cô ấy đã đăng ký với tư cách là Tiến sĩ. ứng cử viên tại Đại học Duke.
Nhờ kiến thức nền tảng về sinh thái học, Reece đã nghĩ ra vi khuẩn đường ruột trong bối cảnh cạnh tranh tự nhiên về tài nguyên. Cô cho rằng trong hầu hết tất cả các hệ sinh thái, cư dân có xu hướng cạnh tranh nhau vì nguồn tài nguyên hạn chế.
Vì vậy, cô tự hỏi liệu nó có thể giống nhau đối với các cư dân đường ruột của vi sinh vật hay không. Bà lý giải thêm, vi khuẩn trong các vùng nước bị hạn chế do khả năng tiếp cận hạn chế với các chất dinh dưỡng như nitơ hoặc phốt pho. Nitơ cũng có sẵn với một lượng hạn chế trong ruột?
Để tìm câu trả lời cho câu hỏi này, Reese và các đồng nghiệp đã nghiên cứu các mẫu phân mà họ thu thập được từ nhiều loài động vật và con người. Họ đã nghiên cứu phân của ngựa vằn, hươu cao cổ, voi, cừu và ngựa, để đặt tên cho một số ít. Các mẫu phân người được lấy từ các tình nguyện viên ở Bắc Carolina.
Kết quả phân tích của Reese và các đồng nghiệp cho thấy vi khuẩn được giữ trong một sợi dây ngắn trong ruột người: chúng có khả năng tiếp cận với khoảng 1 nguyên tử nitơ trên mỗi 10 nguyên tử cacbon. Con số này ít hơn nhiều so với những gì vi khuẩn sống tự do nhận được: trung bình cứ 4 nguyên tử cacbon thì có 1 nguyên tử nitơ.
Trên thực tế, để xác nhận rằng mức nitơ giới hạn trong môi trường đã kiểm soát “sự tự do” của vi khuẩn, các nhà nghiên cứu đã tiến hành một thí nghiệm trên chuột. Họ cho chuột ăn thức ăn giàu protein, vì chúng có hàm lượng nitơ cao.
Các nhà nghiên cứu cho chuột ăn càng nhiều protein thì số lượng vi khuẩn đường ruột càng tăng. Hơn nữa, khi Reese tiêm nitơ cho những con vật, cô ấy nhận thấy rằng một phần nitơ đã đến được với vi khuẩn đường ruột.
Cô giải thích rằng điều này cho thấy động vật có vú vật chủ có thể tiết ra nitơ thông qua các tế bào lót trong ruột của nó để nuôi vi khuẩn.
David nói: “Những phát hiện của chúng tôi,“ ủng hộ ý tưởng rằng chúng tôi đã phát triển một cách để giữ vi khuẩn của chúng tôi trên dây xích bằng cách để chúng đói nitơ. ”
Tạo sự cân bằng tinh tế
David giải thích rằng điều này “cũng giải thích tại sao chế độ ăn phương Tây có thể không tốt cho chúng ta. Khi con người ăn quá nhiều protein, nó sẽ làm suy giảm khả năng hấp thụ nitơ đó của vật chủ trong ruột non và nhiều hơn nữa nó sẽ tìm đường đến ruột già, loại bỏ khả năng kiểm soát cộng đồng vi sinh vật của chúng ta ”.
“Có thể dễ dàng hơn,” Reese nói, “tưởng tượng rằng ruột ít 'có màu đỏ của răng và móng' hơn các bộ phận khác của tự nhiên, bởi vì hệ vi sinh vật có thể rất có lợi cho con người," nhận xét về ý tưởng trước đó cho rằng ruột là nơi ẩn náu của vi khuẩn.
“Nhưng vi khuẩn là những sinh vật đơn lẻ, chỉ cố gắng đi qua - và chỉ có rất nhiều thức ăn để đi xung quanh,” cô lưu ý.
Tuy nhiên, các nhà khoa học cũng đi sâu vào sự nguy hiểm của việc cố gắng kiểm soát vi khuẩn bằng cách chống lại chúng bằng thuốc kháng sinh. Để làm như vậy, họ lại tiến hành một thí nghiệm trên chuột, kết quả được họ công bố trên tạp chí eLife đầu năm nay.
Là một phần của nghiên cứu đó, các nhà khoa học đã sử dụng thuốc kháng sinh cho 10 con chuột trong khoảng thời gian 5 ngày, và họ thu thập các mẫu phân - mà họ đã phân tích - hàng ngày từ các con vật.
Thí nghiệm này đã chứng minh rằng, trong trường hợp không có vi khuẩn “ăn” chúng, các chất như nitrat hoặc sulfat sẽ tích tụ quá mức trong ruột.
Khi họ ngừng cho chuột ăn thuốc kháng sinh, ruột của chúng thiết lập lại sự cân bằng vi sinh vật; mặc dù, Reese giải thích, “Chúng tôi không thực sự biết số lượng vi khuẩn‘ phù hợp ’cần có trong ruột là bao nhiêu”.
“Chắc chắn số không là quá ít, và chỉ chứa đầy vi khuẩn sẽ là quá nhiều,” cô tiếp tục. Ngoài ra, mặc dù chuột có thể phục hồi khá dễ dàng ngay cả sau khi tiếp xúc tích cực với thuốc diệt vi khuẩn, nhưng đối với con người thì không giống như vậy, David giải thích.
Tầm quan trọng của cạnh tranh
Đó là bởi vì, một phần, các loài gặm nhấm bắt được một số vi khuẩn nhất định bằng cách ăn phân của nhau. David lưu ý, "Mọi người có thể sẽ không muốn làm điều đó."
Các nhà nghiên cứu cảnh báo khi hệ vi sinh vật của một người bị mất ổn định, điều này thực sự có thể cho phép các mầm bệnh dễ dàng nắm giữ hơn.
“Thông thường, mầm bệnh sẽ rất khó xâm nhập vào ruột. Có hàng nghìn tỷ vi khuẩn khác mà chúng phải tiêu diệt để tồn tại. Nhưng nếu chúng ta đột ngột loại bỏ sự cạnh tranh tài nguyên của vi sinh vật, chúng ta sẽ mất kiểm soát và vi khuẩn xấu gây ra những căn bệnh khó chịu […] sẽ có một con đường rõ ràng hơn ”.
Tiến sĩ Lawrence A David
Có thể có một cách để giúp duy trì sự cân bằng vi khuẩn tinh vi, các tác giả lưu ý. Hiện tại, nhóm đang xem xét cách thức ăn kiêng - đặc biệt là sự hiện diện của prebiotics và probiotics - có thể góp phần vào sức khỏe đường ruột.
Reese nói: “Qua lịch sử tiến hóa, cơ thể chúng ta đã có cơ hội nhận ra điều này và xây dựng hệ thống để kiểm soát hệ vi sinh vật.
“Nhưng với tư cách là các nhà nghiên cứu sống trong kỷ nguyên hiện đại, tôi nghĩ rằng chúng tôi vẫn đang cố gắng tìm hiểu giá trị phù hợp ở giữa là gì và làm thế nào để giữ chúng tôi ở đó,” cô nói thêm.
