Ежедневен сборник от научни статии за микробиоми, от екипа на доктора. Основана от Елизабет Бик, консултант по микробиом и научна цялост. Twitter: @microbiomdigest

дебелото черво

Today’s Digest съдържа доклад, че различните видове тютюневи изделия могат да причинят орална микробна дисбиоза, актуализация на трансплантацията на фекални микробиоми и изследване на западното развитие и развитието на чревната микробиота. Наслади се на четенето!

Обща микробиология

Човешки орален микробиом

Човешки дихателен микробиом

Микробиом на човешките черва

** Преглед: Фекална трансплантация на микробиота: Съвременно състояние при лечение на стомашно-чревни и чернодробни заболявания - Байрън П. Вогн и сътр. - Клинична гастроентерология и хепатология

Експерименти с животни

Лекарствени гъби добавки Alter пилешки чревни микробиоми - Janelle Robinson et al. - Международен вестник за лечебните гъби

Животински микробиом

Хранителна микробиология

Микробиом на растения, корени и почви

Фаги и вируси

Биоинформатика

Микроби в новините

Изчерпването на микробиота променя използването на субстрата на колоноцитите

В нахранено състояние глюкозата е основното гориво за повечето видове клетки в тялото. За разлика от тях, епителните клетки на дебелото черво или колоноцитите използват бутират като техен основен енергиен източник. Бутиратът е една от късоверижните мастни киселини (SCFAs), клас микробни метаболити, произведени чрез микробна ферментация на диетични фибри в червата. Когато микробиотата на червата се изчерпи, като например при мишки без микроби (GF), нивата на бутират заедно с други SCFA намаляват, което кара „изгладнелите“ колоноцити да пренасочат използването на субстрата към алтернативно гориво, като глюкоза.

Глюкозата се подлага на окислителен метаболизъм в клетките, за да произвежда енергия. За разлика от това, ранните експерименти ex vivo, изучаващи използването на субстрат в изолирани колоноцити на плъхове с помощта на радиоактивни проследяващи вещества, разкриват, че около 80% от глюкозата по-скоро се превръща в лактат в колоноцитите [1]. По-късно Donohoe и сътр. Установяват, че колоноцитите от GF мишки произвеждат приблизително 4 пъти по-висок лактат в сравнение с конвенционално отгледани мишки чрез анаеробна гликолиза на глюкоза [2]. Производството на лактат обаче не е енергиен процес и дава само 2-4 ATP в сравнение с 36 ATP от окислително фосфорилиране на глюкозата. По този начин авторите заключават, че въпреки промяната в използването на субстрата, колоноцитите в GF мишките остават в енергийно недостатъчно състояние [2].

В скорошната статия, публикувана в Nature Communications от Zarrinpar et al. [3], където чревната микробиота (и бутират!) Е била изчерпана с помощта на многократно изследване на антибиотици в продължение на 4 седмици. Авторите установяват, че тъканите на сляпото черво използват глюкоза като алтернативно гориво в отсъствие на бутират и че нивата на експресия на 8 от 10 ензима в пътя на гликолиза са регулирани в цекума на антибиотици в сравнение с третирани с носител мишки. И накрая, те спекулират, че поради промяна в използването на субстрата в сляпото черво, червата се превръща в глюкозна мивка, която може да отчете цялостното подобрение на метаболизма на глюкозата при мишки, лекувани с антибиотици [3].

Може би тази спекулация се нуждае от по-внимателно разследване. Вярно е, че колоноцитите използват бутират като основно гориво; обаче бутиратът не се синтезира изолирано. Чревната микробиота произвежда SCFA, които включват ацетат, пропионат и бутират. Доказано е, че колоноцитите предпочитат други SCFA като ацетат пред глюкоза [4] вероятно защото анаеробната гликолиза на глюкозата не дава достатъчно енергия. В статията на Zarrinpar и сътр. Се наблюдава тенденция към намаляване на ацетата в антибиотици в сравнение с третирани с носител мишки, но той не е изчерпан до същото ниво като бутират [3]. На второ място, промяна в усвояването на колоноцитния субстрат от бутират към глюкоза се наблюдава и при възпалително заболяване на червата и DSS модел на колит. Показано е, че това се дължи на промяна в усвояването на бутират и по този начин колоноцитите използват глюкоза, което води до голямо количество натрупване на лактат в клетките [5]. Въпреки това, пациентите с IBS са по-склонни да развият непоносимост към глюкоза, отколкото здравите хора.

Изследването на използването на субстрата в цекума/колоноцитите е сложно. Вярно е, че изолираните колоноцити не отразяват in vivo сценария. Транскриптомните данни (показващи повишена експресия на гликолитични ензими в чревната тъкан на мишки, лекувани с антибиотици) вероятно трябва да бъдат подкрепени с измервания на ензимната активност и проследяващи проучвания, за да се разбере влиянието му върху общия метаболизъм.

1. Ardawi, M.S. и Е.А. Newsholme, Използване на гориво в колоноцити на плъхове. Biochem J, 1985. 231(3): стр. 713-9.

2. Donohoe, D.R., et al., Микробно регулиране на метаболизма на глюкозата и прогресията на клетъчния цикъл в колоноцитите на бозайници. PLoS One, 2012. 7(9): стр. e46589.

3. Zarrinpar, A., et al., Индуцираното от антибиотици изчерпване на микробиома променя метаболитната хомеостаза чрез въздействие върху чревната сигнализация и метаболизма на дебелото черво. Nat Commun, 2018. 9(1): стр. 2872.

4. Клаузен, М.Р. и П.Б. Мортенсен, Кинетични изследвания върху метаболизма на късоверижни мастни киселини и глюкоза от изолирани колоноцити на плъхове. Гастроентерология, 1994. 106(2): стр. 423-32.

5. Thibault, R., et al., Използване на бутират от лигавицата на дебелото черво при възпалителни заболявания на червата: транспортен дефицит. Възпаление на червата Dis, 2010. 16.(4): стр. 684-95.

Днешният сборник включва микробиомите на мумия от XVIII век (Krásna Hôrka, Словакия), интересна инициатива извън Белгия (Disbiome, база данни за асоциации на микробиотични болести), вълнуващи новини от лабораторията Kamagata за подобрено култивиране на проби от околната среда, обещаващи открития за чревни бактерии страничен продукт, който предпазва от салмонела, и много други. Приятно четене!