Отображение в реальном времени пищеварительного тракта рыбы связывает бактериальное соревнование, чтобы уничтожить движения

Издавание 26 июля 2016 в находящемся в открытом доступе журнале PLOS Biology, Университете Орегонских ученых использовало живого данио-рерио и 3D микроскопию, чтобы отследить взаимодействия между бактериями пищеварительного тракта в режиме реального времени, приводя к неожиданному открытию: механические сокращения, которые перемещают содержание через кишечник, являются жизненно важными водителями бактериального соревнования.«Новые результаты могли помочь улучшить такие усилия и вести новое лечение болезней желудочно-кишечной системы», сказал Рэгувир Партэсарати, преподаватель физики и соответствующий автор газеты. «Это исследование показывает, что физическая среда и деятельность кишечника хозяина могут быть главным детерминантом бактериального состава пищеварительного тракта – идея, что мы думаем, должен очень обычно влиять, как мы занимаемся проблемами здоровья и болезни».Первоначально, исследователи использовали стандарт не основанные на отображении методы, чтобы узнать, что два бактериальных уроженца разновидностей данио-рерио – Aeromonas veronii и Вибрион cholerae – показывают весьма различное изобилие в личиночном пищеварительном тракте данио-рерио. Когда данио-рерио, кишечник которого был сначала колонизирован Aeromonas, был представлен Вибриону, население Aeromonas было малочисленным и переменным.

Обычная интерпретация, Партэсарати сказал, укажет на сокращение темпа роста Аеромонаса в присутствии Вибриона, но исследователи решили вырыть глубже.Чтобы искать механизм, исследователи обратились к микроскопии флюоресценции легкого листа – техника, которая позволяет быстрое, 3D отображение с высоким разрешением.

Используя настроенную установку, развитую ранее в лаборатории Партэсарати, личинки данио-рерио, содержащие две бактериальных разновидности, были изображены каждые 20 минут в течение 14 часов, позволяя исследователям точно нанести на карту бактериальное население в пищеварительном тракте.Это показало внезапные, резкие спады в населении Aeromonas, зависящем от присутствия Вибриона, сопровождаемого восстановлением к нормальным темпам роста. Крах населения Aeromonas, исследователи нашли, связан с перистальтикой – ритмичное сокращение и расслабление пищеварительного тракта.

Две бактериальных разновидности реагировали по-другому на движения кишечника. Вибрион «распространение как рой пчел», сказал Партэсарати, «и были невозмутимы перистальтикой, в то время как Aeromonas соединил в особенности местоположения, которые привели к их изгнанию».

Чтобы подтвердить связь, исследователи исследовали две бактериальных разновидности у данио-рерио, несущего мутацию, которая приводит к потере энтеральной нервной системы, подобной мозгу сети в оболочке ткани желудочно-кишечного тракта, который организует перистальтику. В отсутствие перистальтики бактерии сосуществовали без соревнования.

В людях эта мутация типична для пациентов с болезнью Хиршспранга, врожденным дефектом, который затрагивает нервные клетки в толстой кишке и мышцах, вовлеченных в перистальтику. Обычно замечаемый в младенцах вскоре после рождения, это приводит к пойманным в ловушку фекалиям, инфекции и проблемам с кишечником. «Результаты открывают новое окно на проблемах, происходящих в пациентах с проблематичной перистальтикой», сказала соавтор Джудит С. Эйсен. «Наша работа обеспечивает новое понимание этих типов взаимодействий микроба хозяина и может также вызвать новое мышление о терапевтических подходах для человеческой болезни».

Другой соавтор, Карен Гиллемин, указала, что «приблизительно 30 процентов пациентов [Hirschsprung] развивают то, что называют Hirschsprung-связанным энтероколитом, который является воспламенением двоеточия и, вероятно, будет последствием этого измененного микробиома. Наша работа обеспечивает новое механистическое понимание в том, что могло вызывать воспаление».


Блог обо всем