אשראי תמונה: פליקר

מדענים גילו כי מארחים מרעיבים את מחסני המזון המיקרוביים שלהם, ובעצם מכריחים את החיידקים במעיים שלנו לעשות את הצעתנו.

כל אחד מאיתנו הוא רק חצי אנושי. החצי השני הוא מיקרוביאלי. טריליוני נגיפים, פטריות, חיידקים ואורגניזמים מיקרוסקופיים אחרים מצפים את עורנו ומרפדים את האיברים החיוניים שלנו. אנו תלויים בקהילות המיקרוביאליות הללו בכדי לעכל מזון, לסנתז ויטמינים, לחזק את המערכת החיסונית ואף לשמור על בריאות הנפש.

הממצאים החדשים מצביעים על כך שהתזונה המודרנית ושימוש יתר באנטיביוטיקה עלולים לערער את עמדתנו כבעלי מפלגה מיטיבים, ולשים את הסיכויים לטובת החיידקים.

גן עדן תזונתי

"נראה שיש סדר מנקר טבעי לחיידקים ולנו", אומר לורנס א. דיוויד, פרופסור לגנטיקה מולקולרית ומיקרוביולוגיה בבית הספר לרפואה באוניברסיטת דיוק. "במובן מסוים זה לא מפתיע שאנחנו, המארח, שנחזיק יותר בכרטיסים."

בגרם יש יותר חיידקים במעיים מאשר בכל מערכת אקולוגית אחרת בעולם.

עם זאת, דייוויד אומר שההשקפה הרווחת של המיקרוביום, במיוחד במעיים, היא של גן עדן עשיר בחומרים מזינים "שם שופעים אוכל ומשאבים רבים, כמו מפעל השוקולד של ווילי וונקה." בגרם יש יותר חיידקים במעיים מאשר בכל מערכת אקולוגית אחרת בעולם.

בסך הכל שוקלים חיידקי המעיים האלה כשלושה קילוגרמים אצל אדם, בערך כמו הכבד או המוח. לכן אין זה מפתיע שמדענים רבים יאמינו שחיידקים אלה נמצאים בשפע כה רב כי המעיים הם סביבה מסבירת פנים ייחודית.

אך לאחרונה, כמה חוקרים הטילו ספק בתאוריה זו, כולל אספן ריס, מועמד לתואר שלישי במעבדתו של דייוויד שעבר לאחרונה להיות חוקר ראשי באוניברסיטת הרווארד.

כל מיני קקי

כאקולוג מיומן, ריס הבין שלמעשה בכל מערכת אקולוגית אחרת על פני כדור הארץ יש חברים המתחרים על משאבים. מדוע המעיים יהיו שונים? חומרים מזינים כמו חנקן או זרחן לרוב מגבילים חיידקים בנחלים או אגמים. ריס תהה אם חנקן הוא משאב מוגבל גם במעיים.

היא החליטה למדוד את רמות החנקן במיקרוביום המעיים. מכיוון שחיידקי מעיים חיים בקקי, פירוש הדבר היה איסוף דגימות צואה. בעזרת עמיתים, במיוחד רוב פרינגל באוניברסיטת פרינסטון, ריס הצליחה להשיג צואה מלמעלה מ- 30 סוגים שונים של יונקים, כולל זברות בר, ג'ירפות ופילים מקניה; צאן ביתי, בקר וסוסים מניו ג'רזי; ובני אדם מצפון קרוליינה.

היא טחנה את הדגימות וספרה את מספר אטומי החנקן והפחמן העומדים לרשות החיידקים.

"החיידקים הם אורגניזמים בודדים, רק מנסים להסתדר - ויש רק כל כך הרבה אוכל להסתובב."

ריס מצא כי לחיידקים במעי האנושי יש גישה לממוצע של אטום חנקן אחד בלבד על כל עשרה אטומי פחמן, בעוד שרוב החיידקים החיים החופשיים נהנים מתזונה המורכבת מחנקן אחד לכל ארבעה פחמנים.

כדי לוודא שרמות החנקן אכן יכולות לשמור על המיקרוביום, ריס האכילה עכברים גם בתזונה עשירה בחלבונים, שמטבע הדברים מכילה הרבה חנקן. כשהגדילה את כמות החלבון, מספר החיידקים במעיים של העכברים גדל פי עשרה.

רק מנסה להסתדר

יתרה מכך, כאשר היא הזריקה חנקן לזרם הדם של העכברים, חלק מאותו חנקן הגיע בסופו של דבר לחיידקי המעיים, דבר המצביע על כך שהמארח יכול להפריש חנקן דרך התאים המצפים את מעיו כדי להציל את החיידקים מרעב. הממצאים מופיעים ב מיקרוביולוגיה טבע.

"הממצאים שלנו תומכים ברעיון שפיתחנו דרך להחזיק את החיידקים ברצועה על ידי השארתם רעבים מחנקן", אומר דייוויד. "זה גם מסביר מדוע התזונה המערבית עשויה להיות גרועה עבורנו. כשאנשים אוכלים יותר מדי חלבון, זה מבולבל ביכולתו של המארח לספוג את החנקן במעי הדק, ויותר מכך בסופו של דבר עושה את דרכו למעי הגס, מבטל את היכולת שלנו לשלוט בקהילות המיקרוביאליות שלנו. "

המצב אנלוגי למה שקוראים אקולוגים להידרדרות, תופעה הנגרמת כאשר דשן בורח לבריכות או אגמים, מעלה את ריכוזי החנקן או הזרחן של המים וממריץ את הגידול המוגזם של אצות, או פריחת אצות.

"יכול להיות קל יותר לדמיין שהמעי פחות 'אדום בשן ובטופר' מאשר בחלקים אחרים של הטבע, מכיוון שהמיקרוביוטה יכולה להועיל כל כך לבני אדם", אומר ריס, שהוא בחור זוטר באגודת הרווארד. . "אבל החיידקים הם אורגניזמים בודדים, רק מנסים להסתדר - ויש רק כל כך הרבה אוכל להסתובב."

מה המספר הנכון?

אם התיאוריה מתקיימת שמארחים אנושיים מאבדים שליטה בתחתונים המיקרוביאליים שלנו, זה אולי נראה כאילו שימוש באנטיביוטיקה כדי למחוק אוכלוסיות שלמות של חיידקים תהיה דרך נהדרת להראות להם מי הבוס. אך מחקר אחר של ריס ודייוויד מצביע על כך שטקטיקה אינה מומלצת.

הצוות העניק לעשרה עכברים טיפול של חמישה ימים באנטיביוטיקה דרך הפה וניתח את דגימות הצואה שלהם מדי יום. ממצאי המחקר פורסמו ביוני ב eLife, הראה שרבים ממקורות האנרגיה החיידקים מסתמכים עליהם - כמו הכימיקלים חנקתי או סולפט - החלו להצטבר ככל שהחיידקים התדלדלו.

"אין לנו ממש תחושה מהו המספר 'הנכון' של החיידקים במעיים. אין ספק שאפס הוא מעט מדי, ולהיות מלא בחיידקים בלבד יהיה יותר מדי. "

זמן קצר לאחר סיום מהלך האנטיביוטיקה, הסביבה הכימית במעי העכברים חזרה לסטטוס קוו והמיקרובים החלו לפרוח שוב.

"אין לנו ממש תחושה מהו המספר 'הנכון' של החיידקים במעיים," אומר ריס. "בהחלט אפס הוא מעט מדי, ולהיות מלא בחיידקים בלבד יהיה יותר מדי."

דייוויד מוסיף אזהרה כי רבים מיותר מאלף מינים של חיידקי המעיים שנמחקים על ידי אנטיביוטיקה לעולם לא יחזרו לעולם. בניסויים שלהם, הצוות שלו מצא שהדרך היחידה שהחיידקים האלה הצליחו למצוא את דרכם חזרה לבטן העכברים היא לתת לעכברים לעשות את מה שהם עושים בדרך כלל, כלומר לאכול את הצואה זה של זה. "אנשים כנראה לא ירצו לעשות את זה," הוא אומר.

מחקרים רבים הראו כי לאחר טיפול אנטיביוטי ניתן לשנות את המיקרוביומים של אנשים במשך חודשים, אם לא שנים. שינוי זה יכול ליצור קרקע רבייה נוחה לפתוגנים.

"בדרך כלל, פתוגנים יתקשו ליישב את המעיים", אומר דייוויד. "יש טריליוני חיידקים אחרים שהם צריכים להכות כדי לשרוד. אבל אם פתאום אנו מורידים את התחרות המיקרוביאלית על משאבים, אנו מאבדים שליטה והחיידקים הרעים הגורמים למחלות נבזיות כמו ג. קשה לקוליטיס יש דרך ברורה יותר. "

דייויד וצוותו חוקרים כיצד בחירות המזון שלנו - כולל פרוביוטיקה ופרוביוטיקה - יכולות לשמור על מערכת היחסים שלנו עם המיקרוביום שלנו, ובסופו של דבר, על הבריאות שלנו.

"לאורך ההיסטוריה האבולוציונית, לגופנו הייתה הזדמנות להבין את כל זה ולבנות מערכות כדי לשמור על המיקרוביוטה בשליטה", אומר ריס. "אבל כחוקרים החיים בעידן המודרני, אני חושב שאנחנו עדיין מנסים להתמודד עם מהו הערך הנכון בין לבין, וכיצד לשמור אותנו שם."

הקרן הלאומית למדע, קרן הרטוול, קרן אלפרד פ. סלואן, תכנית מלומדי סירל, מועצת המחקר האירופית וקרן המדע האוסטרית תמכו בעבודה.

מקור: אוניברסיטת דיוק

ספרים קשורים

at InnerSelf Market ואמזון