Ученые получили новый взгляд на пищеварение

Наши кишечные микроорганизмы, известные под общим названием кишечная микробиота, влияют не только на пищеварение. Бактерии в нашем кишечном тракте влияют на мозговую деятельность и даже на вероятность развития психических расстройств. Десятилетия исследований показали, что дисбаланс бактерий в кишечнике может нарушить работу многих систем человеческого организма, способствуя ожирению, недоеданию и даже раку. В исследовании, опубликованном 10 мая в журнале Nature, исследователи и сотрудники Стэнфордского медицинского университета использовали проглатываемое устройство для улавливания разнообразия микроорганизмов, вирусов, белков и желчи в тонком кишечнике.

Результаты проверки концепции предоставляют ранние доказательства того, что существуют более полные способы измерения микробиоты в пищеварительной системе, чем существующие методы отбора проб, которые в основном сосредоточены на стуле, и проливают новый свет на то, как резидентные кишечные микробы могут способствовать физиологии человека. и болезнь.

«Эта статья демонстрирует большой шаг вперед в обнаружении микробов и в двух словах описывает живую кишечную микробиоту», — сказал со-старший автор К. К. Хуанг, доктор философии, профессор биоинженерии, микробиологии и иммунологии, со-старший автор с Дэвидом Релманом. Доктор медицинских наук, профессор медицины и микробиологии и иммунологии. «Образцы современных инструментов не полностью отражают то, что происходит внутри нас. Но это все, что у нас было — до сих пор».

В тонком кишечнике часто проявляются многие заболевания, но микробиоту тонкого кишечника сложно уловить, особенно по сравнению с легкостью сбора образцов стула, который является одним из традиционных способов изучения микробиома кишечника человека. Врачи также могут брать образцы жидкости в органе с помощью эндоскопии верхних отделов органов, при которой пациент проглатывает длинную гибкую трубку, или вскрытия трупа. Однако несколько предостережений (например, загрязнение близлежащих органов, таких как желудок) могут сделать такой отбор проб нерепрезентативным для живой микробиоты в кишечнике.

По словам Хуанга, с помощью капсулы ученые впервые измерили микроокружение тонкой кишки у людей, получив более детальную картину тонкой кишки и показав, что в разных областях органа обитают разные бактерии.

Другие неинвазивные инструменты для приема внутрь были разработаны для отбора проб кишечного тракта свиней и приматов. Впервые они были разработаны в 2019 году. Устройство Stanford Medicine размером примерно с таблетку может использоваться у людей и позволяет брать более четырех проб. раз превышает объем предыдущих устройств, улавливая микробиоту в разных сегментах тонкой кишки. Капсула полая — это простой пузырь, который открывается через определенные промежутки времени — в отличие от других капсул, которые нагружены электроникой, что ограничивает их широкое использование из-за сложности производства и стоимости.

Устройство предназначено для отбора проб тонкой кишки при заданном уровне pH (в разных частях кишечника уровень pH разный). Участники проглотили по четыре устройства на каждую коллекцию, каждое из которых открывается для сбора биологического материала с разным уровнем pH. По мере продвижения капсулы по кишечному тракту оболочка сосудов для отбора проб растворяется, открывая сборный пузырь и втягивая жидкости через клапан.

В ходе исследования ученые собрали в общей сложности 240 образцов микробиома от 15 человек два раза в день в течение двух дней. Устройства для сбора исследовали большую часть тонкой кишки длиной 30 футов, хотя некоторые образцы не были проанализированы, поскольку капсула не собрала достаточно жидкости. В конечном итоге команда проанализировала 210 образцов устройств, а также 29 образцов слюны и 58 образцов стула, взятых в те же дни, что и образцы проглатываемых устройств. Участники исследования ели обычную пищу и вели дневник питания.

Капсулы были собраны после того, как они прошли через весь пищеварительный тракт, а затем ученые секвенировали образцы, идентифицировали резидентные виды бактерий и собрали живые культуры.

По словам Хуанга, одно из самых замечательных открытий — это то, что скрывается в желчных кислотах — зеленой жидкости, выделяемой печенью для облегчения пищеварения. По словам Хуанга, желчные кислоты влияют практически на все аспекты нашего здоровья. Они влияют на то, как мы перевариваем пищу, как усваиваем жир, как посылаем сигналы гормонам; они также убивают микробы. Врачи могут даже использовать желчные кислоты для диагностики пациентов с синдромом раздраженного кишечника, но обычно они делают это с помощью образца кала.