معلومة

إذا ماتت جميع البكتيريا في الأمعاء البشرية ، فهل يمكن أن تكون هناك مرة أخرى؟


إذا كان شخص ما يحب أكل الشوكولاتة ، فقد يكون لديه بكتيريا الأمعاء التي تشبه الشوكولاتة وفقًا لبعض المقالات التي قرأتها.

http://www.theatlantic.com/health/archive/2014/08/your-gut-bacteria-want-you-to-eat-a-cupcake/378702/

إذا لم أتناول الشوكولاتة لفترة طويلة ، فهل سينخفض ​​عددها وستهيمن البكتيريا (السيئة) الأخرى على القناة الهضمية؟


لذا فإن السؤال الأساسي الذي تطرحه هو "هل تحب أنواع معينة من البكتيريا مادة مغذية معينة ، وإذا كان الأمر كذلك ، فهل ستتبدد أو تموت إذا لم أحصل على تلك المغذيات؟"

دعنا نعطي مثالا محددا للمقارنة. يعد عدم تحمل اللاكتوز اضطرابًا منتشرًا بين العديد من الأشخاص وأولئك الذين يعانون من عدم تحمل اللاكتوز ، إذا كانوا مدركين ، يميلون إلى الابتعاد عن الأطعمة التي تحتوي على اللاكتوز. أظهرت بعض الدراسات أن هناك ارتباط بين استهلاك اللاكتوز وكمية البكتيريا المحتوية على اللاكتوز في الأمعاء.

لذلك أود أن أقول إذا سؤالك عما إذا كنت تزيل عنصرًا غذائيًا من نظامك الغذائي ، فستعاني بكتيريا معينة ، أي تموت ثم نعم. على الرغم من إدراك أن العديد من البكتيريا قادرة على تكسير مجموعة متنوعة من العناصر الغذائية المختلفة ، وفي حالة الكب كيك المحملة بالسكريات والدهون ، فإنني أقول إن الغالبية العظمى من البكتيريا الموجودة في الأمعاء قادرة على استخدام ذلك كطاقة. بشكل أو بآخر.

إليك مقال يقارن بين الأفراد الذين يتحملون اللاكتوز وعدم تحمل اللاكتوز ، وليس الشوكولاتة ، ولكن بداية جيدة. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2898492/


إطعام الوحش: كيف تأكل الجراثيم من أجلك

الجهاز الهضمي: المنطقة التشريحية بين المعدة والشرج وهي المنطقة الرئيسية لامتصاص العناصر الغذائية في الجسم.

ظهارة الأمعاء: طبقة من الخلايا البشرية تبطن داخل الجهاز الهضمي.

ميكروبيوتا: العديد من أنواع البكتيريا التي تعيش داخل جسم الإنسان.

تكافل: علاقة بين كائنين مختلفين يمكن أن تكون مفيدة لكلا الكائنين ، ولكنها ليست مفيدة دائمًا. أكثر


الجنس: المكورات العنقودية

الأنواع التي توجد عادة في البشر: المكورات العنقودية البشروية ، المكورات العنقودية الذهبية (الممرض المحتمل).

ماذا يفعل: هذا أحد أكثر الميكروبات شيوعًا الموجودة على جلد الإنسان والأنف. حوالي 25 ٪ من الأشخاص الأصحاء يحملون هذه البكتيريا ، وفقًا لمركز السيطرة على الأمراض. بينما تتعايش بكتيريا المكورات العنقودية الخاصة بك بسلام على جسمك ، فإن الإصابة بعدوى بكتريا المكورات العنقودية لشخص آخر يمكن أن تسبب التهابات جلدية سيئة وتسممًا غذائيًا والتهابًا رئويًا.

أين تسكن: الجلد والعين والأنف والحنجرة والفم والأمعاء والإحليل والمهبل.


العلماء يحددون كيف تتحول بكتيريا الأمعاء غير الضارة إلى أضرار

قاد الدراسة البروفيسور سام شيبارد من مركز ميلنر للتطور بجامعة باث. الائتمان: جامعة باث

حدد فريق دولي من العلماء كيف يمكن لبكتيريا E. coli المعوية في الدجاج أن تلتقط بسهولة الجينات المطلوبة للتطور لإحداث عدوى تهدد الحياة. نُشرت دراستهم في اتصالات الطبيعة، يحذر من أن مثل هذه العدوى لا تؤثر فقط على صناعة الدواجن ولكن يمكن أيضًا أن تنتقل إلى البشر.

الإشريكية القولونية هي بكتيريا شائعة تعيش في أمعاء معظم الحيوانات ، بما في ذلك البشر. عادة ما يكون غير ضار عندما يبقى في القناة الهضمية ، ولكن يمكن أن يصبح خطيرًا للغاية إذا غزا مجرى الدم ، مما يتسبب في عدوى جهازية يمكن أن تؤدي إلى الوفاة.

تعتبر الإشريكية القولونية المسببة للأمراض في الطيور (APEC) أكثر أنواع العدوى شيوعًا في الدجاج الذي يتم تربيته من أجل اللحوم أو البيض. يمكن أن يؤدي إلى الوفاة في ما يصل إلى 20 في المائة من الحالات ويسبب خسائر بملايين الجنيهات في صناعة الدواجن. تتفاقم المشكلة من خلال زيادة مقاومة المضادات الحيوية ، كما تشكل العدوى خطر التسبب في مرض لدى البشر.

قام فريق العلماء ، بقيادة مركز ميلنر للتطور بجامعة باث ، بتسلسل وتحليل الجينومات الكاملة لبكتيريا الإشريكية القولونية الموجودة في الدجاج الصحي والمصاب الذي يتم تربيته في مزارع الدواجن التجارية لفهم سبب وكيفية حدوث هذه الحشرات غير الضارة عادةً. يمكن أن تصبح قاتلة.

وجدوا أنه لا يوجد جين واحد مسؤول عن تحويل بكتيريا غير ضارة إلى جرثومة ممرضة ، بل يمكن أن يكون سببها عدة مجموعات من مجموعة متنوعة من الجينات.

تشير نتائجهم إلى أن جميع البكتيريا في أمعاء الدجاج لديها القدرة على التقاط الجينات التي تحتاجها لتحويلها إلى عدوى خطيرة ، من خلال عملية تسمى النقل الجيني الأفقي.

يتيح نقل الجينات الأفقي للبكتيريا اكتساب مادة وراثية جديدة من بكتيريا أخرى قريبة. يمكن أن يحدث هذا عن طريق مسح جزيئات الحمض النووي من البكتيريا الميتة عن طريق تبادل خيوط الحمض النووي عن طريق "الجنس البكتيري" أو عن طريق الإصابة بالفيروسات التي تنقل الحمض النووي من بكتيريا إلى أخرى.

قاد الدراسة البروفيسور سام شيبارد ، من مركز ميلنر للتطور بجامعة باث. وقال: "اعتقدنا سابقًا أن الإشريكية القولونية أصبحت مسببة للأمراض من خلال اكتساب جينات معينة من حشرات أخرى ، وغالبًا ما تكون معبأة في عناصر متحركة تسمى البلازميدات.

"لكن دراستنا قارنت جينومات الإشريكية القولونية المسببة للأمراض وغير الضارة في الدجاج ووجدت أنها يمكن أن تصبح سيئة ببساطة عن طريق التقاط الجينات من بيئتها.

"البكتيريا تفعل هذا طوال الوقت داخل أحشاء الدجاج ، ولكن في معظم الأحيان تكون الجينات التي يتم تنظيفها ضارة للبكتيريا ، لذا فإنها تصبح طريقًا مسدودًا للتطور.

"ومع ذلك ، هناك 26 مليار دجاجة في جميع أنحاء العالم ، تمثل حوالي 70 في المائة من جميع الكتلة الحيوية للطيور على الأرض.

"هذا يزيد من احتمال التقاط البكتيريا للجينات التي يمكن أن تساعد البكتيريا على البقاء على قيد الحياة وتحولها إلى العدوى ، أو حتى القفز على الأنواع لإصابة البشر."

يؤكد مؤلفو الدراسة على الحاجة إلى مراقبة السلالات التي من المرجح أن تصبح مسببة للأمراض حتى يمكن علاجها قبل أن تصبح خطرة.

قال البروفيسور شيبارد: "لقد فوجئنا عندما اكتشفنا أنها ليست مجرد سلالة واحدة هي التي تسبب APEC ، ولكن أي سلالة يمكن أن تكتسب على الأرجح" مجموعة الوحوش "من الجينات اللازمة لتتحول إلى حالة سيئة".

يمكن تحديد السلالات التي يمكن أن تتحول إلى مسببة للأمراض باستخدام طريقة مماثلة لتلك المستخدمة للكشف عن سلالات مختلفة من Covid. بعد تسلسل الجينوم الكامل ، يمكن استخدام اختبارات PCR السريعة للتحري عن جينات معينة يمكن أن تؤدي إلى عدوى APEC.

قال البروفيسور شيبارد: "حددنا حوالي 20 جينًا شائعًا في الحشرات المسببة للأمراض وإذا تمكنا من البحث عن هذه الجينات الرئيسية في سرب من الطيور ، فإن ذلك سيساعد المزارعين على استهداف هؤلاء الناقلين قبل أن يتسببوا في مشكلة".


كيف تعود البكتيريا "الميتة" إلى الحياة

يمكن للعديد من البكتيريا - بما في ذلك مسببات الأمراض الخطيرة - إجراء تغييرات جذرية في عملية التمثيل الغذائي ، والتحول إلى حالة نائمة تسمح لها بالبقاء على قيد الحياة في فترات لا يمكن فيها النمو. يحدث هذا السكون على سبيل المثال عندما لا تحتوي الميكروبات على طعام كافٍ. أصبح الباحثون الدوليون الذين يعملون مع البروفيسور كارل فورشهامر وألكسندر كلوتس في معهد Interfaculty لعلم الأحياء الدقيقة وطب العدوى التابع لجامعة T & uumlbingen ، أول من قام بتحليل عملية إيقاظ البكتيريا الزرقاء. ووجدوا أن عملية إحياء الخلايا تتبع جدولًا زمنيًا جينيًا صارمًا. تم نشر نتائج دراستهم في العدد الأخير من علم الأحياء الحالي. توفر النتائج نظرة ثاقبة لاستراتيجية بقاء البكتيريا غير المعروفة سابقًا وتمكن الباحثين من استخلاص استنتاجات رئيسية حول عمليات شيخوخة الخلايا.

تنتمي البكتيريا الزرقاء والخضراء التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي إلى أقدم مجموعة من البكتيريا تعود آثارها إلى أكثر من ثلاثة مليارات سنة. أطلق نشاطهم الأكسجين في الغلاف الجوي ، مما مكّن الحياة على الأرض بأشكالها الحالية. تستمر البكتيريا الزرقاء في لعب دور مهم في الدورات البيئية. عندما ينقص النيتروجين كمغذٍ رئيسي ، تتوقف العديد من البكتيريا الزرقاء عن النمو وتدخل في حالة نائمة. يقومون بتفكيك جهاز التمثيل الضوئي الخاص بهم ويفقدون لونهم. وبهذه الطريقة يمكنهم البقاء على قيد الحياة لفترات طويلة بدون مغذيات. ومع ذلك ، فعند تعرضها لإمداد متاح من النيتروجين ، فإنها تعود إلى الحياة الطبيعية في غضون 48 ساعة. يقول كارل فورشامر: "تظهر الخلايا ميتة فقط. وعادت وظائفها الحيوية من العدم". حتى وقت قريب لم يكن معروفًا سوى القليل عما حدث لإحداث هذه الانبعاث الظاهر للخلايا البكتيرية.

يقول فورشامر: "في تجاربنا ، بدأ برنامج إحياء الخلايا تقريبًا في اللحظة التي أضفنا فيها النترات". "العملية منظمة للغاية." في المرحلة الأولى ، قامت البكتيريا بقمع كل نشاط التمثيل الضوئي المتبقي واستغلت بدلاً من ذلك احتياطياتها للحصول على الطاقة بسرعة. تم تشغيل العمليات الخلوية وفقًا لجدول زمني صارم خطوة بخطوة. أول ما تم تنشيطه كان إنتاج آليات تصنيع البروتين جنبًا إلى جنب مع تناول ومعالجة النيتروجين. وفقًا لألكسندر كلوتس ، مرشح الدكتوراه في مجموعة التدريب البحثي حول المبادئ الجزيئية لاستراتيجيات البقاء على قيد الحياة ، التي يرأسها البروفيسور فورشامر. تشير ملاحظات الباحثين إلى أن المفاتيح المهمة في عملية الاستيقاظ تقع في أقسام من الحمض النووي الريبي غير المشفر. إنها نسخ من الحمض النووي التي لا تترجم إلى بروتينات لها وظائف تنظيمية.

يقول فورشامر: "هذا البرنامج المشفر وراثيًا من السكون والإنعاش يسمح للبكتيريا الزرقاء باستعمار البيئات التي يكون فيها إمداد النيتروجين غير ثابت". "إنها إحدى الطرق التي تمكنهم من النجاة من الإجهاد البيئي وبالتالي تمكنوا من البقاء على قيد الحياة لأكثر من ثلاثة مليارات سنة من التطور." توجد ظاهرة السكون أيضًا في العديد من البكتيريا الأخرى ، لا سيما تلك التي تستعمر البيئات التي تواجه نقصًا متكررًا في العناصر الغذائية. يقول الباحثون: "يمكنك أن ترى في مرحلة الخمول نوعًا من بنك البذور ، وخزانًا للخلايا يمكن أن ينتشر بسرعة بمجرد أن تصبح الظروف البيئية مواتية". "هذه هي الطريقة التي تنتعش بها مسببات الأمراض على سبيل المثال من السكون وتطلق العدوى." كشفت نتائج هذه الدراسة عن مبدأ صالح لأنواع عديدة من البكتيريا ، وفقًا لفورشامر. يقول: "سيساعدنا ذلك على التحكم بشكل أفضل في انتشار البكتيريا الخطرة".


سيتوقف تصنيع معظم العناصر الغذائية أو تدويرها

تعتمد الحياة على ركوب الدراجات المستمر و إعادةركوب الدراجات من العناصر الأساسية للحياة.

نبات ، على سبيل المثال ، يعيش من خلال التمثيل الضوئي على الماء (الهيدروجين والأكسجين) ، وأشعة الشمس (لتحويل الماء وثاني أكسيد الكربون إلى سكر) ، ومجموعة من العناصر الأخرى مثل النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم. يتم أخذ كل هذه المواد الكيميائية الأساسية من البيئة وإعادة تدويرها إلى الأرض بعد استهلاكها.

وخمنوا من يتحكم ويسرع في كل هذه العمليات؟ الميكروبات. تقوم البكتيريا ، على سبيل المثال ، بتحويل النيتروجين وثاني أكسيد الكربون من الهواء إلى مكونات قابلة للاستخدام يمكن للنباتات والحيوانات استخدامها كوحدات بناء أساسية.

سيكون فقدان جميع الميكروبات نبأً فظيعًا للكائنات الحية التي لا تستطيع تكوين أو امتصاص هذه العناصر الغذائية الأساسية من تلقاء نفسها.


مواد وطرق SI

تم إنشاء الفئران Gnotobiotic عن طريق حقن فئران GF عمرها 4 أسابيع مرة واحدة مع 10 8-10 9 cfu من البكتيريا المعينة وإيوائها في عوازل معقمة لمدة 2-3 أسابيع قبل القتل الرحيم. تم تلقيح الإناث من فئة SPF B6 بدءًا من عمر 4 أسابيع مع 10 8-10 9 cfu بكتيريا كل يوم لمدة أسبوعين. بالنسبة لتجارب الكائنات الحية المجهرية ، تم تعليق محتويات كبسولة أو كيس بروبيوتيك واحد في برنامج تلفزيوني معقم من 3-5 مل ، وتم تعقيم كل فأر ب 200 ميكرولتر من المعلق البكتيري ، والذي يتوافق عمومًا مع 10 9 من بكتيريا cfu بناءً على تصفيح اللقاح ، إما مرة واحدة (للفئران gnotobiotic) أو كل يوم لمدة أسبوعين (لفئران SPF). تم استخدام كل من الفئران من الذكور والإناث في تجارب gnotobiotic ، بينما تم استخدام الإناث فقط لتجارب SPF.

البكتيريا والبروبيوتيك.

تم الحصول على البكتيريا من مجموعة الثقافة الأمريكية ، وموارد العدوى البيولوجية والناشئة ، وشركة Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH ، أو من مجموعات المختبرات (D. تم استخدام البروبيوتيك التالية والاختصارات المقابلة لها في هذه الدراسة: Nexabiotic 23 Probiotics (Nexabiotic ProVita Labs، Speedway، IN)، Align Probiotic Supplement Capsules (Bifidobacterium infantis Align ، Cincinnati ، OH) ، JustPotent Probiotic Supplement (JustPotent ، Kent ، WA) ، Bifidus Balance + Fos (Bifidus Balance Jarrow Formulas ، Los Angeles) ، FiveLac (Global Health Trax ، Vista ، CA) ، و VSL # 3 (VSL Pharmaceuticals Gaithersburg ، MD). التركيب البكتيري للبروبيوتيك مدرج في الجدول S7.

عزل S-IECs ، الخلايا الليمفاوية داخل الظهارة ، وخلايا الدم البيضاء المعوية LP.

تم قطع الأمعاء بالطول إلى شرائح قصيرة واهتزت في RPMI-1640 (Corning Cellgro) التي تحتوي على 1 ملي مولار DTT و 2 ملي مولار EDTA و 2 ٪ (حجم / حجم) FCS لمدة 15 دقيقة عند 37 درجة مئوية لإزالة الطبقة الظهارية. تم إثراء S-IECs عن طريق جمع التدفق من خلال الخلايا وغسلها مرة إلى مرتين باستخدام RPMI-1640 الذي يحتوي على 1 ٪ FCS. لحصاد الخلايا الليمفاوية داخل الظهارة (IELs) من الطبقة الظهارية ، تم نسج الخلايا بشكل أكبر من خلال تدرج بيركول 40:70 ، وتم عزل IELs من الطور البيني. للحصول على كريات الدم البيضاء LP ، تم فرم الأنسجة المتبقية من تجريد الظهارة وهضمها في RPMI-1640 الذي يحتوي على 1.5 مجم / مل كولاجيناز II (Gibco) ، و 50 ميكروغرام / مل DNase I (Sigma) ، و 1٪ FCS لمدة 40-45 دقيقة في 37 درجة مئوية. تم غسل الأنسجة المهضومة وتصفيتها مرتين على الأقل للحصول على تعليق أحادي الخلية.

الأجسام المضادة وقياس التدفق الخلوي.

كانت الخلايا ملطخة بالأجسام المضادة ضد CD4 (GK1.5) ، CD8α (53-6.7) ، TCRβ (H57-597) ، TCRγδ (UC7-13D5) ، CD90.2 (30-H12) ، CD45 (30-F11) ، CD11b (M1 / 70) ، CD11c (N418) ، CD19 (6D5) ، CD103 (2E7) ، B220 (RA3-6B2) ، Ly6C (HK1.4) ، F4 / 80 (BM8) ، PDCA-1 (927) ، GL7 (GL7) و EpCAM (G8.8) من Biolegend and Fas (Jo2) و TCRVβ14 (14-2) من BD Biosciences. لاكتشاف عوامل النسخ داخل الخلايا أو IgA ، قمنا بإصلاح الخلايا ونفاذها باستخدام مجموعة عازلة التثبيت داخل الخلايا ونفاذ النفاذية من eBioscience وصبغتها بمضاد Foxp3 (FJK-16s) ومضاد RORγt (AFKJS-9) ومضاد هيليوس (22F6) ) ، والأجسام المضادة لـ IgA (mA-6E1) (جميعها من eBioscience). لتقييم إنتاج السيتوكين ، قمنا بإعادة تنشيط الخلايا بـ 10 نانوغرام / مل phorbol 12-myristate 13-acetate (Sigma) و 1 ميكرومتر أيونوميسين (Sigma) في وجود GolgiPlug (BD Biosciences) لمدة 3.5 ساعة عند 37 درجة مئوية. تم تلطيخ الخلايا بعد ذلك للعلامات السطحية كما هو موصوف أعلاه ، وثابتة ونفاذية باستخدام BD Cytofix / Cytoperm Kit وفقًا لتعليمات الشركة الصانعة ، وملطخة بالأجسام المضادة ضد IFN-γ (XMG1.2) ، IL-10 (JES5-16E3) ، IL -17A (TC11-18H10.1) و IL-22 (poly5164 جميعها من Biolegend). تم تحديد صلاحية الخلية باستخدام مجموعة LIVE / DEAD Fixable Dead Cell Stain Kit (Invitrogen). تم الحصول على العينات على LSR II (BD Biosciences) وتحليلها باستخدام FlowJo (Tree Star).

فحوصات عرض المستضد.

تمت معالجة الأنسجة المعوية الدقيقة كما هو موصوف ، وتم فرز خلايا SI-LP CD4 + T باستخدام MoFlo Sorter (Beckman Coulter). تم إثراء الخلايا التغصنية (DCs) من الخلايا الطحالية باستخدام خرز مغناطيسي مضاد لـ CD11c وجولتين من الاختيار على فاصل autoMACS Pro (Miltenyi Biotec). تم زرع الخلايا التائية والـ DC في صفيحة مستديرة من 96 بئر بمعدل 1:10 مع 4000-5000 خلية تائية لكل بئر في وجود 20 وحدة / مل IL-2 (Proleukin Chiron) لمدة 20-24 ساعة في 37 درجة مئوية. تمت إضافة GolgiPlug خلال آخر 4 ساعات من الثقافة. في بعض الحالات ، تمت إضافة المحللات البكتيرية ، التي تم تحضيرها عن طريق إعادة تعليق الزراعة الأحادية البكتيرية في برنامج تلفزيوني والتعقيم عند 121 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة ، إلى الآبار بتركيز نهائي قدره 250 ميكروغرام / مل. للحصول على محللات SFB ، قمنا بجمع كريات البراز من الفئران أحادية الاستعمار SFB ، وقمنا بتجانسها في PBS ، وقمنا بترشيحها من خلال مصفاة 40 ميكرومتر قبل التعقيم. حيثما تم تحديد ذلك ، تمت إضافة حجب الجسم المضاد إلى MHC-II (M5 / 114.15.2 Biolegend) بتركيز نهائي قدره 2.5 ميكروغرام / مل. في نهاية الحضانة ، كانت الخلايا ملطخة للعلامات السطحية والسيتوكينات داخل الخلايا كما هو موضح أعلاه.

قياس التتر البكتيري.

تم تقييم التتر البكتيري من الفئران أحادية الاستعمار عن طريق طلاء البراز أو تجانس الأنسجة والغسيل اللمعي في التخفيفات التسلسلية على البروسيلا لوحات أجار الدم (BD Biosciences). باختصار ، تم شطف الأجزاء المعوية بـ 1 مل من برنامج تلفزيوني معقم ، وتم جمع التدفق من خلالها على شكل غسالات لامعة لتقدير الكمية. تم وزن قطعة من النسيج المغسول من 3 إلى 5 مم ، ونقلها إلى PBS معقم بسعة 1 مل ، وتجانسها باستخدام خرزات معدنية قطرها 3.2 مم (Biospec). تم عد المستعمرات البكتيرية بعد 48 ساعة من الحضانة في غرفة لاهوائية.

علم التشريح المرضي.

تم إصلاح أقسام من 3 إلى 5 ملم من الدقاق أو القولون لمدة 48 ساعة على الأقل في محلول بوين (سيغما) قبل التضمين في البارافين والتقطيع لتلطيخ H & amp ؛ أمبير. تم تسجيل درجة الالتهاب في الأنسجة بالعمى من قبل اثنين من المحققين وفقًا للمعايير التالية: صفر ، بنية سليمة طبيعية واحدة ، التهاب خفيف مع بنية سليمة ، اثنان ، ارتشاح الكريات البيض مع بعض الأضرار للبنية الثالثة ، التهاب شديد مصحوب بخسارة كاملة الهيكل الرابع ، نخر النسيج.

تم إصلاح أنسجة الأمعاء في محلول Carnoy (علوم الميكروسكوب الإلكتروني) ، ومضمنة في البارافين ، ومقطعة ، وملطخة للبكتيريا. باختصار ، تم إزالة الكافيين من الأقسام باستخدام محلول EZ-DeWax (BioGenex) وغسلها على التوالي باستخدام 100 ٪ من الإيثانول ، PBS ، ومخزن التهجين (20 ملي مولار من Tris⋅HCl ، 0.9 M NaCl ، 0.01 ٪ SDS ، pH 7.4). تم بعد ذلك حضانة الشرائح طوال الليل عند 50 درجة مئوية باستخدام مسبار مترافق 1 ميكرومتر Cy5 (5′-GCTGCCTCCCGTAGGAGT-3) موجهًا نحو 16S rDNA لجميع البكتيريا ، وغسلها ثلاث مرات بمخزن التهجين ومرة ​​واحدة مع PBS ، وتركيبها باستخدام Vectashield Antifade وسط متصاعد مع DAPI (مختبرات المتجهات). تم الحصول على الصور باستخدام مجهر أوليمبوس فلو فيو متحد البؤر. تم إجراء القياس الكمي للوميض البكتيري مقابل المسافة من الظهارة باستخدام حزمة BacSpace (65).

تم إصلاح أنسجة الأمعاء في 2.5٪ (حجم / حجم) جلوتارالدهيد في محلول يحتوي على 0.1 M كاكوديلات الصوديوم (الرقم الهيدروجيني 7.2) وتم معالجتها لاحقًا بواسطة المجهر الإلكتروني الأساسي في جامعة نورث إيسترن. تم الحصول على الصور باستخدام مجهر هيتاشي للمسح الإلكتروني للانبعاثات الميدانية S-4800.

إليسا.

تم طلاء لوحات ELISA بإيزوميراز جلوكوز 6-فوسفات مؤتلف عند 5 ميكروغرام / مل ، وتمت إضافة مصل الفأر المخفف. بعد ذلك ، تم غسل الألواح ، وأضيفت الأجسام المضادة IgG المرتبطة بالفوسفاتيز القلوية (AP) (Jackson ImmunoResearch). بعد الغسل النهائي ، تمت إضافة ركيزة AP ، وتم قياس كمية التتر كقيم OD عبر قارئ ELISA. تم التعبير عن عيار الجسم المضاد كوحدات عشوائية ، والتي تم حسابها من التخفيفات التسلسلية لعينة مصل الدم وتم تعريفها على أنها مقلوبة لأعلى تخفيف يعطي قيمة OD الخلفية التي تم تعيينها على 0.1.

مقارنة بين الميكروبيوتا لموضوعات صحية مقابل مرض التهاب الأمعاء.

تم الحصول على قراءات التنميط الميتاجينومي المتاحة للجمهور من 124 بالغًا [85 عنصر تحكم صحي و 39 مريضًا من التهاب القولون التقرحي ومرض كرون] من قاعدة بيانات MetaHIT (50) ومعالجتها باستخدام MetaPhlAn v2.0 (66) لاشتقاق تركيبة الكائنات الحية الدقيقة لكل منها فرد. ثم تمت مقارنة الكائنات الحية الدقيقة بين الأصحاء والأشخاص الذين يعانون من مرض التهاب الأمعاء باستخدام LEfSe (67) لتحديد الأصناف البكتيرية التي كانت مختلفة إحصائيًا (اختبار Kruskal-Wallis مع تصحيح الاختبار المتعدد Benjamini-Hochberg) بين مجموعتي الأشخاص. تم التعبير عن النتائج بأحجام التأثير لكل مجموعة من الموضوعات.


لقد قامت البكتيريا والبشر بتبادل الحمض النووي لآلاف السنين

كيلي روبنسون وجولي دانينج هوتوب
1 أكتوبر 2016

& نسخ TIM VERNON / SCIENCE SOURCE

قبل أن نفهم أن الحمض النووي هو الشفرة الجينية ، عرف العلماء أن البكتيريا تنقله بين الخلايا. في عام 1928 ، أي قبل 25 عامًا من حل بنية الحمض النووي ، أثبت عالم البكتيريا البريطاني فريدريك جريفيث أن البكتيريا الحية غير الخبيثة يمكن أن تتحول إلى ميكروبات خبيثة بعد احتضانها بسلالة فتاكة تقتل الحرارة. بعد خمسة عشر عامًا ، أثبت ثلاثة من الباحثين في معهد روكفلر للأبحاث الطبية (الآن جامعة روكفلر) ، وأوزوالد أفيري ، وكولين ماكليود ، وماكلين مكارتي ، أن هذا التحول تم بوساطة الحمض النووي. حتى البكتيريا الميتة ، على ما يبدو ، يمكنها مشاركة جيناتها.

تُظهر جميع الجينومات البكتيرية تقريبًا دليلًا على أحداث LGT السابقة ، ومن المعروف أن هذه الظاهرة لها تأثيرات عميقة على البيولوجيا الميكروبية.

يُفهم الآن أن عملية مشاركة الحمض النووي هذه ، والمعروفة باسم النقل الأفقي أو الجانبي للجينات (LGT) ، تحدث من خلال الحركة المباشرة للحمض النووي بين كائنين. تظهر جميع الجينومات البكتيرية تقريبًا دليلاً على الماضي.

لطالما كان الناس مفتونين باحتمالية وجود DNA غريب داخل جينومنا. تحتوي الجينومات البشرية على أدلة على وجود LGTs مفيدة من البكتيريا في الماضي القريب ، وهناك دليل على أن عمليات النقل قد تحدث بانتظام بين البكتيريا المقيمة والخلايا الجسدية في الجسم. من غير الواضح مدى شيوع حدوث LGT البكتيرية والحيوانية ، وكذلك آليات عمليات النقل هذه. ولكن إذا تسببت LGTs في حدوث طفرات ضارة ، فقد تكون سببًا غير معروف للمرض.

مبادلة الجينات

تبادل الجينات: نقل الجينات الأفقي أو الجانبي (LGT) هو حدث منتظم بين البكتيريا ، وقد أظهرت الأبحاث على مدى العقد الماضي أن الميكروبات يمكنها أيضًا نقل الحمض النووي الخاص بها إلى مضيفات متعددة الخلايا. يعد نقل الحمض النووي من داخل الخلايا أحد أكثر الأمثلة المدروسة جيدًا حول LGT بين الميكروب والحيوان Wolbachia المتعايش الداخلي له ذبابة الفاكهة مضيف.
شاهد مخطط المعلومات البياني الكامل: WEB | بي دي إف © EVAN OTO / SCIENCE SOURCE البكتيريا عبارة عن حفنة منحل جينياً. إنهم لا يتكاثرون جنسيًا ولكنهم من بين الأنواع الأكثر تنوعًا وراثيًا لأنهم يتبادلون باستمرار أجزاء من شفرتهم الجينية عبر LGT. لقد سمح لهم تنوعهم بالتكيف مع كل مكانة بيئية على هذا الكوكب ، من الفتحات الحرارية المائية في أعماق البحار إلى البحيرات المتجمدة في القارة القطبية الجنوبية ، ومن الشقوق الصخرية إلى أمعائنا. تم تصنيف LGT بين البكتيريا على أنها تحول بواسطة الحمض النووي الحر (يتم إطلاق المادة الوراثية في البيئة عن طريق البكتيريا وتأخذها الميكروبات الحية ، كما هو الحال في تجربة Griffith) ، والتنقل عن طريق الفيروسات ، والنقل المباشر للخلايا الخلوية من خلال الاقتران.

آليات الانتقال من البكتيريا إلى الكائنات الحية الأخرى أقل وضوحًا ، لكنها من المحتمل أن تكون متشابهة. نظام إفراز النوع الرابع من البكتيريا هو بروتين يشبه الحقن معروف بحقن جزيئات من البكتيريا في الخلية المضيفة من خلال ملامسة الخلايا الخلوية. هو وسيط مهم بين LGT الأجرعية والنباتات في البرية ، وكذلك في المختبر ، حيث يمكن استخدامها لإنشاء محاصيل معدلة وراثيًا ويمكن حتى التوسط في النقل بين الأجرعية والخلايا البشرية. باستخدام تسلسل الجينوم الكامل ، وجد الباحثون أن جينومات العديد من الحشرات والديدان الخيطية تحتوي أحيانًا على DNA من ميكروبات تعيش أو تصيب أجسامها. تحتوي بعض الأنواع على صفائف واسعة من Wolbachia الحمض النووي التعايش الداخلي ، على سبيل المثال - يصل إلى العديد من النسخ الكاملة للجينوم البكتيري. (انظر الرسم التوضيحي.)

يمكن أن تكون هذه الـ LGTs الكبيرة متطابقة تقريبًا في التسلسل مع جينوم التعايش الداخلي ، مما يشير إلى أنها حدثت مؤخرًا. تحمل بعض أنواع الحشرات بقايا عمليات نقل جينات أقدم بكثير كانت مفيدة للأنواع المتلقية وتم اختيارها بمرور الوقت. على سبيل المثال ، قام ثاقبة توت القهوة بامتصاص جين ماناناس البكتيري الذي يسمح لها بأكل توت القهوة. 1 قد تكمن أيضًا جينات mannanase البكتيرية المختلطة في تدمير المحاصيل الناجم عن حشرة الرائحة الكريهة البني الغازية. يصنع حشرات المن الكاروتينات الخاصة بها باستخدام الجينات المنقولة من الفطريات لإنتاج مظهر ملون مهم للدفاع. 3 مع ظهور المزيد من الأمثلة على LGT بين الكائنات الحية المتنوعة في الأدبيات ، فمن الطبيعي التركيز على الزاوية البشرية. هل يحدث فينا ، وإذا كان الأمر كذلك ، فكم مرة ، وما هي العواقب؟

LGT في البشر

إن مدى وأهمية LGT في الحيوانات الفقارية أقل وضوحًا ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن عددًا أقل من جينوماتها قد تم تسلسلها و / أو تحليلها باستخدام طرق مناسبة ، مقارنةً بتلك الموجودة في اللافقاريات. قدم أحد أنواع الفقاريات التي تمت دراسة جينومها على نطاق واسع - البشر - دليلًا قويًا على أحداث LGT القديمة.

في عام 2001 ، تم اقتراح أن المسودة الأولى لتسلسل الجينوم البشري تحتوي على 223 منطقة مشتقة من LGT لم تكن موجودة في جينومات الأنواع الأخرى التي تم تسلسلها في ذلك الوقت. اعترض بعض الباحثين بسرعة على هذا الرقم باعتباره مبالغة في التقدير ، حتى أنهم اقترحوا أن كل من LGTs المقترحة تم تفسيرها على الأرجح من خلال آليات بديلة مثل فقدان الجينات أو التطور المتقارب. 5 وجد تحليل جديد نُشر العام الماضي بواسطة Alastair Crisp من جامعة كامبريدج وزملاؤه أكثر من 130 أثرًا لأحداث LGT محتملة في الجينوم البشري - بما في ذلك وجود تركيبات هيالورونان الفطرية ، وكتلة الدهون والجينات المرتبطة بالسمنة (FTO) والجين المسؤول عن فصيلة الدم (ABO). لكن معظم الأحداث التي تم تحديدها ، إن لم يكن كلها ، تسبق السلالات البشرية والرئيسية وتم تحديدها لأن الباحثين اختاروا عدم قصر النتائج بعد الآن على LGTs الموجودة فقط في البشر وليس في الأنواع الحيوانية الأخرى. 6

من أجل ظهور جين غير بشري في جينومات العديد من الأشخاص ، يجب أن يحدث الـ LGT في السلالة الجرثومية حتى يمكن نقله إلى الأجيال القادمة ويجب أن يمنح بعض الفوائد للمضيف. قد تكون هذه التحولات الجينية نادرة ، لأن البشر قد لا يختبرون اختيارًا قويًا لوظائف جديدة في جينومنا ، ولأن الخلايا الجرثومية لدينا يُعتقد أنها محمية من الكائنات الحية الأخرى وحمضها النووي. ومع ذلك ، قد يكون LGT ممكنًا في الجينوم البشري الجسدي ، سيكون من الصعب للغاية اكتشاف مثل هذه الطفرات التداخلية ، على الرغم من ذلك ، دون تسلسل أعداد كبيرة من الخلايا البشرية.

تشير الدراسات إلى أن أحداث LGT يمكن أن تحدث في الأنسجة البشرية ، وربما تكون لها عواقب وخيمة.

بمجرد وجودهم في الجينوم الجسدي البشري ، ليس من الصعب تخيل كيف يمكن أن تسبب عمليات إدخال LGT المرض. في الواقع ، بينما لا يزال هناك نقص في الدليل القاطع على وجود LGT حديثًا في البشر ، إلا أن هناك أنواعًا أخرى من نقل الحمض النووي المعروف جيدًا بتأثيره السلبي على البشر. على سبيل المثال ، يعد فيروس الورم الحليمي البشري (HPV) سبب 80 في المائة إلى 100 في المائة من سرطانات عنق الرحم. يمكن للفيروس أن يندمج في كروموسومات خلايا عنق الرحم ، وإذا كان التكامل غير مكتمل ، فإن بعض بروتينات فيروس الورم الحليمي البشري يمكن أن تصبح غير منظمة ، مما يؤدي إلى تعطيل موت الخلايا المبرمج ، وزيادة تكاثر الخلايا ، وفي النهاية السرطان. وبالمثل ، يتسبب فيروس التهاب الكبد B (HBV) في الإصابة بسرطان الخلايا الكبدية ، وقد وجد أنه يدخل الحمض النووي الخاص به في خلايا الكبد المصابة بينما تتجدد الخلايا. يدمج HBV بشكل متكرر جين المحسن الفيروسي وجينه الأساسي في الجينات المرتبطة بالسرطان ، مما يتسبب في زيادة نمو الخلايا وبقائها ، وهما من السمات المميزة للسرطان. 7

نظرًا للمخاطر المعروفة لمثل هذا التكامل ، فقد ركزنا على تحديد LGT للحمض النووي البكتيري في الجينوم البشري. علمنا أننا بحاجة إلى النظر إلى البيانات من عدد كبير من الأفراد ، لذلك اعتمدنا على بيانات التسلسل البشري المتاحة للجمهور من مشاريع الجينوم البشري الأصلية العامة والخاصة ومشروع 1000 جينوم. سرعان ما أدركنا أنه إذا حدث LGT في خلية متمايزة نهائيًا لم تعد تكرر الحمض النووي الخاص بها ، فستوجد في نسخة واحدة فقط ، ولن نتمكن أبدًا من تمييزها عن الضوضاء أثناء التسلسل. لذلك لجأنا إلى الأورام. لقد توصلنا إلى أنه في حالة حدوث إدخال في الخلية السلفية للورم ، يجب أن ينتشر في الورم ويتم اكتشافه عدة مرات.

قمنا بتحليل بيانات تسلسل الجينوم من تسعة أنواع مختلفة من الأورام من مشاريع أطلس جينوم السرطان واستخدمنا أدوات المعلوماتية الحيوية لتحديد تكامل الحمض النووي المحتمل. في النتائج المنشورة في عام 2013 ، وجدنا تسلسلات من Acinetobacter الأنواع في عينات سرطان الدم النخاعي الحاد (AML) ومن الزائفة الأنواع في عينات سرطان المعدة (STAD). كانت هناك عمليات إدخال متكررة في الجينات المرتبطة بالسرطان في عينات STAD. 8

في كل من عينات سرطان AML و STAD ، حددنا فقط دليلًا على اندماج شظايا الرنا الريباسي 16S و 23S في الجينوم البشري. ابتكر كارستن سيبر ، وهو طالب دراسات عليا في مختبر Dunning Hotopp ، نماذج من تكامل STAD في الجينات المرتبطة بالسرطان ولاحظ أن هذه القطع من جينات الرنا الريباسي تحتوي على بنى ثانوية تشكل العديد من حلقات الجذعية أو حلقات دبوس الشعر. تحدث عمليات الدمج هذه في المنطقة 5’-untranslated (5’-UTR) من الجينات المرتبطة بالسرطان ، مما يعني أنه تم نسخها ولكن لم تتم ترجمتها. يمكن أن تؤدي الحلقات الجذعية المتوقعة في شظايا جين الرنا الريباسي المُدخلة إلى تغيير الهياكل الثانوية للنصوص ، وبالتالي تعطيل النسخ و / أو الترجمة. لاحظنا أيضًا أن تكاملات STAD المفترضة تحدث في المناطق الغنية بـ G من الجينات المرتبطة بالسرطان ، والتي يمكن أن تكون أيضًا مهمة لتنظيم الجينات. 9

التسرطن المتسبب في إل جي تي؟ إذا تم نقل الحمض النووي من البكتيريا المقيمة إلى الخلايا الجسدية البشرية ، فإن الاندماج يخاطر بتحويل الخلايا الطبيعية إلى خلايا سرطانية. © EVAN OTO / SCIENCE SOURCE

حدد Ying Xu من جامعة جورجيا أيضًا أحداث LGT في الأورام البشرية. بحث فريقه عن دليل على مادة وراثية من هيليكوباكتر بيلوري البكتيريا وفيروس إبشتاين بار ، وكلاهما مرتبط بسرطان المعدة. حدد الباحثون جرثومة المعدة تكامل في 36 جينًا في عينات المعدة ، مع وجود المزيد من عمليات الدمج في الأورام مقارنةً بالضوابط. 10 عدوى مزمنة جرثومة المعدة يمكن أن يسبب انكسار الحمض النووي المزدوج الشريطة ، ويمكن للخلايا البشرية أن "تلتئم" هذه الانقطاعات المزدوجة الجديلة عن طريق إدخال قطع من الحمض النووي الشارد. غالبًا ما يكون هذا هو الحمض النووي أو الميتوكوندريا ، ولكن إذا كان الحمض النووي البكتيري موجودًا ، فيتم تضمين ذلك جرثومة المعدة الحمض النووي ، يمكن أن يتكامل. لذلك يمكن أن تكون عمليات الدمج هذه أحد الآثار الجانبية للسرطان وليس سببًا لها.

من غير الواضح كيف يتهرب الحمض النووي البكتيري من جهاز المناعة البشري ، الذي يتعرف على معظم أشكال الأحماض النووية. لكن تشير هذه الدراسات إلى أن أحداث LGT يمكن أن تحدث في الأنسجة البشرية ، وربما تكون لها عواقب وخيمة. حتى الآن ، هذه هي الحالات الوحيدة المبلغ عنها لتكامل الحمض النووي البكتيري في السرطانات البشرية. ما إذا كانت مثل هذه الأحداث تسبب السرطان ، وإذا كان الأمر كذلك ، فما مدى شيوعه ، يبقى أن نرى.

أمامنا طريق شديد الانحدار

يواجه الباحثون عددًا من التحديات على أمل تقييم وجود وتأثير تكامل الحمض النووي البكتيري في جينومات الخلايا البشرية. لا تزال الدراسة الشاملة لهذا النوع باهظة الثمن ، وبعد تسلسل العينات ، يتطلب الأمر موارد كبيرة لتطوير وتنفيذ وتشغيل أداة حسابية لتحديد LGT.

كما يظل التلوث عائقا. كانت هذه مشكلة في تحليل الجينوم البشري في عام 2001 ، ولا تزال مشكلة حتى اليوم. ثبت أن مجموعات استخراج الحمض النووي تحتوي على أحماض نووية بكتيرية. يمكن أيضًا إدخال الملوثات عن طريق معالجة العينات ، من الكواشف ، وأثناء التسلسل. أثناء عملية إنشاء مكتبة DNA ليتم ترتيب تسلسلها ، قد تتشكل الكيميرات التي تشبه تكامل الحمض النووي البكتيري. Sure enough, earlier this year, researchers found that the extent of LGT in the tardigrade genome was initially overestimated some proposed LGTs likely arose from the genomes of bacterial contaminants and not from the tardigrade genome itself. 11

Despite skepticism from some corners of the scientific community and the difficulties of studying bacterial DNA integrations, we believe that LGTs are an important form of insertional mutagenesis. Perhaps now that putative bacterial DNA integrations have been identified in cancer, more researchers will look for these mutations in other diseases. A bacterial DNA integration that occurs in a human cell and leads to the expression of a bacterial compound recognized by the human immune system has the potential to trigger autoimmune disease, for example. Further research on the occurrence and consequences of LGT in human cells will likely reveal the phenomenon to be much more common and important than currently appreciated.

Kelly Robinson is a PhD candidate in the Molecular Medicine program at the University of Maryland, Baltimore. Julie Dunning Hotopp is an associate professor at the Institute for Genome Sciences at the University of Maryland School of Medicine.


You’re Surrounded by Bacteria That Are Waiting for You to Die

You are filled with bacteria, and you are covered in them. And a whole lot of them are just waiting for you to drop dead.

As soon as you die, they’ll swoop in. This week, we learned exactly how microbes chow down on us. A brave and strong-stomached team of scientists spent months watching dead bodies decompose, tracking all the bacteria, fungi, and worms, day by day. Forensic scientists can use this timeline, published in علم , to help determine time—and even place—of death. (More on that in a previous Gory Details .)

The microbes in your intestines get first dibs, the scientists found. As soon as you die, they’ll start decomposing you from the inside out. Meanwhile, other bacteria on your skin or in the soil beneath you start mounting an attack from the outside in. As Michael Byrne at Motherboard so nicely summed it up, “Earth is just waiting for you to drop dead.”

That’s a little unsettling, if you think about it. And it begs the question: What keeps all those bacteria from decomposing you alive?

That’s silly, you say. I’m alive. Only dead things decompose.

What keeps all those bacteria from decomposing you alive?

Basically, a big part of life involves your cells waging a battle to the death with bacterial cells. As long as you’re alive and healthy, your cells are winning. Decomposition is when your cells lose.

One of the clearest descriptions I’ve read comes from Moheb Costandi’s “This is what happens after you die“:

Most internal organs are devoid of microbes when we are alive. Soon after death, however, the immune system stops working, leaving them to spread throughout the body freely. This usually begins in the gut, at the junction between the small and large intestines. Left unchecked, our gut bacteria begin to digest the intestines—and then the surrounding tissues—from the inside out, using the chemical cocktail that leaks out of damaged cells as a food source. Then they invade the capillaries of the digestive system and lymph nodes, spreading first to the liver and spleen, then into the heart and brain.

As soon as you die, your body essentially gets its first break from a war that it has been fighting every moment of your life.

When the bacteria start to win that war in a living person, we call it an infection, and we try to flush the invaders out of a wound. Or we go in with antibiotics to poison them.

Let’s pause for just a moment to appreciate those antibiotics. We thought we had outwitted bacteria. But now we’ve overused and misused antibiotics, giving the bacteria a chance to figure out our defenses. They’re adapting, becoming resistant to our weapons, and we’re already seeing the failure of some of our last lines of defense , leading to more infections, illness, and death.

Ultimately, we lose our battle with bacteria when we die. But until then, it’s pretty amazing to think of the fine line between life and becoming bacteria food. Imagine the evolutionary arms race that has led to an immune system so vigilant that it can fend off constant attack for decades.


The great gut flora war: Why the bacteria in your gastrointestinal tract matters

By Lina Nertby Aurell - Mia Clase
Published April 29, 2018 5:30PM (EDT)

Shares

Excerpted with permission from Food Pharmacy: A Guide to Gut Bacteria, Anti-Inflammatory Foods, and Eating for Health by Lina Aurell and Mia Clase. Copyright 2018 by Skyhorse Publishing, Inc.

Without getting ahead of ourselves, we can start by noting that the key to staying healthy and free of inflammation and chronic illness is a well-functioning intestinal flora. Simply put, this flora is the bacteria and microorganisms that exist naturally in the intestine. In an adult, this is between 3.3 to 4.4 lb of bacteria. The intestine is a huge ecosystem containing several hundred different types of good and bad bacteria, which is an amount at least ten times greater than the number of body cells we have—approximately a hundred trillion. So, in that respect, you’re actually more bacteria than human. Most of your immune defense (or immune system, as it is also called) is in the gut (gastrointestinal tract), a truly fascinating system that’s built on a close collaboration between immune cells in the intestinal wall and your army of good intestinal bacteria. To fight inflammation, it is vital that only the good bacteria hook onto those immune cell receptors in the intestine. If the bad bacteria latch on to the receptors instead, you will have inflammation and lesser resistance against infection.

Even though the atmosphere in the gut is so influential to how we feel, it is still one of the most unchartered areas of our body. You might think it’s a bit odd when you realize that 70 to 80 percent of our immune system is situated there. But in recent years, interest in gut and intestinal flora has positively skyrocketed. Scientific research shows that bacteria in the colon not only affects a long list of illnesses and other conditions, such as diabetes, allergies, asthma, MS (multiple sclerosis), autism, cardiovascular disease, and some cancers, but also that they communicate with the brain and can drive our body weight, personality, and even our behavior. There are far more links between our gut and our brain than we first knew, with some scientists going so far as to call the gastrointestinal tract “our second brain.”

For example, it isn’t simply too little exercise and too much food that makes us fat: research shows that obesity can just as often be caused by inefficient gut flora and inflammation. Some studies even suggest that intestinal bacteria can influence our feelings of hunger and push us to crave certain foods that make their specific strain stronger than other bacterial strains in the gut. Studies have been set up where slim subjects were given intestinal flora from overweight donors, the outcome being that the slim subjects became overweight. This demonstrates that bacteria can sway us and make us fat by tricking the brain into believing that we’re hungry.

Another thing we found very interesting is the connection between intestinal flora and depression. Your risk of being diagnosed with clinical depression increases substantially if you suffer from chronic inflammation. By now it hasn’t escaped anyone’s notice that exhibiting a low level of the neurotransmitter serotonin is linked to depression and dejection. These days, the amount of prescriptions written for serotonin-boosting antidepressants (SSRI, Selective Serotonin Reuptake Inhibitors) is astronomical. Approximately more than one in ten Americans take antidepressants, and the rate at which those prescriptions are issued is rising faster still for young people and teenagers. Naturally, we were surprised to learn that only 5 to 10 percent of serotonin is found in the brain. Where is the remaining 95 percent hiding out? Answer: in the gastrointestinal tract. By the way, serotonin is not the only hormone made in the gut intestinal flora is in fact a key player in the production of all the body’s hormones, providing our organs with these very important substances.

We could go on about this, but we do have to end it somewhere. All these findings are overwhelming it’s even more head-spinning to realize that it wasn’t that long ago when medical students and budding dieticians were taught that bacteria in the body didn’t play an important function. Today, vigorous research is being conducted in that field, and new studies are continually proving how critical our intestinal flora is to both our physical and mental well-being.

There is an all-out war in your gastrointestinal tract

Almost one hundred years ago, the Danish scientist Christian Gram discovered that some bacteria absorbed color through their cell walls while others didn’t. Since then, bacteria that soak up color have been called Gram-positive (Gram+), while the nonabsorbent bacteria are called Gram-negative (Gram-). Plainly put, Gram+ are bacteria that protect against illness, while Gram- are the nasty ones, bacteria that, among other things, produce the strongly inflammatory and disease-inducing endotoxin poison. Since almost all Gram+ bacteria are benign and most of the Gram- are detrimental to our health, we thought we would keep things simple by referring to Gram+ and Gram- as good and bad bacteria.

When we are at our peak, we have about a hundred billion (and a thousand different strains of) good bacteria in our gut that work full-time to extract beneficial substances for us. Ideally, there should be about one nasty bacteria per one million (1,000,000) beneficial ones, but with today’s nutritional habits we are nowhere near this ratio. We are correct in asserting that there is war in our gastrointestinal tract—a conflict between our good Luke Skywalkers and evil Darth Vaders.

You can trust your good Luke Skywalkers—they’re always ready to defend your health, so long as you give them the right fuel. When you eat raw vegetables, they start multiplying rapidly and form an army so big and powerful that it can swiftly beat back your Darth Vaders and inhibit the inflammation reaction in your body.

Problem is, the diet most of us subsist on today is more likely to strengthen our Darth Vaders than our Luke Skywalkers, and our good bacteria die out when there isn’t enough food for them. If we chow down on potato chips and French fries all the time, we’re fueling the Darth Vaders, who mow down everything in their path, Lukes included, and as a result our intestinal flora is knocked out of balance, our immune system is weakened, and inflammation arises.

Let’s look at things from a more positive viewpoint. The advantage of good bacteria is that when they exist in an environment in which they thrive, they’re able to defend us from inflammation and disease-causing bacteria. We just need to give them enough nourishing food (vegetable fibers, antioxidants, minerals, and good fats), and they’ll quickly grow strong and multiply.

Beneficial bacteria have many important tasks besides chasing out nasty bacteria. For example, they line the intestinal wall and ensure that toxins and other waste don’t leak out into the bloodstream and into the rest of the body. Imagine that your gastrointestinal tract is like a long, winding, amusement-park water slide through your body, and that Luke’s army extracts all the antioxidants, vitamins, amino acids, and minerals that you send down the chute to release nutrients into your body. Thanks to the slide’s enclosed system, substances that Luke’s army doesn’t need or want—the debris, toxins, and dead bacteria—can simply leave the body.

Where in the body is food absorbed?

Nutrients we ingest from food eventually leave the intestinal tract and make their way into the bloodstream to be moved to the body cells. However, the question is where are they absorbed—directly from the small intestine, or a few hours later from the large intestine (colon)?

Raw vegetables are exceptionally hard to digest, and as a result they travel all the way down to the colon. Once there, they dole out nutrients to our good Luke Skywalkers and defend us from inflammation. Unfortunately, most of the food we eat today is neither raw nor slow to digest. On the contrary, most of our daily food—white bread, pasta, and rice, for instance—is already taken up in the small intestine. Food that is processed, treated with pesticides, and lacking in fiber = a real cocktail of inflammation factors.

When we consume food that gets absorbed in the small intestine, our protective bacteria in the colon don’t get any of the fiber-, mineral-, and antioxidant-rich nutrients they need. You’ll recall that antioxidants are our body’s foremost protectors against free radicals and that they guard us from inflammation, illness, and premature aging. Without those antioxidants, free radicals are free to wreak havoc. In short order, this means a lowered immune system that’s plagued by lingering colds, and in the long run it could lead to worse. Food that is absorbed in the small intestine elevates blood sugar levels too fast, and this in turn overburdens our digestive organs—the liver and the pancreas—because they are put under stress when dealing with the excess sugar in the blood (which causes inflammation) as quickly as possible.

The enemies of gastrointestinal flora

From Figure 2 below, we can see clearly how, in the Western part of the world, we have decimated large sections of our intestinal flora. Westerners (the yellow line) have lost 40 percent of their intestinal flora compared to the Yanomami, an indigenous population of the Amazon (the green line), and 20 percent compared to countries where the population consumes a diet somewhere between ours and the Yanomami’s.

The Yanomami have lived without any contact with the modern world and have thus held on to their rich intestinal flora, which means that they hardly ever suffer from inflammatory conditions. In countries that have adopted a Western lifestyle, we can see high rates of chronic illness, which is caused by inflammation and bad intestinal flora. Processed food, along with little exercise and lots of stress, has depleted our intestinal flora and disturbed the balance of good and bad bacteria. Other studies show that today’s children and young people often have difficulty building protective intestinal flora because, among other things, they don’t eat a diet that encourages its growth. Projections indicate that rates of most chronic diseases will triple or even quadruple by the year 2050. In Sweden, research has shown that every other Swede will be affected by cancer at some point during his or her lifetime (currently, the ratio is one out of three).

Another major threat to gut health: antibiotics. Aside from knocking out the good bacteria in the intestinal flora, excessive use of antibiotics has led to emerging problems with multidrug-resistant bacteria. This is called antibiotic resistance, and it is one of the biggest dangers facing our health today. Antibiotic resistance means that bacteria have developed to a point where no antibiotic can fight it. As modern-age travelers crisscross the planet, antibiotic resistance is becoming a global concern. For instance, antibiotic-resistant bacteria that develops in India could quickly affect someone in America, and ominous forecasts show that more people will die from multidrug-resistant bacteria than from cancer within the next twenty years. Scientists warn us that if we don’t turn this situation around, multidrug-resistance will be the main cause of mortality by 2050.