细菌作为肠道的起搏器

消化道的自发性收缩在几乎所有动物中起重要作用，并确保健康的肠功能。从简单的无脊椎动物到人类，总是存在类似的运动模式，通过这些模式，肌肉的节律性收缩促进肠内容物的运输和混合。这些收缩称为蠕动，对消化过程至关重要。对于消化道的各种疾病，例如人类的严重炎症性肠病，正常蠕动有破坏。迄今为止，很少有研究探讨控制这些收缩的潜在因素。现在，这是第一次，科学家在最新一期的科学报告中公布了他们昨天的结果 - 来自淡水息肉Hydra的例子。

肌肉组织正常自发收缩的触发因素是所谓的神经系统起搏细胞。在特定的节奏和没有任何外部刺激的情况下，它们发出电脉冲，最终到达肠壁的平滑肌，并使它们收缩。尽管这样的冲动本身发生，但是它们的频率和强度受到外部影响。“简单的淡水息肉Hydra的例子告诉我们，有机体的细菌定植会影响其消化腔的收缩。很可能是通过调节潜在的起搏器信号来实现的，”研究负责人Thomas Bosch教授说。和协作研究中心(CRC)1182“元生物的起源和功能”的发言人。与其他更复杂的生物体不同，Hydra在真正意义上没有肠道。它们简单的体腔除其他外还具有a的功能消化道 ; 周围组织也表现出与更高度发达的肠相关的典型收缩。

为了了解淡水息肉如何调节肠蠕动，研究人员比较了典型细菌定植的正常Hydra 和使用抗生素混合物完全去除微生物组的那些。相比之下，这些没有细菌定植的生物 - 也称为无菌息肉 - 表现出收缩减少约一半。与此同时，运动的节奏被打乱了，收缩之间的一些断裂要长得多。因此，Hydra中缺乏典型的微生物组会损害体腔中的蠕动运动。

在进一步的步骤中，科学家恢复了无菌生物体中的特定细菌定植。最初，他们将Hydra微生物组中发现的五种最常见的细菌物种分别引入无菌息肉。事实证明，这种单独的细菌定植对收缩的频率和时间没有明显影响。只有联合重新引入微生物组的五个主要代表才能使蠕动得到显着改善，尽管如此，收缩的模式还没有完全正常化。有趣的是，由定植细菌产生的提取物具有类似的积极影响。

根据这些观察结果，基尔研究小组得出的结论是，只有天然的Hydra微生物组 - 以存在的细菌种类之间的平衡为特征 - 才能在蠕动中发挥重要的起搏器作用。他们发现，在这种情况下，细菌分泌的某些分子可以干预起搏细胞的控制机制。因此，细菌信号可对自发蠕动收缩的模式产生决定性影响。“我们能够首次证明，在我们的简单模型生物体中，微生物组在组织收缩的频率和时间方面具有不可或缺的功能，”博世强调说。

此外，进化上古老的模型生物Hydra的例子告诉我们，通过它们的细菌共生体控制多细胞生物的重要过程已经在生命进化的早期起源，博世继续说。这些突破性的结果对于医学研究特别有希望：“生物体和微生物组之间在调节蠕动方面的合作的基本解释将在未来帮助我们理解由肠道运动中断引起的严重疾病的出现，”总结博世。