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Darmbakterienveränderungen können Infektionen und Entzündungen vorhersagen
Eine der überraschendsten Enthüllungen über die menschliche Biologie, die in den letzten Jahren aufkamen, ist, dass die Mikroben in unserem Darm weitaus zahlreicher sind als unsere körpereigenen Zellen. Außerdem scheinen sie eine wichtige Rolle für unsere Gesundheit zu spielen. Wenn sie krank werden, werden wir krank. Jetzt zeigt eine neue Studie, wie ein computergestütztes Modell Darminfektion und Entzündung vorhersagen kann, bevor Symptome auftreten, indem Veränderungen der Darmmikrobiota-Signaturen im Laufe der Zeit verfolgt werden.
Im Tagebuch schreiben Plus einsForscher vom Brigham and Women's Hospital (BWH), einer Tochtergesellschaft der Harvard Medical School in Boston, MA, schlagen vor, dass ihre Ergebnisse Ärzten helfen werden, besser zu verstehen, wie fremde Bakterien unsere Darm-Mikrobiota stören, und daraus bessere Behandlungen für den Magen-Darm-Trakt zu finden (GI) Infektion und Entzündung.
Senior-Autorin Lyn Bry, außerordentliche Professorin für Pathologie an der Harvard Medical School und Direktorin des BWH-Zentrums für klinische und translationale Metagenomik, sagt:
"Unser Darm enthält 10 mal mehr Bakterienzellen als menschliche Zellen in unserem Körper. Das Verhalten dieser komplexen bakteriellen Ökosysteme bei einem Infektionsangriff kann einen großen Einfluss auf unsere Gesundheit haben."
Darmbakterien zeigen unterschiedliche Signaturen in verschiedenen Stadien der Infektion
Für die Studie verwendete das Team neue Computeralgorithmen, die von Co-Erstautor Georg Gerber entwickelt wurden, der auch Direktor des BWH Zentrums für klinische und translationale Metagenomik ist, und Direktor der BWH Computational Unit.
Durch die Verfolgung von Veränderungen der Darmmikrobiota-Signaturen im Laufe der Zeit kann ein computergestütztes Modell eine Darminfektion und Entzündung vorhersagen, bevor Symptome auftreten.
Das Team hat die Algorithmen verwendet, um zu analysieren, was mit Darmbakterien in Mäusen während verschiedener Stadien der Infektion durch den Erreger passiert Citrobacter Rodentium. Der Erreger verursacht Symptome, die einer Lebensmittelvergiftung beim Menschen ähneln.
Bei Mäusen mit einem gesunden Immunsystem folgt der Erreger vier verschiedenen Stadien: frühe Kolonisierung, gefolgt von symptomatischer Infektion, gefolgt von einer Reaktion des Immunsystems, bei der der Erreger aus dem System entfernt wird, und schließlich einer "Rekonvaleszenz" -Phase , wo Gewebeschäden repariert werden.
Der gesamte Prozess dauert ungefähr 2 Monate.
Für ihre Studie produzierte das Team im Laufe der zwei Monate des Infektionsprozesses an verschiedenen Stellen im Darm der Maus genetische Gen-Zeitreihen der Darmbakterien. Anschließend analysierten sie mithilfe der Algorithmen in einem computergestützten Rahmen sowohl lokale als auch allgemeine Veränderungen in den Bakterienkolonien, um dynamische Veränderungen zu identifizieren, die den verschiedenen Phasen der Infektion und Entzündung entsprechen.
Die Familien der Darmmikroben sind im Laufe der Infektion auf verschiedene Weise gestört
Die Forscher sahen, dass die normalen Bakterien auf verschiedene Weise an verschiedenen Stellen im Darm unterbrochen waren, als sich die Infektion entfaltete und aufgelöst wurde.
Zum Beispiel fanden sie die genetischen Signaturen von Bakterienkolonien, die zur Gattung gehören Mucispirillum zeigten, dass diese zu früh im Infektionsprozess nachzulassen schienen, bevor Symptome auftraten. Und sie kehren nicht bis zur letzten Rekonvaleszenzphase zurück, nachdem der Erreger weggeräumt wurde.
Mucispirillum besiedelt die Schleimschicht im Dickdarm, und es ist bekannt, dass der Krankheitserreger die Mikroumgebung dieses Teils des Darms aktiv zerstört.
"Eine vollständige Regeneration der Schleimschicht tritt einige Zeit nach der Clearance des Erregers auf, was eine mögliche Erklärung für die beobachtete Verzögerung in der Schleimhaut darstellt Mucispirillum Die Kolonisierung des distalen Kolons ", bemerken Sie die Autoren und fügt hinzu, dass die entsprechende Signatur" könnte somit einen Marker für die Gesundheit der Oberfläche Schleimschicht im distalen Doppelpunkt, mit möglicher Anwendung auf andere Modelle von entzündlichen Kolitis. "
Unterschriften anderer Bakterienarten, wie zum Beispiel der Familien Clostridiales und Lactobacillales zeigten diese Populationen erhöht, nachdem der Erreger verschwunden war.
Außerdem fand das Team interessant, dass einige dieser Erhöhungen in Teilen des Darms auftraten, in denen der Erreger keine Wirtszellen beschädigt hatte.
Mikrobielle Signaturen könnten helfen, subtile Versionen oder frühe Stadien von Darmerkrankungen zu erkennen
Prof. Bry sagt aus klinischer Sicht: "Diese neuen mikrobiellen Signaturen, die wir identifiziert haben, könnten dem Kliniker helfen, frühe Stadien von Entzündungen oder subtilen persistierenden Erkrankungen bei Patienten mit gastrointestinalen Störungen, wie entzündlichen Darmerkrankungen, zu erkennen."
Sie fügt hinzu, dass einige der zeitabhängigen Signaturen, die sie identifizierten, auch verwendet werden könnten, um andere Arten von Entzündungen und Infektionen zu untersuchen.
Verschiedene Zuschüsse und Fonds trugen zur Finanzierung der Studie bei, darunter Beiträge der National Institutes of Health, der niederländischen Organisation für wissenschaftliche Forschung, des Stanley L. Robbins Memorial Research Award und von Organisationen, die mit Harvard verbunden sind.
Inzwischen, Medizinische Nachrichten heute vor kurzem von einer Studie gelernt, die Darm-Bakterien-Vielfalt verbessert sich mit Übung gefunden, Hervorhebung eines anderen interessanten Weg, dass unsere freundlichen Darmflora unsere Gesundheit beeinflussen.
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