Jak bakteriocyny mogą wpływać na mikroflorę jelitową?
Ludzka mikroflora jelitowa to niezwykle złożone środowisko, zamieszkiwane przez szeroką gamę mikroorganizmów, z których wiele ma bezpośredni wpływ na nasze zdrowie i ogólne samopoczucie. „Ten wyraźny związek między mikroflorą a zdrowiem przekłada się na pilną potrzebę opracowania narzędzi, które można by wykorzystać do przewidywalnego kształtowania jej składu”, wyjaśnia Natalia Ríos Colombo, badaczka z University College Cork i stypendystka działania „Maria Skłodowska-Curie”. Jednym z takich narzędzi jest wprowadzenie bakteriocyn, peptydów przeciwdrobnoustrojowych wytwarzanych przez wiele bakterii, zwalczających inne drobnoustroje. „Bakteriocyny są naturalnymi modulatorami ludzkiej mikroflory, co jest jednym z powodów zainteresowania badaczy pod kątem wykorzystania ich w celu edycji mikroflory”, wyjaśnia Colin Hill, profesor mikrobiologicznego bezpieczeństwa żywności na wydziale mikrobiologii University College Cork. Dzięki wsparciu finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu BIOMA, pracując pod nadzorem Hilla, Natalia Rios Colombo postanowiła przyjrzeć się roli bakteriocyn w ustalaniu składu i funkcjonalności mikroflory jelitowej.
Działanie bakteriocyn
Na początek Colombo uzyskała identyczne szczepy bakterii, które wytwarzają oraz nie wytwarzają bakteriocyn, które następnie dodała do syntetycznych społeczności. „Następnie czekaliśmy, by ustalić ich ewentualny wpływ i sprawdzić, czy jesteśmy w stanie go przewidzieć”, dodaje Hill. Badacze odkryli, że wprowadzenie szczepów wytwarzających bakteriocyny rzeczywiście miało wpływ na ogólny skład mkroflory. Zdaniem Colombo, najbardziej oczywisty efekt był widoczny w przypadku drobnoustrojów wrażliwych na bakteriocyny. Zauważyła jednak również pewne dodatkowe działania uboczne, na przykład sytuację, w której nowo wprowadzona bakteriocyna zabija szczep bakterii A, który już produkował inną bakteriocynę zwalczanie szczepu bakterii B. „W tym przypadku wprowadzona bakteriocyna spowodowała oczekiwany spadek populacji bakterii szczepu A, ale także wzrost liczebność szczepu B, który wynika z zaniku bakteriocyny”, zauważa Colombo.
Modele matematyczne ustalają wpływ bakteriocyn na skład mikroflory
Badanie nie tylko potwierdziło wpływ bakteriocyn na skład mikroflory, ale naukowcy odkryli również, że możliwe jest przewidzenie tego wpływu za pomocą prostych modeli matematycznych. Chociaż takie modelowanie matematyczne nie było częścią planu projektu BIOMA, okazało się jednym z kluczowych rezultatów projektu. „Natalia zasięgnęła porady matematyków i sama opracowała model, co dało nam możliwość przewidzenia wyniku złożonego doświadczenia, a następnie sprawdzenia go w rzeczywistości”, zauważa Hill. Możliwość przewidywania wyników jest ważna, biorąc pod uwagę fakt, że każda zmiana prowadząca do wyeliminowania danego szczepu, niesie pewne konsekwencje. „Mając wystarczająco dużo danych powinniśmy być w stanie przewidzieć wszelkie wtórne, nieoczekiwane skutki i podjąć działania zapewniające, że nie wyrządzimy więcej szkody niż pożytku”, mówi Colombo.
Dostrajanie składu mikroflory
Choć projekt BIOMA dobiegł końca, wciąż istnieje potrzeba dalszego badania czynników wpływających na mikroflorę i ich funkcjonalność. Dlatego zespół badawczy bada obecnie możliwość opracowania działań wpływających na mikroflorę w celu dbania o zdrowie. „Potrzebujemy sposobów celowego wpływania na skład mikroflory, a projekt BIOMA z pewnością przyczynił się do opracowania szeregu interesujących narzędzi”, podsumowuje Hill.
Słowa kluczowe
BIOMA, mikroflora jelitowa, zdrowie, bakteriocyny, mikroflora, bakterie, modele matematyczne
