消化道的自發(fā)性收縮在幾乎所有動(dòng)物中起重要作用，并確保健康的腸功能。從簡(jiǎn)單的無(wú)脊椎動(dòng)物到人類，總是存在類似的運(yùn)動(dòng)模式，通過(guò)這些模式，肌肉的節(jié)律性收縮促進(jìn)腸內(nèi)容物的運(yùn)輸和混合。這些收縮稱為蠕動(dòng)，對(duì)消化過(guò)程至關(guān)重要。對(duì)于消化道的各種疾病，例如人類的嚴(yán)重炎癥性腸病，正常蠕動(dòng)有破壞。迄今為止，很少有研究探討控制這些收縮的潛在因素?，F(xiàn)在，這是第一次，科學(xué)家在最新一期的科學(xué)報(bào)告中公布了他們昨天的結(jié)果 - 來(lái)自淡水息肉Hydra的例子。

肌肉組織正常自發(fā)收縮的觸發(fā)因素是所謂的神經(jīng)系統(tǒng)起搏細(xì)胞。在特定的節(jié)奏和沒有任何外部刺激的情況下，它們發(fā)出電脈沖，最終到達(dá)腸壁的平滑肌，并使它們收縮。盡管這樣的沖動(dòng)本身發(fā)生，但是它們的頻率和強(qiáng)度受到外部影響。“簡(jiǎn)單的淡水息肉Hydra的例子告訴我們，有機(jī)體的細(xì)菌定植會(huì)影響其消化腔的收縮。很可能是通過(guò)調(diào)節(jié)潛在的起搏器信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，”研究負(fù)責(zé)人Thomas Bosch教授說(shuō)。和協(xié)作研究中心(CRC)1182“元生物的起源和功能”的發(fā)言人。與其他更復(fù)雜的生物體不同，Hydra在真正意義上沒有腸道。它們簡(jiǎn)單的體腔除其他外還具有a的功能消化道 ; 周圍組織也表現(xiàn)出與更高度發(fā)達(dá)的腸相關(guān)的典型收縮。

為了了解淡水息肉如何調(diào)節(jié)腸蠕動(dòng)，研究人員比較了典型細(xì)菌定植的正常Hydra 和使用抗生素混合物完全去除微生物組的那些。相比之下，這些沒有細(xì)菌定植的生物 - 也稱為無(wú)菌息肉 - 表現(xiàn)出收縮減少約一半。與此同時(shí)，運(yùn)動(dòng)的節(jié)奏被打亂了，收縮之間的一些斷裂要長(zhǎng)得多。因此，Hydra中缺乏典型的微生物組會(huì)損害體腔中的蠕動(dòng)運(yùn)動(dòng)。

在進(jìn)一步的步驟中，科學(xué)家恢復(fù)了無(wú)菌生物體中的特定細(xì)菌定植。最初，他們將Hydra微生物組中發(fā)現(xiàn)的五種最常見的細(xì)菌物種分別引入無(wú)菌息肉。事實(shí)證明，這種單獨(dú)的細(xì)菌定植對(duì)收縮的頻率和時(shí)間沒有明顯影響。只有聯(lián)合重新引入微生物組的五個(gè)主要代表才能使蠕動(dòng)得到顯著改善，盡管如此，收縮的模式還沒有完全正常化。有趣的是，由定植細(xì)菌產(chǎn)生的提取物具有類似的積極影響。

根據(jù)這些觀察結(jié)果，基爾研究小組得出的結(jié)論是，只有天然的Hydra微生物組 - 以存在的細(xì)菌種類之間的平衡為特征 - 才能在蠕動(dòng)中發(fā)揮重要的起搏器作用。他們發(fā)現(xiàn)，在這種情況下，細(xì)菌分泌的某些分子可以干預(yù)起搏細(xì)胞的控制機(jī)制。因此，細(xì)菌信號(hào)可對(duì)自發(fā)蠕動(dòng)收縮的模式產(chǎn)生決定性影響。“我們能夠首次證明，在我們的簡(jiǎn)單模型生物體中，微生物組在組織收縮的頻率和時(shí)間方面具有不可或缺的功能，”博世強(qiáng)調(diào)說(shuō)。

此外，進(jìn)化上古老的模型生物Hydra的例子告訴我們，通過(guò)它們的細(xì)菌共生體控制多細(xì)胞生物的重要過(guò)程已經(jīng)在生命進(jìn)化的早期起源，博世繼續(xù)說(shuō)。這些突破性的結(jié)果對(duì)于醫(yī)學(xué)研究特別有希望：“生物體和微生物組之間在調(diào)節(jié)蠕動(dòng)方面的合作的基本解釋將在未來(lái)幫助我們理解由腸道運(yùn)動(dòng)中斷引起的嚴(yán)重疾病的出現(xiàn)，”總結(jié)博世。