Vanliga livsmedel förändrar tarmbakterier genom att påverka virus
En grupp forskare har tagit idén om mat som medicin ett steg närmare. De har identifierat vissa vanliga livsmedel som förändrar vårt mikrobiom.
I vetenskapen idag är mat- och tarmbakterier två ämnen som garanterat väcker intresse och debatt. Båda är naturligtvis inbördes relaterade, och en ny studie fokuserar på några finesser i detta förhållande.
Bristen på en hälsosam population av tarmbakterier äventyrar vår hälsa; detsamma gäller när vi inte äter en hälsosam kost. Men forskare förstår inte helt den exakta effekten av specifika livsmedel på tarmbakterier.
Denna kunskapsklyft beror delvis på mikrobiomets otroliga komplexitet. En faktor som lerar vattnet är bakteriofager, eller kort sagt fager.
Fagen
Fager är virus som bara attackerar bakterier. Inom tarmen överstiger dessa virus de svimlande många tarmbakterierna.
Varje fag attackerar bara en specifik typ av bakterie, vilket innebär att den kan påverka nivåerna av tarmbakterier. Fager behöver bakterier för att leva, så om bakterier saknas kan fagerna inte överleva.
Detta innebär att alla livsmedel som påverkar fager kan påverka tarmbakterierna och vice versa. Om till exempel befolkningen i en typ av fager ökar, minskar bakterierna som de konsumerar, vilket möjligen ger plats för en annan bakterieslag att föröka sig.
På detta sätt kan virus påverka det totala mikrobiomet - genom att beskära en art ger de utrymme för andra arter att fylla.
Byter från profage
De flesta fager i tarmen finns i vilande form - deras DNA är integrerat i bakteriens genom. I denna form kallas de för profager.
Forskare har identifierat vissa föreningar som utlöser profager för att återgå till sin aktiva form. När detta händer sprängs hundratals nya fager ut ur bakteriecellen, dödar värden och attackerar andra bakterier; dessa föreningar inkluderar sojasås, nikotin och vissa antibiotika, såsom ciprofloxacin. Hittills är listan över fagfrämjande föreningar relativt kort.
Det är viktigt att avslöja vilka kemikalier som bränner fagaktivitet. Eftersom fager attackerar och dödar bakterier, om vi förstår hur man manipulerar dem, kan de fungera som kraftfulla, naturliga antibiotika.
En nyligen genomförd studie syftade till att utvidga listan över föreningar som inducerar fagaktivitet. Forskarna från San Diego State University, CA, publicerade sina resultat i tidskriften Tarmmikrober. De hoppas att deras resultat kommer att introducera "möjligheten att använda diet för att avsiktligt landskapa människans tarmmikrobiom via profaginduktion."
"Vi kan faktiskt tackla vissa förhållanden genom att justera de livsmedel vi konsumerar som kommer att påverka mikrobiell mångfald, vilket i sin tur kommer att påverka hälsa och sjukdomar."
Forskningsassistent Lance Boling
För att undersöka valde forskarna ett brett spektrum av föreningar som kan påverka fagaktivitet. De valde en rad bakterier från två phyla som är vanliga i tarmen: Bacteroidetes och Firmicutes. De inkluderade både fördelaktiga och patogena bakteriestammar.
Från 117 livsmedelsföreningar minskade de sin sökning till bara 28. Forskarna observerade tillväxten av bakterier i närvaro av varje specifik förening; de observerade också dess tillväxt utan föreningen som en kontroll. Därefter använde de flödescytometri, en process som är känslig nog för att upptäcka otänkbart små viruspartiklar.
Vilka livsmedel påverkar fager?
Av de 28 kandidaterna producerade 11 föreningar nivåer av viruspartiklar i en hastighet högre än kontrollerna, vilket betyder att de påverkade fagaktiviteten.
Några av de mest betydande fagförstärkningarna inträffade i närvaro av kryddnejlika, propolis (en förening producerad av bin), uva ursi (även känd som kinnikinnick eller björnbär) och aspartam.
Den mest potenta profaginduceraren var stevia, som är ett växtbaserat sockerersättningsmedel. Med vissa arter av bakteriestammarna ökade stevia antalet viruspartiklar med mer än 400%.
Omvänt minskade vissa livsmedel antalet viruspartiklar; framför allt dessa inkluderade rabarber, fernet (en typ av italiensk sprit), kaffe och oregano.
För att komplicera saker, förstärkte vissa föreningar fagaktivitet associerad med vissa bakterier, men minskade fagaktivitet relaterade till andra; dessa föreningar inkluderar tandkräm, grapefruktutsädextrakt och granatäpple.
Enligt författarna var en av de mest potenta antibakteriella livsmedlen het tabaskosås, som ”minskade tillväxten av alla tre [gastrointestinala] arter, utom den opportunistiska patogenen. P. aeruginosa, med i genomsnitt 92%. ”
Tabasco innehåller vinäger, men när de testade enbart vinäger reducerade det bara bakterietillväxten med 71%. De tror att capsaicin - den kryddiga föreningen i chilis - kan förklara de ytterligare antibakteriella egenskaperna. I experimenten med tabasco hittades dock inga viruspartiklar, så det är osannolikt att fager är inblandade.
Framtiden
Dessa resultat är viktiga. Forskare vet nu att mikrobiomet kan påverka vår fysiska och mentala hälsa; det kan också orsaka inflammation och öka risken för cancer. Om forskare kan räkna ut hur man förändrar mikrobiomet på specifika sätt kan de i teorin ta bort eller minska dessa risker.
Som en av författarna, Forest Rohwer, förklarar: "Förmågan att döda specifika bakterier, utan att påverka andra, gör dessa föreningar väldigt intressanta."
Den nya listan över föreningar är naturligtvis inte uttömmande, som Rohwer säger: "Det finns förmodligen tusentals föreningar som skulle vara användbara för att eliminera oönskade bakterier."
Författarna hoppas att forskare kommer att fortsätta i denna riktning. De förklarar också att forskare kommer att behöva försöka räkna ut de molekylära mekanismer som byter fag från inaktivitet till aktivitet.
