Spontane samentrekkingen van het spijsverteringskanaal spelen bij bijna alle dieren een belangrijke rol, en zorgen voor een gezonde darmfunctie. Van eenvoudige ongewervelde dieren tot mensen, er zijn consequent vergelijkbare bewegingspatronen, waardoor ritmische samentrekkingen van de spieren het transport en de vermenging van de darminhoud vergemakkelijken. Deze weeën, bekend als peristaltiek, zijn essentieel voor het spijsverteringsproces. Met verschillende ziekten van het spijsverteringskanaal, zoals ernstige inflammatoire darmziekten bij mensen, er zijn verstoringen van de normale peristaltiek. Daten, zeer weinig onderzoek heeft de factoren onderzocht die ten grondslag liggen aan de controle van deze weeën. Nutsvoorzieningen, Voor de eerste keer, een onderzoeksteam van de werkgroep Cell and Developmental Biology (Bosch AG) van het Zoölogisch Instituut van de Universiteit van Kiel (CAU) heeft kunnen bewijzen dat de bacteriële kolonisatie van de darm een ​​belangrijke rol speelt bij het beheersen van peristaltische functies.

De wetenschappers publiceerden hun resultaten gisteren - afgeleid van het voorbeeld van zoetwaterpoliepen Hydra - in het laatste nummer van Wetenschappelijke rapporten .

De triggers voor de normale spontane samentrekkingen van het spierweefsel zijn zogenaamde pacemakercellen van het zenuwstelsel. In een bepaald ritme en zonder enige externe stimulatie, ze zenden elektrische impulsen uit, die uiteindelijk de gladde spieren van de darmwand bereiken, en ervoor zorgen dat ze samentrekken. Hoewel de impulsen als zodanig vanzelf optreden, hun frequentie en intensiteit, echter, zijn onderhevig aan invloeden van buitenaf. "Het voorbeeld van de eenvoudige zoetwaterpoliep Hydra heeft ons laten zien dat de bacteriële kolonisatie van het organisme de samentrekkingen van zijn spijsverteringsholte kan beïnvloeden. Hoogstwaarschijnlijk doen ze dit door de onderliggende pacemakersignalen te moduleren, " zei professor Thomas Bosch, hoofd van de studie en woordvoerder van het Collaborative Research Centre (CRC) 1182 "Oorsprong en functie van meta-organismen". In tegenstelling tot andere, meer complexe organismen, Hydra heeft geen darm in de ware zin van het woord. Hun eenvoudige lichaamsholte veronderstelt, onder andere, de functie van een spijsverteringskanaal; het omringende weefsel vertoont ook de typische samentrekkingen die gepaard gaan met hoger ontwikkelde darmen.

Om erachter te komen hoe de peristaltiek wordt gereguleerd in de zoetwaterpoliepen, de onderzoekers vergeleken normale Hydra met typische bacteriële kolonisatie met die waarvan het microbioom volledig was verwijderd met een antibioticacocktail. In vergelijking, deze organismen zonder bacteriële kolonisatie - ook wel kiemvrije poliepen genoemd - vertoonden een vermindering van de contracties met ongeveer de helft. Tegelijkertijd, het ritme van de bewegingen werd verstoord, en sommige pauzes tussen de weeën waren veel langer. Dus, de afwezigheid van het typische microbioom in Hydra bracht de peristaltische bewegingen in de lichaamsholte in gevaar.

In een volgende stap, de wetenschappers herstelden de specifieke bacteriële kolonisatie in de kiemvrije organismen. aanvankelijk, ze introduceerden elk van de vijf meest voorkomende bacteriesoorten die in het Hydra-microbioom worden aangetroffen, afzonderlijk terug in de steriele poliepen. Het bleek dat deze individuele bacteriële kolonisatie geen noemenswaardig effect heeft op de frequentie en timing van contracties. Alleen de gezamenlijke herintroductie van de vijf belangrijkste vertegenwoordigers van het microbioom leidde tot een duidelijke verbetering van de peristaltiek, hoewel zelfs dan, het patroon van weeën was niet volledig genormaliseerd. interessant, een extract geproduceerd uit de koloniserende bacteriën had een vergelijkbare positieve invloed.

Uit deze observatie concludeerde het Kiel-onderzoeksteam dat alleen het natuurlijke Hydra-microbioom - gekenmerkt door een balans tussen de aanwezige bacteriesoorten - een belangrijke pacemakerrol kan spelen in de peristaltiek. Ze ontdekten dat, in dit geval, bepaalde moleculen die door de bacteriën worden uitgescheiden, kunnen ingrijpen in het controlemechanisme van de pacemakercellen. Als zodanig, bacteriële signalen kunnen een beslissend effect hebben op het patroon van spontane peristaltische contracties. "We konden voor het eerst aantonen dat in ons eenvoudige modelorganisme, het microbioom heeft een onmisbare functie in de frequentie en timing van weefselcontracties, ’ benadrukt Bos.

In aanvulling, het voorbeeld van het evolutionair oude modelorganisme Hydra laat ons zien dat de beheersing van vitale processen van meercellige organismen door hun bacteriële symbionten al heel vroeg in de evolutie van het leven is ontstaan, vervolgde Bosch. Deze baanbrekende resultaten zijn vooral veelbelovend voor medisch onderzoek:"De fundamentele verklaring van de samenwerking tussen organisme en microbioom bij het reguleren van de peristaltiek zal ons in de toekomst helpen om de opkomst van ernstige ziekten te begrijpen, die voortkomen uit een verstoorde beweging van de darm, ’ vatte Bosch samen.