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Mappa dettagliata del microbiome umano della linguetta

Un nuovo studio ha pubblicato nei rapporti rapporti delle cellule del giornale nel marzo 2020 l'uso delle tecniche di rappresentazione spettrali avanzate e rapide sviluppare una mappa dettagliata delle comunità microbiche sulla linguetta umana. La ricerca contribuirà a capire come tali comunità coltivano e formano i reticoli organizzati.

Ecologia spaziale e CLASH-FISH

L'ecologia spaziale o l'ecologia del paesaggio è un'area di ricerca che studia la formazione di reticoli spaziali fra le comunità batteriche. La grandezza “del granulo„ (la più piccola unità che è osservata) e “le dimensioni„ (l'intervallo delle osservazioni) sono fattori determinanti importanti del disgaggio di esame. Il disgaggio è cruciale quando si tratta delle teorie dell'edilizia circa come tali comunità sono organizzate.

Come tali reticoli sono formati? Nella bocca umana, almeno, la risposta comprende i fattori quale la temperatura, l'umidità livella, il flusso della saliva, il livello dell'ossigeno, il pH ed il numero di volte le abrasioni o le procedure dell'igiene orale accade. Oltre a questi fattori di macrolivello, i microbi stessi producono ed utilizzano i composti metabolici, sostanze nutrienti ed inibitori, compreso le molecole antimicrobiche. Egualmente impediscono fisicamente ad altri microbi di occupare lo spazio principale, o le loro superfici possono offrire i buoni punti affinchè altri microbi leghino a. Tali interazioni piombo ad una diversa e comunità dal punto di vista funzionale ridondante, che è più o meno stabile e metabolicamente attivo secondo i livelli di interazione inter microbica.

Per mappare l'orientamento spaziale, altri fattori devono essere conosciuti, quale la distanza fra i microbi come pure la distanza fra i microbi ed altro funzionalità ospite quali la cellula ospite più vicina o la superficie di un biofilm di cui il microbo è una rappresentazione del divisorio è usata per ottenere le informazioni su tali reticoli al livello determinato delle cellule ai disgaggi di fino a un millimetro.

Lo sviluppo di una tecnica chiamata contrassegno combinatorio con l'ibridazione in situ della rappresentazione-fluorescenza spettrale (CLASI-FISH) ha aiutato le classi microbiche multiple per essere identificato e per localizzato allo stesso tempo contrassegnando qualunque tipo dato di microbo con i fluorophores multipli. Ciò contribuisce a prevedere la disposizione spaziale di intero sistema dei microbi che formano le comunità microbiche al disgaggio del micron.

Biofilm batterico raschiato dalla superficie della linguetta ed imaged facendo uso di CLASI-FISH. Il tessuto epiteliale umano forma un
Biofilm batterico raschiato dalla superficie della linguetta ed imaged facendo uso di CLASI-FISH. Il tessuto epiteliale umano forma un'anima (grigia). I colori indicano i batteri differenti: Gli actinomici (rossi) occupano una regione vicino alla memoria; Lo streptococco (verde) è localizzato in una crosta esteriore ed in bande nell'interno. Altri tassi (Rothia, ciano; Neisseria, giallo; Veillonella, magenta) sono presenti nei cluster ed in bande che suggeriscono la crescita della comunità esternamente dall'anima. Credito di immagine: Steven Wilbert e Gary Borisy, l'istituto di Forsyth

Lo studio

Lo studio corrente usa la rappresentazione multispettrale della fluorescenza per stabilire il suo ruolo in ecologia spaziale per i sistemi microbici sulla linguetta. Qui ci sono microbi densamente ragruppati multipli in contatto con l'epitelio umano ed anche con altri habitat orali come la mucosa della bocca e dei denti.

I ricercatori hanno utilizzato una ruspa spianatrice di linguetta di plastica increspata per raccogliere un esemplare raschiato di nuovo alla parte anteriore. La dimensione e la disposizione interna di questi frammenti del biofilm piombo loro concludere che hanno rappresentato fedelmente la disposizione spaziale dei batteri ai vari livelli del dorso della linguetta sopra un disgaggio delle centinaia di micrometri. Questi livelli comprendono le cime della papille filiformi che copre la linguetta, le valli fra loro e le spine dorsali fini che aggettano da loro, che ospitano i batteri dei tipi differenti.

Ai ricercatori in primo luogo hanno identificato il batterico principale digita dentro i campioni raschiati dalle linguette di 21 volontario sano ordinando e poi hanno analizzato ogni classe per fornire un a piena vista della struttura del microbiome in dettaglio sufficiente permettere che ciascuna delle specie chiave sia definita il suo proprio punto sulla linguetta.

La maggior parte dei geni microbici nella comunità della linguetta sono formati di un numero limitato dei oligotypes, secondo il progetto umano Microbiome (HMP). Collegando ogni oligotype nella bocca alle classi batteriche nel database orale umano ampliato di Microbiome (eHOMD), i ricercatori hanno identificato 17 generi batterici presenti in più di 80% della gente e di formazione del 0,5% dei microbi. Facendo uso dell'ordinamento dei dati dal HMP, hanno trovato che 95% o più delle sequenze batteriche è venuto da un simile insieme dei generi.

I ricercatori concludono che questi generi sono “probabilmente di formare sia la struttura spaziale che metabolica del microbiome sano del TD.„

Organizzazione spaziale

I ricercatori hanno trovato tre tipi di disposizioni microbiche: batteri liberi, batteri sulle celle epiteliali squamose e consorzi batterici, o strutturalmente gruppi complessi. Gli ultimi erano biofilms batterici fatti di parecchi livelli di microbi, con un limite distinto e una memoria epiteliale.

L'analisi batterica della composizione in ogni categoria e distribuzione nello spazio ha indicato che i consorzi erano più omogenei delle altre categorie, con i simili reticoli batterici attraverso tutti i campioni. A batteri liberi e diretti a epitelio si sono presentati separatamente o nei piccoli cluster. Al contrario, ogni consorzio video la stessa struttura localizzata della toppa, ciascuna dominata da un tipo batterico.

Ogni toppa ha un limite distinto, è dieci alle centinaia di micrometri lungamente ed ha una memoria delle celle epiteliali mucose umane. I consorzi vivono fra la zona di perimetro, che è esposta alla saliva ed all'ossigeno e la memoria epiteliale.

Almeno un campione da ogni partecipante e più di 95% delle immagini del campione, ha mostrato la presenza di 3 generi: Actinomici, Rothia e streptococco. Ciascuno ha avuto sui propri “punto dolce„ nel consorzio, con gli actinomici che formano i grandi domini continui vicino alla memoria o le bande fra le toppe di altri batteri. Rothia ha formato le grandi toppe vicino al perimetro come pure intorno ad una memoria delle celle epiteliali o batteriche. All'interno di così livello corticale, il Rothia era spesso rotto su dai flussi o dalle toppe di altri tipi batterici. Lo streptococco ha formato un livello esterno sottile sul consorzio come pure i filoni o le toppe dentro.

Altri tipi prominenti dei batteri veduti in campioni da tutte le persone nello studio hanno compreso Veillonella, Gemella, le neisseriaceae ed il filo Saccharibacteria. Alcune di queste classi batteriche possono essere di contribuire a convertire il nitrato nella saliva in nitrito ed a contribuire così a regolamentare i livelli di ossido di azoto nell'organismo. Di meno che un quinto delle celle non sono stati macchiati con c'è ne delle sonde specifiche.

Dopo, i ricercatori hanno esaminato i generi differenti all'interno del consorzio, ogni specie all'interno di un genere e specie una in particolare che era probabilmente il rappresentante di quel genere sulla linguetta. Come previsto dai dati di HMP, hanno trovato, per esempio, che Rothia è stato rappresentato dal mucilaginosa del R., actinomici dal odontolyticus del A. ed in una molta poca misura, nel graevenitizii del A. e nella Neisseria dai flavescens del N. Il mitis dello S., il salivarius dello S. e i parasanguinis dello S. sono stati trovati su tutti i consorzi ma nei posti differenti.

La formazione di consorzi

Gli scienziati suppongono che celle batteriche sulla spinta del dorso della linguetta su a vicenda mentre si moltiplicano. Ogni classe aumenta più rapido di numero di area che è ideale per la loro crescita, piombo alle toppe irregolarmente a forma di. Ciò è l'origine della disposizione della toppa veduta nel microbiome maturo. Nella cattiva salute, la struttura della comunità microbica ha potuto variare.

“Il nostro studio è novello perché nessuno prima ha potuto esaminare il biofilm sulla linguetta in un modo che distingue tutti i batteri differenti in moda da poterci vedere noi come si sistemano,„ il ricercatore che Gary Borisy dice. “La maggior parte del lavoro precedente sulle comunità batteriche hanno usato agli gli approcci basati ordinare del DNA, ma ottenere la sequenza del DNA, dovete in primo luogo macinare sul campione ed estrarre il DNA, che distrugge tutta la bella struttura spaziale che era là. La rappresentazione con la nostra tecnica di CLASI-FISH ci lascia conservare la struttura spaziale ed identificare i batteri allo stesso tempo.„

Cioè questo metodo della rappresentazione poteva identificare la maggior parte delle celle in ogni consorzio come pure la loro disposizione spaziale e dell'abbondanza relativamente alla sorgente di nutrizione ed alla posizione del substrato.

Gli studi del micrometro-disgaggio contribuiscono a differenziare le comunità microbiche relativamente alla loro disposizione biologica. L'uso delle sonde livelle delle specie indica che molte specie sono specialisti del sito che accadono ad un sito, come placca batterica, ma non nell'altro, cioè, il dorso della linguetta.

I ricercatori concludono, “sebbene la rappresentazione sia soltanto una di parecchie tecnologie chiave, fornisce il vantaggio unico della mostra noi dell'obiettivo: il paesaggio e le strutture che i microbi sviluppano e che dobbiamo spiegare e replica per raggiungere una comprensione della comunità microbica.„

Journal reference:

Wilbert et al., Spatial ecology of the human tongue dorsum microbiome, Cell Reports 30, 1–13 (2020), https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(20)30271-0

Dr. Liji Thomas

Written by

Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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