دور الرقم الهيدروجيني في تحديد تركيب الأنواع في ميكروبيوتا القولون البشري

يتفاوت الرقم الهيدروجيني في تجويف القولون حسب الموقع التشريحي وتخمر الميكروبات للبقايا الغذائية. لقد بحثنا تأثير الرقم الهيدروجيني الحمضي المعتدل، الذي يحدث في القولون القريب، على نمو أنواع مختلفة من بكتيريا القولون البشري في زراعة نقية وفي المجتمع الميكروبي الكامل. تم تحديد النمو لـ 33 نوعًا ممثلًا من بكتيريا القولون البشري عند ثلاث قيم أولية للرقم الهيدروجيني (حوالي 5.5، 6.2 و 6.7) في وسط YCFA اللاهوائي، الذي يتضمن خليطًا من الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFA) مع 0.2% جلوكوز كمصدر للطاقة. نما ممثلو جميع أنواع البكتيرويدس الثمانية المختبرة بشكل ضعيف عند الرقم الهيدروجيني 5.5، وكذلك Escherichia coli، في حين أن 19 من أصل 23 من البكتيريا إيجابية الغرام اللاهوائية المختبرة أعطت معدلات نمو عند الرقم الهيدروجيني 5.5 تعادل على الأقل 50% من تلك عند الرقم الهيدروجيني 6.7. زاد تثبيط نمو B. thetaiotaomicron عند الرقم الهيدروجيني 5.5 بوجود خليط SCFA (أسيتات 33 ملي مليمول، بروبيونات 9 ملي مليمول، و 1 ملي مليمول من كل من إيزو-فاليرات، فاليرات وإيزو-بيوتيرات). أظهرت تحليلات تسلسلات 16S rRNA المضخمة تحولًا كبيرًا مدفوعًا بالرقم الهيدروجيني داخل مجتمع بكتيري براز بشري في مخمر متدفق مستمر. شكلت أنواع Bacteroides 27% من تسلسلات 16S rRNA المكتشفة عند الرقم الهيدروجيني 5.5، لكن 86% من التسلسلات عند الرقم الهيدروجيني 6.7. وعلى العكس، شكّلت البكتيريا إيجابية الغرام المنتجة للبيوتيرات المرتبطة بـ Eubacterium rectale نسبة 50% من جميع تسلسلات 16S rRNA عند الرقم الهيدروجيني 5.5، لكنها لم تُكتشف عند الرقم الهيدروجيني 6.7. يبدو أن تثبيط نمو مجموعة رئيسية من البكتيريا سالبة الغرام عند رقم هيدروجيني حمضي معتدل يخلق منافذ يمكن استغلالها من قبل كائنات دقيقة أكثر تحملاً للرقم الهيدروجيني المنخفض.