Mikrobiomas yra „organų“ tipas, kurį šiuolaikinė medicina daugelį metų pamiršo. Tačiau jau daugiau nei keliolika metų dėl biomedicinos mokslų plėtros buvo atlikta daugybė tyrimų, kurių rezultatai įrodo, kad mikrobiomas yra daugiau nei tik mūsų organizme gyvenanti mikroorganizmų grupė. Kas yra mikrobiomas? Kodėl tai taip svarbu mūsų sveikatai? Kaip juo rūpintis?

Mikrobiomas(mikrobiota, mikroflora) yra tam tikrai natūraliai buveinei būdingų mikroorganizmų grupė. Kaip buveinę turėtume suprasti ne tik jūrą ar dirvožemį, bet ir žmonių bei kitų gyvūnų organizmą. Todėl, be jūrų ir dirvožemio mikrobiomo, mes išskiriame žarnyno, odos, lytinių takų, ausų ir burnos mikrobiomą.

Mikrobiomo sudėtis skiriasi priklausomai nuo buveinės, kurią jis užima. Šiuo metu daugiausiai tyrimų atliekama su gausiausiu mūsų kūno mikrobiomu, t. y. virškinimo traktu.

Mikrobiomas, mikrobiota ar mikroflora?

Terminą „mikrobiomas“ 2001 m. pirmą kartą pavartojo Nobelio premijos laureatas Joshua Lederbergas, kuris jį panaudojo apibūdindamas visų žmogaus organizme gyvenančių mikrobų genomo rinkinį. Todėl terminas dažniau vartojamas šia prasme.

Kalbant apie visų mikroorganizmų, kaip ląstelių, rinkimą, reikia vartoti terminą „mikrobiota“.

Kita vertus, terminas „mikroflora“ yra senas, rečiau vartojamas terminas, kilęs iš tų laikų, kai dauguma mikroorganizmų buvo priskirti augalų karalystei (terminas „flora“ apibūdina tam tikroje vietovėje randamų augalų rūšių visuma).

Mikrobiomas – iš ko jis susideda?

Mikrobiomą sudaro bakterijos, mielės, grybai, pirmuonys, virusai ir archėjos. Atminkite, kad jie ne visada turi būti „draugiški“ savo šeimininkui. Mikrobiotoje taip pat gali būti mikroorganizmų, kurie gali būti patogeniški žmonėms, pvz.,Escherichia Coli .

Dėl mikroorganizmų gausos ypatingo dėmesio nusipelno virškinimo trakto mikrobiomas, kurią daugiausia sudaro 4 pogrupių bakterijos:

  • Firmicutes(64%)
  • Bacteroides(23%)
  • Proteobakterijos(8%)
  • Aktinobakterijos(3%)

Sveikiems žmonėms atskiros virškinamojo trakto dalys pasižymi įvairia mikroorganizmų įvairove. Skrandis ir dvylikapirštė žarna yra praktiškai sterilūs,nes rūgštus skrandžio sulčių pH sukuria nepalankią aplinką daugumai mikroorganizmų. Plonojoje žarnoje jų skaičius yra didesnis – nuo ​​10 000 iki 100 000 1 grame maistinės medžiagos.

Čia vyraujaLactobacillusirStreptococcusgenties acidofilinės bakterijos. Daugiausia mikroorganizmų yra storojoje žarnoje, o tai net trilijonas ląstelių 1 grame maisto! Didžioji dauguma yra deguonies netoleruojantys mikroorganizmai (anaerobai), tokie kaipBifidobacteriumirClostridium .

Skaičiuojama, kad virškinamajame trakte mikroorganizmų yra 10 kartų daugiau nei žmogaus organizmo ląstelių (apie 100 trilijonų ląstelių, sveriančių apie 2 kg), o genų skaičius juose – 3,3 mln. Palyginimui, žmogaus genomą sudaro tik 21 000 genų.

Virškinamajame trakte gyvenančias bakterijas galima suskirstyti pagal funkcijas, kurias jos atlieka organizme:

  • proteolitinės (arba puvimo) bakterijos yra potencialiai patogeninės bakterijos, kurių perteklius žarnyne gali neigiamai paveikti organizmą; jie apima, be kita ko genties bakterijosKlebsiella ,Enterobacter ,Serratia ,Citrobacter,Pseudomonas
  • apsauginės (probiotinės) bakterijos – tai bakterijos, kurios slopina patogeninių mikroorganizmų augimą, užsandarina žarnyno epitelį ir gamina maistines medžiagas žarnyno epiteliui; jie apima, be kita ko genties bakterijosLactobacillusirBifidobacterium
  • imunostimuliuojančios bakterijos stimuliuoja imuninės sistemos ląsteles, mažina uždegiminį atsaką ir skatina IgA antikūnų gamybą per gleivinę; jie apima, be kita ko genties bakterijosEnterococcusiEscherichia coli . Pastarasis taip pat gali būti patogeniškas nepalankiomis sąlygomis

Mikrobiomas – kokios jo funkcijos?

Žarnyno mikrobai gali metabolizuoti su maistu gaunamas medžiagas – angliavandenius, b altymus, riebalus ir tiesiogiai iš žmogaus gaunamas medžiagas, tokias kaip negyvos ląstelės ir gleivės. Mikrobiomas juos naudoja pagrindinei gyvenimo veiklai palaikyti.

Todėl mikrobiotos funkcijas galima palyginti su bioreaktoriaus tipu, kuris fermentacijos proceso metu gamina nesuskaičiuojamą kiekį bioaktyvių medžiagų. Šių medžiagų kiekis ir pobūdis labai priklausys nuo mūsų mitybos būdo.

Be virškinimo procesų palaikymo, žarnyno mikrobiomas:

  • gamina B grupės vitaminus ir vitaminą K
  • padidina mineralų įsisavinimą,pvz., magnis ir kalcis
  • apsaugo nuo patogeninių bakterijų kolonizavimo žarnyne
  • stimuliuoja imuninės sistemos ląstelių brendimą ir palaiko jos darbą
  • ramina uždegiminius procesus
  • daro įtaką žarnyno epitelio ląstelių brendimui ir diferenciacijai
  • inaktyvuoja toksinus ir kancerogenus
  • dalyvauja cholesterolio ir bilirubino apykaitoje

Mikrobiomas – kas tai daro įtaką?

  • genų

Nors žarnyno mikrobiomo sudėtį pirmiausia įtakoja aplinkos veiksniai, mikrobiomui taip pat mažiau įtakos turi ir šeimininko genotipas. Tokio ryšio pavyzdys yra FUT2 geno, koduojančio fermentą fukoziltransferazę 2, variantai, atsakingi, inter alia, su kraujo grupėmis susijusiems antigenams susidaryti.

Žmonės, turintys nepalankų FUT2 geno variantą, negamina tam tikrų oligosacharidų, kurių trūkumas sukelia apsauginiųBifidobacteriumgenties bakterijų trūkumą. Apie 20 % europiečių turi nepalankų šio geno variantą.

  • amžius ir pristatymo būdas

Prieš gimdymą į gimdą mūsų virškinamasis traktas yra sterilus. Natūralaus gimdymo metu virškinamąjį traktą apgyvendina motinos makšties mikrobioma. Tada, žindant pienu, kūdikiui perduodamos prebiotinės medžiagos (žmogaus oligosacharidai), kurios skatina naudingų bakterijų, tokių kaipBifidobacterium .

Dirbtinai maitinami kūdikiai gali turėti mažiau šių bakterijų. Įrodyta, kad gimdymas ir maitinimo būdas gali turėti lemiamos reikšmės tinkamam mikrobiomo vystymuisi ir, pavyzdžiui, alergijų vystymuisi. Buvo pastebėti reikšmingi natūraliai gimusių kūdikių mikrobiomų sudėties skirtumai, palyginti su kūdikiais, gimusiais per cezario pjūvį.

Pasibaigus žindymui ir pradėjus valgyti kietą maistą, žarnyno mikrobiomų sudėtis palaipsniui primena suaugusiųjų. Sulaukęs maždaug 15 metų, jis tampa gana stabilus (jei žmogus sveikas ir veda tinkamą gyvenimo būdą).

Kitas žmogaus gyvenimo etapas, kai stebimas žarnyno mikrobiomo sudėties pokytis, yra laikotarpis po maždaug 65 metų amžiaus. Vyresnio amžiaus žmonėms sumažėjaBifidobacteriumgenties apsauginių bakterijų skaičius ir padaugėja potencialiai patogeninių bakterijų, tokių kaipClostridium.

SumažėjimasBifidobacterium , kurios mažina žarnyno gleivinės uždegimą, gali būti vienas iš veiksnių, pabloginančių su amžiumi susijusių ligų procesus. Kodėl tai vyksta? Tai daugiausia dėl to, kad su amžiumi mūsų kūnas tampa mažiau efektyvus,y., pablogėja dantų būklė, išskiriamas seilių kiekis ir mažėja organų, pvz., kasos, darbingumas.

  • Dieta

Dieta yra vienas iš labiausiai įtakojančių veiksnių žarnyno mikrobiomo sudėčiai. Jei aprūpinsime savo mikrobiomą reikiamu kiekiu sudėtingų angliavandenių, mikroorganizmai gamins tokias medžiagas kaip trumposios grandinės riebalų rūgštys (SCFA), pvz., butiratas arba pieno rūgštis, kurios turės teigiamą poveikį organizmui, įskaitant slopindamas uždegiminius atsakus.

Apskaičiuota, kad 10-20% suvartojamų angliavandenių yra atsparūs virškinimui žmogaus žarnyno fermentais. Tai yra nevirškinami angliavandeniai, tokie kaip atsparus krakmolas ir nekrakmoliniai polisacharidai (pvz., pektinai ir celiuliozė), kurie yra idealios mikrobiomos „maistinės medžiagos“.

Tačiau jei mūsų racione yra perdirbto maisto, paprastų cukrų, sočiųjų riebalų ir gyvulinių b altymų perteklius, mikroorganizmai pradės gaminti kenksmingas medžiagas, tokias kaip biogeniniai aminai (pvz., tiraminas), skatolas, indolas ar amoniakas. Šios medžiagos gali pažeisti žarnyno epitelio ląsteles, sukelti uždegimą ir sutrikdyti žarnyno barjero pralaidumą.

Buvo atliktas tyrimas, kurio metu Italijoje gyvenančių vaikų, valgančių pagal vakarietišką mitybos modelį (daug gyvulinių b altymų, riebalų ir paprastų cukrų), žarnyno mikrobiomų sudėtis buvo palyginta su vaikų, gyvenančių 2007 m. kaimo Burkina Faso (daug sudėtingų angliavandenių ir mažai gyvulinių b altymų). Jie parodė, kad abiejų grupių mikrobiomų sudėtis labai skyrėsi.

Nutukusiems žmonėms būdinga bakterijų grupė ( Firmicutes ) vyravo tarp vaikų iš Italijos, daugėjo puvimo bakterijų, sumažėjo butirato ir kitų SCFA kiekis. rasta išmatose. Burkina Faso vaikams tai nerasta. Tai rodo, kaip netinkami mitybos įpročiai veikia žarnyno mikrobiomo sutrikimą.

Dietos, kuriose yra mažai sudėtingų angliavandenių (pvz., tirpių skaidulų), mažina žarnyno mikrobiomų įvairovę, ypač apsaugančiasBifidobacteriumgenties bakterijas. Tokios dietos pavyzdys yra FODMAP dieta ir netinkamai subalansuota dieta be glitimo.

Viduržemio jūros dieta tyrime yra pati palankiausia, nes joje be didelio kiekio maistinių skaidulų yra ir polifenolių. Kaip rodo naujausi tyrimai, 90-95% polifenolių kaupiasi storojoje žarnoje, kur žarnyno mikrobioma atlieka įvairius biocheminius pokyčius.

  • Psichologinis stresas

Tyrimų su pelėmis ir žmonėmis metu buvo įrodyta, kad psichologinis stresas sukeliasumažinantLactobacillusirBifidobacteriumgenčių apsauginių bakterijų skaičių. Be to, stresas skatina potencialiai patogeninių bakterijų, tokių kaipEscherichia Coli , dauginimąsi. Tikriausiai taip yra dėl streso hormono kortizolio išskyrimo.

Taip pat buvo įrodyta, kad polifenoliai, tokie kaip resveratrolis vynuogėse ar katechinai arbatoje, teigiamai veikia žarnyno mikrobiotos sudėtį, veikdami kaip prebiotikai.

  • PROBIOTIKA - gydomosios savybės, rūšys ir š altiniai
  • Gerosios bakterijos organizme: mikrobai, apsaugantys nuo ligų
  • Dažnas plovimas sutrumpins jūsų gyvenimą? Taip, ir yra to įrodymų!

Mikrobiomos ir civilizacijos ligos

Mikrobiomas dažnai lyginamas su šiuolaikinės medicinos pamirštu „organu“. Tyrimai aiškiai rodo, kad mikrobiomas, kaip ir bet kuris kitas organas, gali priimti ir reaguoti į informaciją iš aplinkos – pavyzdžiui, pH pokyčius, maistinių medžiagų, imuninių ląstelių ir hormonų buvimą. Ši sistema vadinama kvorumo nustatymu ir leidžia užmegzti molekulinį dialogą tarp mikrobiomo ir žmogaus ląstelių bei organų.

Dėl daugiapakopio mikrobiomo poveikio mūsų kūnui, nenuostabu, kad kokybiniai ir kiekybiniai mikrobiomo sutrikimai, vadinami žarnyno disbioze, gali prisidėti prie daugelio civilizacijos ligų, tokių kaip kaip:

  • nutukimas
  • diabetas
  • autoimuninės ligos
  • alergijos
  • depresinis sutrikimas
  • autizmas
  • Alzheimerio liga

Proveržis tiriant mikrobiomo ryšį su žmogaus sveikata buvo projektas „Žmogaus mikrobiomų projektas“, kurį 2007 m. inicijavo Amerikos nacionalinis sveikatos institutas. Jame naudojami moderniausi molekulinės biologijos metodai, kurie leido nustatyti žmogaus mikrobiomo sudėties skirtumus priklausomai nuo platumos, genotipo, amžiaus ir mitybos.

Mikrobiomas ir nutukimas

Pirmieji tyrimai, rodantys žarnyno mikrobiomo ryšį su nutukimu, buvo atlikti su pelėmis. Pastebėta, kad nutukusioms pelėms, palyginti su liesomis pelėmis, yra sutrikusios proporcijos tarp bakterijų išFirmicutes(per daug) irBacteroides(per mažai) ).

Šiuo metu manoma, kad žarnyno mikrobiomas gali turėti įtakos nutukimo vystymuisi mažiausiai trimis mechanizmais:

  • gaminant papildomas kalorijas (4-10 % su maistu gaunamos energijos pagamina mikrobiomas, tai apie 80-200 kcal per dieną)
  • sukelia uždegimąmažo intensyvumo (vadinamoji metabolinė endotoksikemija, kuri gali sukelti atsparumą insulinui)
  • alkio ir sotumo centro reguliavimas (mikrobiomas, be kita ko, turi įtakos gliukagono tipo peptido-1 ir peptido YY sekrecijai ir žarnyno tranzito laikui)

Mikrobiomas ir nervų sistema

Eksperimentiniai tyrimai su pelėmis parodė, kad žarnyno mikrobiomas turi įtakos nervų sistemos vystymuisi, reakcijai į stresą ir elgesiui. Vis daugiau tyrimų taip pat rodo tiesioginį ryšį tarp žarnyno mikrobiomo ir depresinių sutrikimų.

Šiame kontekste vadinamasis Žarnyno-smegenų ašis ir klajoklis nervas, atsakingi už signalų perdavimą iš žarnyno į smegenis.

Kiti mechanizmai, kuriais mikroorganizmai gali paveikti mūsų elgesį, yra jų dalyvavimas triptofano metabolizme (tai yra "laimės hormono" - serotonino - sintezės pirmtakas) arba tiesiogiai per neuromediatorių, pvz., bakterijų, sintezę. tipas EscherichiairEnterococcusgali gaminti serotoniną, o tipasLactobacillusGABA (neurotransmiteris, atsakingas už atsipalaidavimą ir atsipalaiduoti).

Be to, tyrimai rodo, kad žarnyno mikrobiomas dalyvauja vystant tokius sutrikimus, kaip:

  • autizmas
  • šizofrenija
  • ADHD
  • bipolinis sutrikimas
Verta žinoti

SIBO, arba bakterijų peraugimas plonojoje žarnoje, yra žarnyno disbiozės rūšis, kai plonojoje žarnoje dauginasi bakterijos, būdingos storajai žarnai.

SIBO yra virškinimo ir absorbcijos sutrikimų priežastis. Jis egzistuoja kartu su daugeliu ligų, tokių kaip:

  • dirgliosios žarnos sindromas (84 %)
  • celiakija (66 %)
  • gastroezofaginio refliukso liga (50 %)
  • hipotirozė (54%)
  • pankreatitas (35%)

SIBO priežastis gali būti:

  • žarnyno motorikos sutrikimai
  • antacidiniai vaistai
  • skrandžio ligos
  • virškinimo fermentų trūkumai
  • senatvė
  • antibiotikų terapija

Mikrobiomas – kaip juo rūpintis?

  • valgykite daržoves ir vaisius, kuriuose gausu polifenolių (mėlynių, mėlynių, aviečių) ir prebiotinių medžiagų, kurios yra žarnyno mikroorganizmų „terpė“ (ankštiniai augalai, citrusiniai vaisiai, topinambai, porai, svogūnai, šparagai, bananai)
  • valgykite sudėtinius angliavandenius, tokius kaip rudieji ryžiai, avižų sėlenos ir avižų sėlenos, kuriose yra tirpių skaidulų, kurios skatina butirato gamybą
  • valgykite geros kokybės riebalus, pvz., alyvuogių aliejų
  • gerti žaliąarbata, nes joje yra polifenolių, tokių kaip katechinai
  • padidinti marinuotų daržovių, pvz., kopūstų, agurkų, burokėlių ir pieno produktų, pvz., jogurto, kefyro, vartojimą, nes jie yra probiotinių mikroorganizmų š altinis
  • venkite didelių alkoholio kiekių, o jei jau vartojate, rinkitės raudonąjį vyną, kuriame yra polifenolių, tokių kaip resveratrolis
  • pašalinkite iš savo dietos nepageidaujamą maistą, saldintus gėrimus, sausainius ir batonėlius, nes jie yra paprastų cukrų ir transriebalų š altinis
  • venkite psichologinio streso, o jei tai neįmanoma, naudokite atsipalaidavimo metodus
  • pakankamai miegok
  • reguliariai mankštinkitės
Apie autoriųKarolina Karabin, medicinos mokslų daktarė, molekulinė biologė, laboratorijos diagnostė, Cambridge Diagnostics PolskaPagal profesiją biologas, specializuojasi mikrobiologijoje ir laboratorinis diagnostikas, turintis daugiau nei 10 metų laboratorinio darbo patirtį. Molekulinės medicinos koledžo absolventas ir Lenkijos žmogaus genetikos draugijos narys. Mokslinių tyrimų stipendijų vadovas Varšuvos medicinos universiteto Hematologijos, onkologijos ir vidaus ligų katedros Molekulinės diagnostikos laboratorijoje. Varšuvos medicinos universiteto 1-ajame medicinos fakultete apgynė medicinos biologijos krypties medicinos mokslų daktarės vardą. Daugelio mokslinių ir populiarių mokslo darbų laboratorinės diagnostikos, molekulinės biologijos ir mitybos srityse autorius. Kasdien, kaip laboratorinės diagnostikos srities specialistas, jis vadovauja Cambridge Diagnostics Polska turinio skyriui ir bendradarbiauja su CD Dietary Clinic dietologų komanda. Praktinėmis žiniomis apie ligų diagnostiką ir dietoterapiją jis dalijasi su specialistais konferencijose, mokymuose, žurnaluose ir interneto svetainėse. Ją ypač domina šiuolaikinio gyvenimo būdo įtaka molekuliniams procesams organizme.

Skaityti daugiau šio autoriaus straipsnių

Kategorija:

Gastrologija