Czym jest mikroflora jelitowa i ludzki mikrobiom?
Ciało ludzkie jest żywicielem bilionów drobnoustrojów lub bakterii. Niektóre z nich są przydatne, a inne szkodliwe.
Aby uzyskać więcej popartych badaniami informacji na temat mikrobiomu i jego wpływu na zdrowie, odwiedź nasze dedykowane centrum.
Niektórzy naukowcy oszacowali, że w organizmie jest 10 razy więcej komórek drobnoustrojów niż komórek ludzkich, podczas gdy inni twierdzą, że stosunek ten może być bliższy 1: 1.
Niedawne postępy naukowe w dziedzinie genetyki oznaczają, że ludzie wiedzą znacznie więcej o drobnoustrojach w organizmie.
Wiele krajów zainwestowało dużo w badanie interakcji zachodzących w ekosystemie ludzkiego ciała i ich znaczenia dla zdrowia i chorób.
Te dwa terminy mikrobiota i mikrobiom są często używane na oznaczenie tego samego i są używane zamiennie. W tym artykule wyjaśniono różnice między nimi oraz sposób ich wykorzystania i badań we współczesnej medycynie.
Szybkie fakty dotyczące mikrobioty jelitowej
- Ludzka mikroflora składa się z bilionów komórek, w tym bakterii, wirusów i grzybów.
- W jelitach żyją największe populacje drobnoustrojów. Inne popularne siedliska obejmują skórę i genitalia.
- Komórki drobnoustrojów i ich materiał genetyczny - mikrobiom - żyją z ludźmi od urodzenia. Ten związek jest niezbędny dla normalnego zdrowia.
- Mikroorganizmy żyjące w przewodzie pokarmowym stanowią około 4 funtów biomasy. Każda osoba ma unikalną mieszankę gatunków.
- Mikrobiota jest ważna dla odżywiania, odporności i wpływu na mózg i zachowanie.Jest powiązany z wieloma chorobami, które powodują zaburzenia w normalnej równowadze drobnoustrojów.
Co to jest ludzki mikrobiom?
Ludzka mikroflora składa się z wielu różnych bakterii, wirusów, grzybów i innych jednokomórkowych zwierząt żyjących w organizmie.
Mikrobiom to nazwa nadana wszystkim genom wewnątrz tych komórek drobnoustrojów.
Każdy człowiek posiada od 10 bilionów do 100 bilionów komórek drobnoustrojów w symbiotycznej relacji. Jest to korzystne zarówno dla drobnoustrojów, jak i ich żywicieli, o ile organizm jest w zdrowym stanie. Szacunki są różne, ale może istnieć ponad 1000 różnych gatunków mikroorganizmów tworzących ludzką mikrobiotę.
Istnieje wiele projektów próbujących zdekodować ludzki genom poprzez sekwencjonowanie wszystkich ludzkich genów. W podobny sposób mikrobiom został poddany intensywnym wysiłkom, aby rozwikłać całą jego informację genetyczną.
Poniższy film o ekosystemie człowieka, wyprodukowany przez Genetic Science Learning Center na Uniwersytecie Utah w Salt Lake City, pomoże stworzyć obraz tej delikatnej, ale żywotnej relacji.
Stanowi dobre wprowadzenie do zakresu siedlisk dla różnych typów drobnoustrojów w organizmie, w tym różnic między suchym środowiskiem przedramienia a wilgotnym i tłustym środowiskiem pod pachą.
Mikroby w organizmie są tak małe, że stanowią tylko około 2 do 3 procent całkowitej masy ludzkiego ciała, pomimo przewagi liczebnej komórek. [S2]
Badanie z 2012 roku opublikowane w Nature przez Human Microbiome Project Consortium wykazało, co następuje:
- Próbki zbiorowisk drobnoustrojów jamy ustnej i kału są szczególnie zróżnicowane
- Z kolei próbki z pochwy wykazują szczególnie proste zbiorowiska drobnoustrojów.
Badanie wykazało ogromną różnorodność ludzkiego mikrobiomu w dużej grupie zdrowych ludzi z Zachodu, ale stawia pytania do dalszych badań. W jaki sposób populacje drobnoustrojów w każdym z nas różnią się w ciągu życia i czy wzorce kolonizacji przez pożyteczne drobnoustroje są takie same, jak te wykazywane przez mikroby wywołujące choroby?
Co to jest mikrobiota jelitowa?
Mikrobiota jelitowa była kiedyś nazywana mikroflorą jelit.
Mniej więcej w tym czasie, w 1996 r., Dr Rodney Berg z wydziału mikrobiologii i immunologii Uniwersytetu Stanowego Luizjany napisał o mikrobiocie jelitowej, podsumowując jej „głębokie” znaczenie.
„Miejscowa mikroflora przewodu pokarmowego ma głęboki wpływ na anatomiczny, fizjologiczny i immunologiczny rozwój żywiciela” - napisał dr Berg w artykule opublikowanym w Trends in Microbiology.
Artykuł dodaje:
„Miejscowa mikroflora stymuluje układ odpornościowy gospodarza do szybszej odpowiedzi na prowokację patogenem i, poprzez antagonizm bakteryjny, hamuje kolonizację przewodu pokarmowego przez jawne patogeny egzogenne”.
Ten symbiotyczny związek jest korzystny dla ludzi, a obecność tej normalnej flory obejmuje mikroorganizmy tak obecne w środowisku, że można je znaleźć praktycznie we wszystkich zwierzętach z tego samego siedliska.
Jednak te rodzime drobnoustroje obejmują również szkodliwe bakterie, które mogą pokonać mechanizmy obronne organizmu, które oddzielają je od ważnych układów i narządów. Przykłady obejmują
Podsumowując, w jelitach znajdują się pożyteczne bakterie i szkodliwe bakterie, które mogą przenikać do szerszych układów i powodować miejscowe infekcje przewodu pokarmowego. Infekcje te obejmują zatrucia pokarmowe i inne choroby przewodu pokarmowego, które powodują biegunkę i wymioty.
Mikrobiota jelitowa zawiera ponad 3 miliony genów, co czyni ją 150 razy bardziej zróżnicowaną genetycznie niż organizm ludzki.
Mikrobiota jelitowa każdej osoby jest wyjątkowa. Może w dużym stopniu przyczynić się do tego, jak człowiek walczy z chorobami, trawi żywność, a nawet nastrój i procesy psychologiczne.
Dlaczego ludzka mikrobiota jest ważna?
Znaleziono powiązania między drobnoustrojami jelitowymi a chorobami serca
Mikroorganizmy ewoluowały wraz z ludźmi i stanowią integralną część życia, pełniąc szereg funkcji życiowych.
Są one zaangażowane zarówno w zdrowie, jak i choroby, a badania wykazały powiązania między populacjami bakterii, zarówno normalnymi, jak i zaburzonymi, a następującymi chorobami:
- astma
- autyzm
- rak
- nietolerancja glutenu
- zapalenie okrężnicy
- cukrzyca
- wyprysk
- choroba serca
- niedożywienie
- stwardnienie rozsiane
- otyłość
Ludzki mikrobiom ma wpływ na następujące cztery szerokie obszary ważne dla zdrowia:
- odżywianie
- odporność
- zachowanie
- choroba
Odżywianie
Oprócz pochłaniania energii z pożywienia drobnoustroje jelitowe są niezbędne, aby pomagać ludziom przyswajać składniki odżywcze. Bakterie jelitowe pomagają nam na przykład rozkładać złożone cząsteczki zawarte w mięsie i warzywach. Bez pomocy bakterii jelitowych celuloza roślinna jest niestrawna.
Drobnoustroje jelitowe mogą również wykorzystywać swoje czynności metaboliczne, wpływając na apetyt na jedzenie i uczucie sytości.
Różnorodność mikrobioty związana jest ze zróżnicowaniem diety. Młodsi dorośli, którzy próbują różnych produktów spożywczych, wykazują bardziej zróżnicowaną mikroflorę jelitową niż dorośli, którzy przestrzegają innego schematu żywieniowego.
Odporność
Od momentu narodzin zwierzęcia zaczynają budować swój mikrobiom. Ludzie nabywają swoje pierwsze mikroby z wejścia do szyjki macicy matki po przybyciu na świat.
Bez tych wczesnych gości drobnoustrojów odporność adaptacyjna nie istniałaby. Jest to ważny mechanizm obronny, który uczy się, jak reagować na drobnoustroje po ich napotkaniu. Pozwala to na szybszą i skuteczniejszą reakcję na organizmy chorobotwórcze.
Gryzonie całkowicie oczyszczone z mikroorganizmów wykazują szereg patologicznych skutków, a wśród nich jest słabo rozwinięty układ odpornościowy.
Mikrobiota odnosi się również do chorób autoimmunologicznych i alergii, które mogą być bardziej prawdopodobne, gdy ekspozycja na drobnoustroje zostanie zakłócona na wczesnym etapie.
Zachowanie
Mikrobiota może wpływać na mózg, który również bierze udział w trawieniu. Niektórzy nazwali nawet mikroflorę jelitową „drugim mózgiem”.
Drobne cząsteczki uwalniane przez bakterie jelitowe wyzwalają odpowiedź nerwów w przewodzie pokarmowym.
Badacze zaobserwowali również powiązania między mikrobiomem jelitowym a zaburzeniami psychologicznymi, takimi jak depresja i zaburzenia ze spektrum autyzmu (ASD).
Choroba
Populacje bakterii w układzie pokarmowym dostarczyły informacji na temat chorób jelit, w tym nieswoistych chorób zapalnych jelit (IBD), takich jak choroba Leśniowskiego-Crohna i wrzodziejące zapalenie jelita grubego. Niska różnorodność drobnoustrojów w jelitach jest powiązana z nieswoistym zapaleniem jelit, otyłością i cukrzycą typu 2.
Stan mikroflory jelitowej został powiązany z zespołem metabolicznym. Zmiana diety poprzez włączenie prebiotyków, probiotyków i innych suplementów zmniejszyła te czynniki ryzyka.
Mikroby jelitowe i ich genetyka wpływają na równowagę energetyczną, rozwój mózgu i funkcje poznawcze. Trwają badania nad tym, jak to się dzieje i jak ten związek może zostać wykorzystany dla dobra ludzkiego.
Zakłócanie mikroflory antybiotykami może prowadzić do chorób, w tym infekcji, które stają się oporne na antybiotyk.
Mikrobiota odgrywa również ważną rolę w przeciwdziałaniu przerostowi jelit w populacjach wprowadzonych z zewnątrz, które w innym przypadku spowodowałyby chorobę - „dobre” bakterie konkurują z „złymi”, a niektóre nawet uwalniają związki przeciwzapalne.
Nowe odkrycia dotyczące mikrobiomu
Ogromne inwestycje zostały zainwestowane w badania dotyczące populacji drobnoustrojów w organizmie i ich genetyki, badające powiązania ze zdrowiem i chorobami.
National Institutes of Health (NIH) uruchomiło w 2007 r. Human Microbiome Project, projekt badawczy, którego celem jest zdefiniowanie gatunków drobnoustrojów, które mają wpływ na ludzi i ich związki ze zdrowiem, poprzez tworzenie dużych, publicznie dostępnych zbiorów danych z badań genetycznych.
Większość mikroorganizmów żyjących u ludzi znajduje się w układzie pokarmowym i tam też dokonuje się większości nowych odkryć.
Ostatnie osiągnięcia obejmują dalsze potwierdzenie sposobów wprowadzenia nowego szczepu do istniejącej mikroflory przy użyciu dostępności składników odżywczych bez wpływu na ogólną równowagę i funkcję mikrobiomu. Otwiera to potencjał dla terapii probiotycznych i nowych metod analizy składu mikroflory jelitowej.
W tym badaniu do kontrolowania mikroflory jelitowej kilku myszy użyto wodorostów.
Niedawno przeprowadzono również badania dotyczące tego, w jaki sposób potencjalne patogeny spoza organizmu atakują i jaki mają one związek z mikroflorą jelitową. Pomoże to zidentyfikować sposoby ograniczenia inwazji potencjalnie szkodliwych drobnoustrojów i ich skutków chorobotwórczych.
Mikrobiota jelitowa staje się kamieniem węgielnym medycyny zapobiegawczej.
