Mikrobioms ir "orgānu" veids, ko mūsdienu medicīna jau daudzus gadus ir aizmirsusi. Taču jau pārdesmit gadu, pateicoties biomedicīnas zinātņu attīstībai, ir veikts ļoti daudz pētījumu, kuru rezultāti pierāda, ka mikrobioms ir kas vairāk nekā tikai mūsu organismā mītoša mikroorganismu grupa. Kas ir mikrobioms? Kāpēc tas ir tik svarīgi mūsu veselībai? Kā par to rūpēties?

Mikrobioms(mikrobiota, mikroflora) ir noteiktam dabiskajam biotopam raksturīgs mikroorganismu grupējums. Kā biotops mums ir jāsaprot ne tikai jūra vai augsne, bet arī cilvēku un citu dzīvnieku organisms. Tāpēc papildus jūru un augsnes mikrobiomam mēs izšķiram zarnu, ādas, dzimumorgānu, ausu un mutes mikrobiomu.

Mikrobioma sastāvs mainās atkarībā no dzīvotnes, ko tas aizņem. Pašlaik visvairāk pētījumu tiek veikts par mūsu ķermeņa lielāko mikrobiomu, t.i., gremošanas traktu.

Mikrobioms, mikrobiota vai mikroflora?

Terminu "mikrobioms" 2001. gadā pirmo reizi izmantoja Nobela prēmijas laureāts Džošua Lederbergs, kurš to izmantoja, lai aprakstītu visu cilvēka organismā mītošo mikrobu genomu kopumu. Tāpēc termins tiek lietots biežāk šajā nozīmē.

Runājot par visu mikroorganismu kā šūnu savākšanu, jālieto termins "mikrobiota".

No otras puses, termins "mikroflora" ir sens termins, ko lieto retāk, un tas datēts ar tiem laikiem, kad lielākā daļa mikroorganismu tika klasificēti augu valstībā (jēdziens "flora" apraksta noteiktā apgabalā atrasto augu sugu kopums).

Mikrobioms - no kā tas sastāv?

Mikrobiomu veido baktērijas, raugs, sēnītes, vienšūņi, vīrusi un arhejas. Atcerieties, ka viņiem ne vienmēr ir jābūt "draudzīgiem" ar savu saimnieku. Mikrobiotā var būt arī mikroorganismi, kas potenciāli ir patogēni cilvēkiem, piemēram,Escherichia Coli .

Mikroorganismu pārpilnības dēļ īpašu uzmanību ir pelnījis kuņģa-zarnu trakta mikrobioms, kas galvenokārt sastāv no baktērijām no 4 apakšgrupām:

  • Firmicutes(64%)
  • Bacteroides(23%)
  • Proteobaktērijas(8%)
  • Aktinobaktērijas(3%)

Veseliem cilvēkiem atsevišķiem gremošanas trakta posmiem ir raksturīga mainīga mikroorganismu daudzveidība. Kuņģis un divpadsmitpirkstu zarna ir praktiski sterili,jo kuņģa sulas skābais pH rada nelabvēlīgu vidi lielākajai daļai mikroorganismu. Tievajā zarnā to skaits ir lielāks, sākot no 10 000 līdz 100 000 1 gramā pārtikas satura.

Šeit dominē acidofīlās baktērijas no ģintsLactobacillusunStreptococcus . Lielākais mikroorganismu skaits ir resnajā zarnā, un tas ir pat triljons šūnu 1 gramā pārtikas satura! Lielākā daļa ir skābekli nepanesoši mikroorganismi (anaerobi), piemēram,BifidobacteriumunClostridium .

Tiek lēsts, ka gremošanas traktā ir 10 reizes vairāk mikroorganismu nekā cilvēka ķermeņa šūnu (apmēram 100 triljoni šūnu, kas sver aptuveni 2 kg), un gēnu skaits tajās ir 3,3 miljoni. Salīdzinājumam, cilvēka genomā ir tikai 21 000 gēnu.

Gremošanas traktā mītošās baktērijas var iedalīt pēc funkcijām, ko tās veic organismā:

  • proteolītiskās (vai pūšanas) baktērijas ir potenciāli patogēnas baktērijas, kuru aizaugšana zarnās var nelabvēlīgi ietekmēt organismu; tie ietver, cita starpā ģints baktērijasKlebsiella ,Enterobacter ,Serratia ,Citrobacter,Pseudomonas
  • aizsargājošās (probiotiskās) baktērijas ir baktērijas, kas kavē patogēno mikroorganismu augšanu, noslēdz zarnu epitēliju un ražo barības vielas zarnu epitēlijam; tie ietver, cita starpā ģints baktērijasLactobacillusunBifidobacterium
  • imūnstimulējošās baktērijas stimulē imūnsistēmas šūnas, samazina iekaisuma reakciju un stimulē IgA antivielu veidošanos caur gļotādu; tie ietver, cita starpā ģints baktērijasEnterococcusiEscherichia coli . Pēdējais ir arī potenciāli patogēns nelabvēlīgos apstākļos

Mikrobioms - kādas ir tā funkcijas?

Zarnu mikrobi var metabolizēt ar pārtiku iegūtas vielas – ogļhidrātus, olb altumvielas, taukus un tās, kas iegūtas tieši no cilvēkiem, piemēram, atmirušās šūnas un gļotas. Mikrobioms tos izmanto, lai atbalstītu pamata dzīves aktivitātes.

Tāpēc mikrobiotas funkcijas var pielīdzināt tāda veida bioreaktoram, kas fermentācijas procesā ražo neskaitāmus daudzumus bioaktīvo vielu. Šo vielu daudzums un raksturs lielā mērā būs atkarīgs no tā, kā mēs ēdam.

Papildus gremošanas procesu atbalstam zarnu mikrobioms:

  • ražo B vitamīnus un K vitamīnu
  • palielina minerālvielu uzsūkšanos,piemēram, magnijs un kalcijs
  • novērš patogēnu baktēriju kolonizāciju zarnās
  • stimulē imūnsistēmas šūnu nobriešanu un atbalsta tās darbu
  • nomierina iekaisuma procesus
  • ietekmē zarnu epitēlija šūnu nobriešanu un diferenciāciju
  • inaktivē toksīnus un kancerogēnus
  • piedalās holesterīna un bilirubīna metabolismā

Mikrobioms - kas to ietekmē?

  • gēni

Lai gan zarnu mikrobioma sastāvu galvenokārt ietekmē vides faktori, mikrobiomu mazākā mērā ietekmē arī saimnieka genotips. Šādas attiecības piemērs ir FUT2 gēna varianti, kas kodē enzīmu fukoziltransferāzi 2, kas cita starpā ir atbildīgs par ar asins grupām saistītu antigēnu veidošanai.

Cilvēki ar nelabvēlīgu FUT2 gēna variantu neražo noteiktus oligosaharīdus, kuru trūkums predisponē ģintsBifidobacteriumģints aizsargājošo baktēriju deficītu. Apmēram 20% eiropiešu ir nelabvēlīgs šī gēna variants.

  • vecums un piegādes veids

Pirms dzemdībām dzemdē mūsu gremošanas trakts ir sterils. Dabisko dzemdību laikā kuņģa-zarnu traktu apdzīvo mātes maksts mikrobioms. Pēc tam zīdīšanas laikā ar pienu mazulim tiek nodotas prebiotiskās vielas (cilvēka oligosaharīdi), kas stimulē labvēlīgo baktēriju, piemēram,Bifidobacterium .

Mākslīgi barotiem zīdaiņiem šo baktēriju var būt mazāk. Ir pierādīts, ka dzemdībām un barošanas veidam var būt izšķiroša nozīme pareizai mikrobioma attīstībai un, piemēram, alerģiju attīstībai. Būtiskas atšķirības mikrobioma sastāvā ir novērotas dabiski dzimušiem zīdaiņiem, salīdzinot ar tiem, kas dzimuši ar ķeizargrieziena palīdzību.

Pēc zīdīšanas beigām un cietas pārtikas lietošanas zarnu mikrobioma sastāvs pamazām atgādina pieauguša cilvēka sastāvu. Apmēram 15 gadu vecumā viņš kļūst samērā stabils (ja cilvēks ir vesels un vada pareizu dzīvesveidu)

Nākamais cilvēka dzīves posms, kurā tiek novērotas zarnu mikrobioma sastāva izmaiņas, ir periods pēc aptuveni 65 gadu vecuma. Gados vecākiem cilvēkiem samazināsBifidobacteriumģints aizsargājošo baktēriju skaits un palielinās potenciāli patogēno baktēriju skaits, piemēram,Clostridium.

SamazinājumsBifidobacterium , kas mazina iekaisumus uz zarnu gļotādas, var būt viens no faktoriem, kas saasina ar vecumu saistītus slimību procesus. Kāpēc tas notiek? Tas lielā mērā ir sekas tam, ka mūsu ķermenis ar vecumu kļūst mazāk efektīvs,t.i., pasliktinās zobu stāvoklis, izdalās siekalu daudzums un samazinās orgānu, piemēram, aizkuņģa dziedzera, efektivitāte.

  • Diēta

Diēta ir viens no faktoriem, kas visvairāk ietekmē zarnu mikrobioma sastāvu. Ja mēs nodrošināsim savu mikrobiomu ar pareizo komplekso ogļhidrātu daudzumu, mikroorganismi ražos tādas vielas kā īsās ķēdes taukskābes (SCFA), piemēram, butirātu vai pienskābi, kas labvēlīgi iedarbojas uz organismu, t.sk. nomācot iekaisuma reakcijas.

Tiek lēsts, ka 10-20% no patērētajiem ogļhidrātiem ir izturīgi pret gremošanu ar cilvēka zarnu enzīmiem. Tie ir nesagremojami ogļhidrāti, piemēram, rezistenta ciete un polisaharīdi, kas nav cieti (piemēram, pektīni un celuloze), kas ir ideāli "uzturvielas" mikrobiomam.

Tomēr, ja mūsu uzturs satur pārmērīgu pārstrādātu pārtiku, vienkāršus cukurus, piesātinātos taukus un dzīvnieku olb altumvielas, mikroorganismi sāks ražot kaitīgas vielas, piemēram, biogēnos amīnus (piemēram, tiramīnu), skatolu, indolu vai amonjaku. Šīs vielas var bojāt zarnu epitēlija šūnas, izraisīt iekaisumu un izraisīt zarnu barjeras caurlaidības traucējumus.

Tika veikts pētījums, kurā tika salīdzināts Itālijā dzīvojošo un pēc Rietumu diētas modeļa (bagāts ar dzīvnieku olb altumvielām, taukiem un vienkāršiem cukuriem) uztura modeli bērnu zarnu mikrobioma sastāvs ar bērnu uzturu, kas dzīvo 2007. gadā. lauku Burkinafaso (bagāts ar sarežģītiem ogļhidrātiem un zems dzīvnieku olb altumvielu saturs). Tie parādīja, ka mikrobioma sastāvs abās grupās krasi atšķiras.

Aptaukošanās cilvēkiem raksturīgā baktēriju grupa ( Firmicutes ) dominēja bērniem no Itālijas, novēroja pūšanas baktēriju pāraugšanu un samazināts butirāta un citu SCFA saturs. atrodami izkārnījumos. Tas nav atrasts Burkinafaso bērniem. Tas parāda, kā nepareizi ēšanas paradumi ietekmē zarnu mikrobioma traucējumus.

Diētas ar zemu komplekso ogļhidrātu (piemēram, šķīstošo šķiedrvielu) saturu samazina zarnu mikrobioma daudzveidību, jo īpaši aizsargājošās baktērijas no ģintsBifidobacterium . Šādas diētas piemērs ir FODMAP diēta un nepareizi sabalansēta bezglutēna diēta.

Pētījumā vislabvēlīgākā ir Vidusjūras diēta, jo papildus lielam uztura šķiedrvielu daudzumam tajā ir arī polifenoli. Kā liecina jaunākie pētījumi, 90-95% polifenolu uzkrājas resnajā zarnā, kur zarnu mikrobiomā notiek dažādas bioķīmiskas izmaiņas.

  • Psiholoģiskais stress

Pētījumos ar pelēm un cilvēkiem ir pierādīts, ka psiholoģiskais stress izraisasamazinot ģintsLactobacillusunBifidobacteriumaizsargājošo baktēriju skaitu. Turklāt stress stimulē potenciāli patogēnu baktēriju, piemēram,Escherichia Coli , pārmērīgu vairošanos. Iespējams, tas ir saistīts ar stresa hormona kortizola sekrēciju.

Ir arī pierādīts, ka polifenoli, piemēram, resveratrols vīnogās vai katehīni tējā, pozitīvi ietekmē zarnu mikrobiotas sastāvu, darbojoties kā prebiotikas.

  • PROBIOTIKA - ārstnieciskās īpašības, veidi un avoti
  • Labās baktērijas organismā: mikrobi, kas aizsargā pret slimībām
  • Bieža mazgāšana saīsinās tavu mūžu? Jā, un tam ir pierādījumi!

Mikrobioma un civilizācijas slimības

Mikrobiomu bieži salīdzina ar mūsdienu medicīnas aizmirstu "orgānu". Pētījumi skaidri parāda, ka mikrobioms, tāpat kā jebkurš cits orgāns, spēj uztvert un reaģēt uz informāciju no vides – piemēram, pH izmaiņām, barības vielu, imūnšūnu un hormonu klātbūtni. Šo sistēmu sauc par kvoruma noteikšanu, un tā nodrošina molekulāru dialogu starp mikrobiomu un cilvēka šūnām un orgāniem.

Tā kā mikrobioma daudzlīmeņos ietekmē mūsu ķermeni, nav jābrīnās, ka mikrobioma kvalitatīvie un kvantitatīvie traucējumi, ko sauc par zarnu disbiozi, var veicināt daudzu civilizācijas slimību rašanos, piemēram, kā:

  • aptaukošanās
  • diabēts
  • autoimūnas slimības
  • alerģijas
  • depresijas traucējumi
  • autisms
  • Alcheimera slimība

Izrāviens pētījumos par mikrobioma saistību ar cilvēka veselību bija projekts "Cilvēka mikrobioma projekts", ko 2007. gadā aizsāka Amerikas Nacionālais veselības institūts. Tajā izmantotas vismodernākās molekulārās bioloģijas metodes, kas ļāva noteikt cilvēka mikrobioma sastāva atšķirības atkarībā no platuma, genotipa, vecuma un uztura.

Mikrobioms un aptaukošanās

Pirmie pētījumi, kas norādīja uz zarnu mikrobioma saistību ar aptaukošanos, tika veikti ar pelēm. Tika novērots, ka aptaukošanās pelēm, salīdzinot ar liesām pelēm, ir izjauktas proporcijas starp baktērijām no grupasFirmicutes(pārāk daudz) unBacteroides(pārāk maz) ).

Pašlaik tiek uzskatīts, ka zarnu mikrobioms var ietekmēt aptaukošanās attīstību vismaz trīs mehānismos:

  • saražojot papildu kalorijas (4-10% enerģijas, kas iegūta ar pārtiku, ģenerē mikrobioms, tas ir aptuveni 80-200 kcal / dienā)
  • izraisot iekaisumuzemas intensitātes (tā sauktā metaboliskā endotoksēmija, kas var izraisīt insulīna rezistenci)
  • izsalkuma un sāta centra regulēšana (mikrobioms, cita starpā, ietekmē glikagonam līdzīgā peptīda-1 un peptīda YY sekrēciju un zarnu tranzīta laiku)

Mikrobioms un nervu sistēma

Eksperimentālie pētījumi ar pelēm ir parādījuši, ka zarnu mikrobioms ietekmē nervu sistēmas attīstību, stresa reakciju un uzvedību. Arvien vairāk pētījumu liecina arī par tiešu saistību starp zarnu mikrobiomu un depresīviem traucējumiem.

Šajā kontekstā ts Zarnu-smadzeņu ass un klejotājnervs, kas ir atbildīgi par signālu pārraidi no zarnām uz smadzenēm.

Citi mehānismi, ar kuriem mikroorganismi var ietekmēt mūsu uzvedību, ir viņu līdzdalība triptofāna metabolismā (tas ir "laimes hormona" - serotonīna sintēzes priekštecis) vai tieši caur neirotransmiteru, piemēram, baktēriju, sintēzi. veids EscherichiaunEnterococcusvar ražot serotonīnu, un tipsLactobacillusGABA (neirotransmiters, kas atbild par relaksāciju un relaksējoša).

Turklāt pētījumi liecina par zarnu mikrobioma līdzdalību tādu traucējumu attīstībā kā:

  • autisms
  • šizofrēnija
  • ADHD
  • bipolāri traucējumi
Vērts zināt

SIBO jeb tievās zarnas baktēriju aizaugšana ir zarnu disbiozes veids ar pārmērīgu baktēriju vairošanos tievajās zarnās, kas raksturīgas resnajai zarnai.

SIBO ir gremošanas un uzsūkšanās traucējumu cēlonis. Tas pastāv līdzās daudzām slimībām, piemēram:

  • kairinātu zarnu sindroms (84%)
  • celiakija (66%)
  • gastroezofageālā refluksa slimība (50%)
  • hipotireoze (54%)
  • pankreatīts (35%)

SIBO iemesls var būt:

  • zarnu motorikas traucējumi
  • antacīdi
  • kuņģa slimības
  • gremošanas enzīmu deficīts
  • vecumdienas
  • antibiotiku terapija

Mikrobioms - kā par to rūpēties?

  • ēd dārzeņus un augļus, kas bagāti ar polifenoliem (mellenes, mellenes, avenes) un prebiotiskām vielām, kas ir "barotne" zarnu mikroorganismiem (pākšaugi, citrusaugļi, topinambūrs, puravi, sīpoli, sparģeļi, banāni)
  • ēdiet saliktos ogļhidrātus, piemēram, brūnos rīsus, auzu klijas un auzu klijas, kas satur šķīstošās šķiedras, kas stimulē butirāta veidošanos
  • ēdiet labas kvalitātes taukus, piemēram, olīveļļu
  • dzēriens zaļštēja, jo tā satur polifenolus, piemēram, katehīnus
  • palielināt marinētu dārzeņu, piemēram, kāpostu, gurķu, biešu un piena produktu, piemēram, jogurta, kefīra, patēriņu, jo tie ir probiotisko mikroorganismu avots
  • izvairieties no liela daudzuma alkohola un, ja to jau lietojat, izvēlieties sarkanvīnu, kas satur polifenolus, piemēram, resveratrolu
  • izslēdziet no uztura nevēlamo pārtiku, saldinātos dzērienus, cepumus un batoniņus, jo tie ir vienkāršu cukuru un transtaukskābju avots
  • izvairieties no psiholoģiskā stresa un, ja tas nav iespējams, izmantojiet relaksācijas paņēmienus
  • pietiekami gulēt
  • regulāri vingro
Par autoruKarolina Karabin, MD, PhD, molekulārais biologs, laboratorijas diagnostikas speciālists, Cambridge Diagnostics PolskaPēc profesijas biologs, specializējies mikrobioloģijā un laboratorijas diagnostikas speciālists ar vairāk nekā 10 gadu pieredzi laboratorijas darbos. Molekulārās medicīnas koledžas absolvents un Polijas Cilvēka ģenētikas biedrības biedrs.Pētniecības stipendiju vadītājs Varšavas Medicīnas universitātes Hematoloģijas, onkoloģijas un iekšējo slimību katedras Molekulārās diagnostikas laboratorijā. Varšavas Medicīnas universitātes 1. Medicīnas fakultātē viņa aizstāvēja medicīnas zinātņu doktora titulu medicīnas bioloģijas jomā. Daudzu zinātnisku un populārzinātnisku darbu autors laboratoriskās diagnostikas, molekulārās bioloģijas un uztura jomā. Ikdienā kā speciālists laboratorijas diagnostikas jomā viņš vada Cambridge Diagnostics Polska satura nodaļu un sadarbojas ar uztura speciālistu komandu CD Diētas klīnikā. Praktiskajās zināšanās par slimību diagnostiku un diētterapiju viņš dalās ar speciālistiem konferencēs, apmācībās, žurnālos un interneta vietnēs. Viņu īpaši interesē mūsdienu dzīvesveida ietekme uz molekulārajiem procesiem organismā.

Lasīt vairāk šī autora rakstus

Kategorija:

Gastroloģija