- Zarnu mikrobiota - īpašības
- Zarnu mikrobiota - sastāvs dažādos dzīves periodos
- Zarnu mikrobiota - ietekme uz organismu
Palīdziet vietnes attīstībai, daloties ar rakstu ar draugiem!
Zarnu mikrobiota ir visi mikroorganismi, kas dzīvo resnajā zarnā. Starp tām vislabāk atzītās baktērijas, kuru veselā cilvēkā ir vairāk nekā 1000 sugu. Mikrobiotas sastāvs un pārpilnība ir cieši saistīta ar veselību, garastāvokli un smadzeņu darbību. Uzziniet, kā zarnu baktērijas ietekmē jūsu ķermeni.
Mikrobiotair dažāda veida mikroorganismu grupa, kas dzīvo saimniekorganismā un uz tā virsmas.Mikrobioms nozīmē to pašu, ko mikrobiota . Abi termini tiek lietoti kā sinonīmi. Tomēr termins "mikroflora" ir atmests, kas liek domāt, ka saimnieka organismā esošie mikroorganismi ir augu izcelsmes.
Cilvēka mikrobiotā ietilpst ne tikai baktērijas, bet arī vīrusi, arhejas un eikariotu organismi. Tomēr baktēriju daudzveidība un loma ir vislabāk pētīta. Cilvēka organismā dzīvojošās baktērijas ir identificētas, pateicoties gēnu sekvencēšanai. Šie atklājumi ļāva izprast attiecības starp mikrobiomu un saimniekorganismu.
Zarnu mikrobiota - īpašības
Zarnu mikrobioms ir viens no visa organisma mikrobioma elementiem, kam ir liela nozīme cilvēka ķermeņa homeostāzē
Zarnu baktērijas ir tās, kas atrodamas resnajā zarnā.Vesels pieaugušais cilvēks, kam parasti ir vairāk nekā 1000 baktēriju sugas , kas pieder salīdzinoši nedaudziem zināmiem baktēriju veidiem. Dominē Bacteroidetes un Firmicutes tipa anaerobās baktērijas.
Zarnu mikrobiotas mainīgums
Zarnu mikrobiota ir mainīga – tā nav vienāda gan dažādiem cilvēkiem, gan vienam un tam pašam cilvēkam dažādos laikos. Atšķirības starp indivīdiem ir ļoti skaidras.
Ir zināms, ka cilvēka zarnu mikrobiotas kopējā daudzveidība dzīves laikā mainās. Tas turpina pieaugt no dzimšanas līdz aptuveni 12 gadu vecumam, saglabājoties relatīvi stabilam visu pieaugušo vecumu un pēc tam samazinoties vēlākos gados.
Viens pētījums atklāja, ka aptuveni 70% mikrobiotas gada laikā paliek nemainīgi bez antibiotikām. Novērojumi liecina, ka dažas sugas, iespējams, saglabāsies stabilas gadu desmitiem, ja ne indivīda dzīves laikā, par ko liecina vienas un tās pašas baktēriju sugas identificēšana starp ģimenes locekļiem, bet ne starp indivīdiem.nesaistīti.
Tādējādi veseliem cilvēkiem dažas baktērijas paliek nemainīgas, un dažas mainās visu mūžu. Arī ārējie faktori laika gaitā maina mikrobiomu. Tie cita starpā ietver:
- infekcijas,
- lietoti medikamenti,
- dzīvesveids
- un diētas izmaiņas.
LifeLines Deep pētījums, kurā izmantoja baktēriju genoma sekvencēšanu vairāk nekā 1000 cilvēku, atklāja, ka diēta ir galvenais zarnu mikrobiomu mainīguma modulators.
Iemesli zarnu mikrobiotas daudzveidības samazināšanai
Zarnu mikrobioms ir ļoti bagāts salīdzinājumā ar citām ķermeņa daļām. Veseliem cilvēkiem raksturīga liela zarnu mikrobiotas daudzveidība. Slimību stāvokļi izraisa tās nabadzību sugu daudzveidības ziņā.
Mazāka baktēriju daudzveidība tika novērota cilvēkiem ar:
- iekaisīga zarnu slimība,
- psoriātiskais artrīts,
- 1. tipa cukura diabēts,
- atopija,
- celiakija,
- aptaukošanās,
- ar 2. tipa cukura diabētu
- un artēriju stīvums salīdzinājumā ar veseliem cilvēkiem.
Saikne starp samazinātu daudzveidību un slimībām liecina, ka sugām bagātā zarnu ekosistēma ir izturīgāka pret vides ietekmi.
Galvenie zarnu baktēriju veidi
Daudzveidība tiek uzskatīta par labu "veselīgu zarnu" rādītāju. Galvenie zarnu baktēriju veidi pēc daudzuma ir:
- Firmicates,
- Bakteroīdi,
- aktinobaktērijas,
- Proteobaktērijas,
- Verrucomicrobia
- un fusobaktērijas.
Zarnu mikrobioma sastāvs dabiski mainās līdz ar vecumu. Tas galvenokārt ir atkarīgs no uztura.
Gan 2-3 gadus vecos, gan pieaugušajiem dominē vienas un tās pašas baktērijas, kas saistīts ar to, ka bērni ap 3 gadu vecumu jau ēd tieši tādu pašu pārtiku kā pieaugušie
Zarnu mikrobiota - sastāvs dažādos dzīves periodos
| Dzīves ilgums | Dominējošās zarnu baktērijas |
| Dzimšanas brīdis | Enterococcus, Staphylococcus |
| Pirmais dzīves mēnesis | Bifidobacteriaceae |
| Sestais dzīves mēnesis | Clostridiacea, Ruminococcaceae, Lachnnospraceae |
| Pirmais dzīves gads | Bakteriodes, Clostridium, Ruminococcum |
| Otrais - trešais dzīves gads | Firmicutes, Bacteroidetes |
| Pilngadība | Firmicutes, Bacteroidetes |
Zarnu mikrobiota - ietekme uz organismu
Ietekmē zarnu mikrobiotaķermeņa fizioloģija daudzos aspektos. Klasiski tā loma galvenokārt ir redzama barības vielu sagremošanā, kuras gremošanas sistēmas fermenti nesagremojas. Tomēr tā ir tikai aisberga redzamā daļa. Izmaiņas mikrobioma sastāvā (disbioze) rodas daudzu slimību gadījumā.
Tomēr bieži vien nav skaidrs, vai slimību izraisa izmainīta mikrobiota, vai arī slimība ietekmē zarnu baktēriju sastāvu. Kāda ir zarnu baktēriju nozīme organismam?
Mikrobiota un zarnu-smadzeņu ass
Bieži var dzirdēt teicienu, ka zarnas ir mūsu otrās smadzenes. Tas ir absolūti pamatoti. Ķermenī notiek divvirzienu signalizācija starp zarnu mikrobiotu, zarnām un smadzenēm. Tas notiek pa nervu ceļiem, kas ietver centrālo un zarnu nervu sistēmu un asinsrites sistēmu.
Asinsrites sistēmas signalizācija ietver:
- ass hipotalāms - hipofīze - virsnieru dziedzeri,
- imūnsistēmas regulatori,
- hormoni,
- neirotransmiteri
- un baktēriju metabolīti, piemēram, īsās ķēdes taukskābes.
Preklīniskie pētījumi ir parādījuši zarnu mikrofloras ietekmi uz:
- nociceptīvie refleksi (refleksi, reaģējot uz audus bojājošiem stimuliem),
- ēdiena uzņemšana,
- emocionāla un sociāla uzvedība,
- stresa reakcija
- un smadzeņu neiroķīmija.
Pētījumos ar pelēm ir pierādīts, ka mikrobiota ir nepieciešama peļu sociālajai attīstībai un ir saistīta ar neiroloģiskās attīstības traucējumiem, tostarp autisma spektra traucējumiem.
Ir pierādīts, ka pelēm, kurām trūkst zarnu mikrobiotas, ir pārspīlēta stresa reakcija, salīdzinot ar kontroles dzīvniekiem. Šīm pelēm ir arī paaugstināta motoriskā aktivitāte un mazāk izteikta trauksme, salīdzinot ar kontroles pelēm.
Turpretim probiotiskā L. rhamnosus (JB-1) ievadīšana pelēm samazināja kortikosterona līmeni, kas izdalās stresa un ar trauksmi saistītas uzvedības apstākļos.
Šie dati stingri uzsver mikrobioma-zarnu-smadzeņu ass nozīmi normālai neiroloģiskai attīstībai un funkcionēšanai.
Kāpēc mikrobioms ietekmē smadzenes?
Zarnu mikrobioms ražo īsas ķēdes taukskābes, kas ietekmē asins-smadzeņu barjeras integritāti, palielinot ciešā savienojuma proteīnu - klaudīna-5 un okludīna - ražošanu.
Cieši savienojumi ir savienojumi starp divām ķermeņa šūnām (šajā gadījumā zarnu epitēliju), kas noslēdz atstarpi starp šīm šūnām, padarot šūnas ļoti cieši viena ar otru.pievienots.
Šie proteīni ir sakārtoti strēmelēs, veidojot sazarotu tīklu. Tiem ir jāparādās uz abu blakus esošo šūnu virsmas, lai varētu savienoties savā starpā.
Pareizi funkcionējošu, ciešu savienojumu esamība starp zarnu epitēlija šūnām un līdz ar to paaugstināta hematoencefālisko barjeras integritāte ierobežo nevēlamo metabolītu iekļūšanu starp šūnām ārpusšūnu telpā.
Ja ir traucēta epitēlija šūnu integritāte, kaitīgās vielas no starpšūnu šķidruma nonāk asinīs un pēc tam smadzenēs. Šī parādība nelabvēlīgi ietekmē smadzeņu darbību, izziņu un garastāvokli.
Mikrobioma ietekme uz psihi
Pētījumi sniedz pierādījumus tam, kazarnu mikrobiota var modulēt stresa reakciju un arī veicināt trauksmi, depresiju un izziņas attīstību.
Daudzi ar placebo kontrolēti pētījumi liecina, ka probiotisko baktēriju uzņemšana izraisa būtiskas izmaiņas smadzeņu darbībā, ko novērtē ar funkcionālo magnētiskās rezonanses attēlveidošanu, koncentrēšanos, emocijām un sajūtu apstrādi.
Vairāki eksperimenti ir parādījuši probiotiku lietošanas labvēlīgo ietekmi uz garastāvokli cilvēkiem ar psiholoģiskām problēmām, tieksmi uz skumjām un sliktām domām, trauksmi un depresiju.
Daudziem cilvēkiem ar atkarību no alkohola ir izmaiņas zarnu caurlaidībā un zarnu mikrobiomā. Paaugstināta zarnu caurlaidība šiem cilvēkiem bija nozīmīgi saistīta ar augstākiem rādītājiem attiecībā uz depresiju, trauksmi un tieksmi pēc 3 nedēļu abstinences.
Zarnu mikrobiota un gremošana
Zarnu mikrobiota ir neatņemama saimnieka gremošanas un uztura sastāvdaļa, un tā var ražot barības vielas no substrātiem, kurus saimnieks citādi nesagremo.
Zarnu baktērijas noārda šķiedrvielas, dažus proteīnus, saharīdus un polifenolus. Mikrobi atbrīvo īsās ķēdes taukskābes no gremošanas nesagremojamām šķiedrām, kas ir svarīgs zarnu gļotādas enerģijas avots un ir ļoti svarīgas imūnās atbildes modulēšanai un audzēju veidošanās zarnās.
Zarnu mikrobiota un imunitāte
Mijiedarbība starp mikrobiotu un saimniekorganisma imūnsistēmu ir daudzveidīga un sarežģīta. Imūnsistēmas uzdevums ir iemācīties atpazīt komensālās ("labās") un patogēnās (patogēnās) baktērijas.
Savukārt mikrobiota ir imūnsistēmas pareizas darbības izglītošanas neatņemama sastāvdaļa.
Mikrobiota ietekmē imūnās homeostāzi zarnās un ārpus tām. Cita starpā piedalās sistēmu regulējošo T šūnu diferenciācijāimūns. Šiem mehānismiem ir liela nozīme iekaisuma slimību patoģenēzē un ārstēšanā.
Kommensālo baktēriju loma
Commensal baktērijas un probiotikas var veicināt zarnu barjeru integritāti. Pateicoties tam, patogēnām baktērijām un to metabolītiem ir daudz mazāka iespēja iekļūt asinsrites sistēmā.
Kommensālās baktērijas veicina imunitātes nostiprināšanos zarnu līmenī, galvenokārt novēršot patogēno baktēriju invāziju un atbalstot saimniekorganisma imūnsistēmas attīstību.
Labās zarnu baktērijas kavē patogēno baktēriju kolonizāciju, konkurējot ar tām par barības vielām un piesaistes vietām uz resnās zarnas gļotādas.
Commensal baktērijas arī novērš patogēno baktēriju invāziju, pazeminot zarnu pH, ražojot laktātu un īsās ķēdes taukskābes (SCFA). Vēl viens veids ir ražot metabolītus, kas kavē augšanu vai iznīcina potenciāli patogēnās baktērijas.
Lai gan mehānismi, ar kuriem mikrobioms mijiedarbojas ar imūnsistēmu, nav rūpīgi izpētīti, ir droši zināms, ka veselīgs mikrobioms pozitīvi ietekmē imunitāti gan kā bioloģiska barjera, gan veidojot iegūto imunitāti.
Zarnu mikrobiota un aptaukošanās
Zarnu mikrobiotai var būt nozīme aptaukošanās attīstībā. Lielākā daļa pētījumu par cilvēkiem ar lieko svaru un aptaukošanos liecina par disbiozi, ko raksturo mazāka mikrobioma daudzveidība. Kā piemēru var minēt veikto pētījumu:
- Peles ar neapdzīvotu gremošanas traktu, kurām ir pārstādīti fekāliju mikrobi no cilvēkiem ar aptaukošanos, pieņemas svarā nekā peles, kuras saņem mikrobus no veseliem cilvēkiem.
- Liels pētījums ar dvīņiem Apvienotajā Karalistē atklāja, ka Kristensenellas veids cilvēkiem ar lieko svaru bija reti sastopams un ka, ievadot to pelēm, kurām nav savas mikrobiotas, tas novērš svara pieaugumu. Kristensenellas klātbūtne kuņģa-zarnu traktā, kā arī Akkermansia ir saistīta ar mazāku tauku uzkrāšanos vēdera dobuma iekšējos orgānos.
Lielākā daļa pierādījumu, kas apstiprina tēzi par mikrobiotas lomu aptaukošanās gadījumā, ir iegūti no pētījumiem ar pelēm. Tomēr ir arī novērots, ka svara pieaugums cilvēkiem, kas vecāki par 10 gadiem, ir saistīti ar zemu mikrobiotas daudzveidību, un šīs attiecības pasliktina zems šķiedrvielu patēriņš.
Zarnu mikrobiotas disbioze, iespējams, veicina uztura izraisītu aptaukošanos un vielmaiņas komplikācijas, izmantojot dažādus mehānismus, tostarp:
- imunitātes disregulācija,
- mainīts enerģijas regulējums,
- izmainīta zarnu hormonu regulācija
- un pro-iekaisuma mehānismi, ko izraisa lipopolisaharīdu endotoksīni, šķērsojot zarnu barjeru un nokļūstot portāla cirkulācijā.
Taukskābju oksidācijas un enerģijas patēriņa palielināšana, kā arī taukskābju sintēzes samazināšana samazina noslieci uz aptaukošanos
Ir konstatēts, ka Akkermansia muciniphila, Bacteroides acidifaciens, Lactobacillus gasseri un īsās ķēdes taukskābes palielina taukskābju oksidēšanos taukaudos.
Citi mikrobiomu mehānismi, kas veicina svara kontroli, ir:
- adipocītu diferenciācija,
- palielina muskuļu termoģenēzi,
- uzlabo ar taukskābju oksidāciju saistīto gēnu ekspresiju,
- apklusina gēnu izpausmi, kas atbild par tauku sintēzi organismā.
Literatūrā ir apkopots, ka zarnu mikrobiotas nelīdzsvarotība un noteiktu baktēriju veidu trūkums veicina lielāku svara pieaugumu ar tādu pašu diētu.
Zarnu mikrobiota un kolorektālais vēzis
Pētījumi liecina, ka zarnu mikrobiota var ietekmēt kolorektālā vēža risku un progresēšanu, modulējot tādus mehānismus kā iekaisumu un DNS bojājumus, kā arī veidojot metabolītus, kas ir iesaistīti audzēja progresēšanā vai nomākšanā.
Zarnu mikrobiotas disbioze ir novērota pacientiem ar kolorektālo vēzi, samazinot komensālo baktēriju sugu skaitu (butirātu ražojošās baktērijas) un palielinot kaitīgo baktēriju populācijas (iekaisuma oportūnistiski patogēni).
Kolorektālo vēzi raksturo izmainīta baktēriju metabolītu ražošana, kas ir tieši iesaistīti vēža šūnu metabolismā, tostarp īsās ķēdes taukskābes un poliamīni. Jauni pierādījumi liecina, ka uzturam ir būtiska ietekme uz šī vēža attīstības risku.
Daudz šķiedrvielu saturošu pārtikas produktu patēriņš un uztura bagātinātāji ar polinepiesātinātajām taukskābēm, polifenoliem un probiotikām, kas regulē zarnu mikrobiotu, var būt ne tikai potenciāls mehānisms kolorektālā vēža riska samazināšanai.
Tas var arī uzlabot atbildes reakciju uz vēža terapiju, ja to lieto papildus tradicionālajai kolorektālā vēža ārstēšanai.
Zarnu mikrobiota un zarnu slimības
Zarnu disbioze un samazināta mikrobiomu daudzveidība regulāri tiek konstatēta cilvēkiem ar iekaisīgu zarnu slimību.Dažu baktēriju mikrobiotas izsīkums un to aizsargfunkciju zudums var būtiski ietekmēt slimības gaitu.
Daudzas ar IBD saistītās baktēriju aizsargfunkcijas ir saistītas ar to spēju raudzēt uztura šķiedrvielas un ražot īsas ķēdes taukskābes.
Zarnu iekaisums samazina komensālo baktēriju sugu skaitu un rada apstākļus patogēno baktēriju augšanai. Tie savukārt spēj palielināt slimnieku vairošanos un stāvokļa pasliktināšanos.
Patogēnās baktērijas, kurām potenciāli ir vislielākā loma IBD, ir:
- Ešerihija un Šigella,
- kā arī Fusobacterium sugas.
Pacientiem tiek novērotas lielas izmaiņas mikrobiomā gan sugu skaita, gan to savstarpējās proporcijas ziņā
Zarnu mikrobiota un asinsrites sistēma
Mikrobiomam var būt gan pozitīva, gan negatīva ietekme uz sirds un asinsvadu veselību. Labvēlīgā ietekme saistīta ar lipīdu profila regulēšanu – "labā" ABL holesterīna līmeņa paaugstināšanu un triglicerīdu līmeņa pazemināšanos asinīs. Ir zināms, ka probiotiku, galvenokārt laktobacillu, lietošana palīdz samazināt holesterīna līmeni.
No otras puses, bakteriālā disbioze un pārmērīgs patogēno baktēriju daudzums izraisa trimetilamīna N-oksīda (TMAO) veidošanos, kas veicina aterosklerozes aplikuma veidošanos asinsvados un var izraisīt sirdslēkmes un insultus.
TMAO veidojas holīna un L-karnitīna metabolismā, kas ir tipiskas dzīvnieku olb altumvielas saturošas diētas sastāvdaļas un pilda svarīgas funkcijas organismā. Nav precīzi zināms, kuri mikrobioma komponenti ir atbildīgi par palielinātu TMAO veidošanos un paaugstinātu sirds slimību risku.
Daži avoti apgalvo, ka tas varētu būt:
- Citomegalovīruss,
- Helicobacter,
- Hlamīdijas
- un C. pneumoniae.
Pētījumi liecina, ka cilvēkiem ar ievērojami lielāku Prevotella baktēriju īpatsvaru mikrobiomā radās problēma ar paaugstinātu TMAO līmeni. Tajā pašā laikā šī oksīda koncentrācija bija normāla cilvēkiem ar augstu Bacteroides procentuālo daudzumu.
Zarnu mikrobiota un diabēts
Zinātniskie pētījumi apstiprina zarnu mikrobioma lomu vielmaiņas slimībās, tostarp 2. tipa cukura diabēta gadījumā.
No pētījumiem ar dzīvniekiem ir skaidrs, ka mikrobioms ir iesaistīts glikozes metabolismā. Pamatojoties uz 42 novērošanas pētījumiem ar cilvēkiem, ir ierosinātas baktērijas, kuru klātbūtne mikrobiomā veicina 2. tipa diabēta rašanos.
Tās ir šādu veidu baktērijas:
- Ruminokoks,
- Fusobacterium
- un Blautia.
Baktēriju veidi, kas samazina 2. tipa diabēta iespējamību, ir:
- Bifidobaktērija,
- Bacteroides,
- Faecalibacterium,
- Akkermansia
- un Roseburia.
Lactobacillus pieder arī pie cukura diabēta labvēlīgajām baktērijām, taču pētījumu rezultāti par tām nav tik skaidri.
2. tipa cukura diabēts ir saistīts ar paaugstinātu iekaisuma citokīnu, kemokīnu un iekaisuma proteīnu līmeni. Lai gan daži zarnu mikrobi un to metabolīti veicina zemas pakāpes iekaisumu, citi stimulē pretiekaisuma citokīnus un kemokīnus.
Baktērijas, kas saistītas ar mazāku 2. tipa diabēta risku, var veicināt paaugstinātu pretiekaisuma citokīnu ekspresiju, kas aizsargā pret insulīna rezistenci un atjauno insulīna jutību.
Citas pazīmes, kas saistītas ar 2. tipa diabētu, ir zemas pakāpes iekaisums un palielināta zarnu caurlaidība. Ir pierādīts, ka norādītās zarnu baktērijas samazina pro-iekaisuma savienojumu veidošanos un stiprina ciešus savienojumus starp zarnu epitēlija šūnām. Tādā veidā tie samazina risku saslimt ar 2. tipa cukura diabētu.
Zarnu mikrobiota ir saistīta ar 2. tipa diabētu, jo tā ietekmē glikozes homeostāzi un insulīna rezistenci galvenajos vielmaiņas orgānos, piemēram:
- aknas,
- muskuļi
- un tauki.
Mikrobiota un tās produkti var modulēt zarnu hormonus un fermentus, kā arī samazināt insulīna rezistenci un uzlabot glikozes toleranci.
Zarnu baktērijas, kas tiek uzskatītas par labvēlīgām 2. tipa diabēta profilaksē, cita starpā var:
- palielina glikogēna sintēzi un samazina ar glikoneoģenēzi saistīto gēnu ekspresiju aknās,
- uzlabo glikozes transportētāja-4 (GLUT4) translokāciju un insulīna stimulēto glikozes uzņemšanu,
- palielina GLUT-4 ekspresiju muskuļos, kam var būt pretdiabēta iedarbība,
- samazina aknu flavīna monooksigenāzes 3 (Fmo3) ekspresiju, kas ir galvenais ksenobiotiskā metabolisma enzīms, kura samazinātā sekrēcija novērš hiperglikēmijas un hiperlipidēmijas attīstību insulīnrezistentām pelēm,
- regulē ar hiperglikēmiju saistīto gēnu ekspresiju,
- palielina adiponektīna līmeni taukos, tādējādi uzlabojot jutību pret insulīnu.
- Mikrobioms - kas tas ir un kādas ir tā funkcijas?
- Kā rūpēties par mikrobiomu antibiotiku terapijas laikā?
- Mikrobiota un imunitāte
- Disbakterioze -cēloņi, simptomi, ārstēšana