Mikrobiom - što je to i koje su njegove funkcije?

Mikrobiom je svojevrsni „organ“ koji je suvremena medicina već dugi niz godina zaboravljala. Međutim, već više od desetak godina, zahvaljujući razvoju biomedicinskih znanosti, provedeno je mnoštvo istraživanja čiji rezultati dokazuju da je mikrobiom više od puke skupine mikroorganizama koji naseljavaju naše tijelo. Što je mikrobiom? Zašto je to toliko važno za naše zdravlje? Kako se pobrinuti za to?

Sadržaj

1. Mikrobiom, mikrobiota ili mikroflora?
2. Mikrobiom - od čega se sastoji?
3. Mikrobiom - koje su njegove funkcije?
4. Mikrobiom - što na njega utječe?
5. Mikrobiom i civilizacijske bolesti
6. Mikrobiom i pretilost
7. Mikrobiom i živčani sustav
8. Mikrobiom - kako se brinuti za njega?

Mikrobiom (mikrobiota, mikroflora) je skupina mikroorganizama karakterističnih za određeno prirodno stanište. Kao stanište trebali bismo razumjeti ne samo more ili tlo, već i organizam ljudi i drugih životinja. Stoga uz mikrobiom mora i tla razlikujemo crijevni, kožni, genitalni trakt, ušni i oralni mikrobiom.

Sastav mikrobioma varira ovisno o staništu koje zauzima. Trenutno se najviše istražuje najbrojniji mikrobiom u našem tijelu, tj. Probavni trakt.

Mikrobiom, mikrobiota ili mikroflora?

Izraz "mikrobiom" prvi je put 2001. godine upotrijebio nobelovac Joshua Lederberg, koji je njime opisivao skup genoma svih mikroba koji nastanjuju ljudsko tijelo. Stoga se pojam u tom smislu koristi češće.

Kada govorimo o sakupljanju svih mikroorganizama kao stanica, treba upotrijebiti izraz "mikrobiota".

Zauzvrat, izraz "mikroflora" stari je pojam koji se koristi rjeđe, a potječe iz vremena kada je većina mikroorganizama svrstana u biljno carstvo (izraz "flora" opisuje ukupnost biljnih vrsta pronađenih na određenom području).

Mikrobiom - od čega se sastoji?

Mikrobiom uključuje bakterije, kvasce, gljive, protozoe, viruse i arheje. Imajte na umu da ne moraju uvijek biti „prijateljski raspoloženi“ prema svom domaćinu. Mikrobiota također može uključivati ​​mikroorganizme potencijalno patogene za ljude, na pr. Escherichia coli.

Zbog obilnosti mikroorganizama, gastrointestinalni mikrobiom zaslužuje posebnu pozornost, koji se uglavnom sastoji od bakterija iz 4 podskupine:

• Firmicutes (64%)
• Bakteroidi (23%)
• Proteobakterije (8%)
• Aktinobakterije (3%)

U zdravih ljudi pojedine dijelove probavnog trakta karakterizira promjenjiva raznolikost mikroorganizama. Želudac i dvanaesnik dvaput su praktički sterilni, jer kiseli pH želučanog soka stvara nepovoljno okruženje za većinu mikroorganizama. U tankom crijevu njihov je broj veći i kreće se od 10.000 do 100.000 u 1 gramu udjela hrane.

Ovdje prevladavaju acidofilne bakterije roda Lactobacillus i Streptococcus. Najveći broj mikroorganizama nalazi se u debelom crijevu, a to je čak bilijun stanica u 1 gramu udjela hrane! Velika većina su mikroorganizmi koji ne podnose kisik (anaerobi) poput bakterija roda Bifidobacterium da li Clostridium.

Procjenjuje se da u probavnom traktu ima 10 puta više mikroorganizama nego stanica u ljudskom tijelu (oko 100 bilijuna stanica teških oko 2 kg), a broj gena u njima je 3,3 milijuna. Za usporedbu, ljudski genom ima samo 21 000 gena.

Bakterije nastanjene u probavnom traktu mogu se podijeliti prema funkcijama koje imaju u tijelu:

• proteolitičke bakterije (poznate i kao truležne) potencijalno su patogene bakterije čiji prekomjerni rast u crijevima može negativno utjecati na tijelo; oni uključuju, između ostalih bakterije roda Klebsiella, Enterobacter, Serratia, Citrobacter, Pseudomonas
• zaštitne (probiotičke) bakterije su bakterije koje inhibiraju rast patogenih mikroorganizama, brtve crijevni epitel i proizvode hranjive sastojke za crijevni epitel; oni uključuju, između ostalih bakterije roda Lactobacillus i Bifidobacterium
• imunostimulacijske bakterije stimuliraju stanice imunološkog sustava, smanjuju upalni odgovor i potiču proizvodnju IgA antitijela kroz sluznicu; oni uključuju, između ostalih bakterije roda Enterokok i Escherichia coli. Potonji je također potencijalno patogen u nepovoljnim uvjetima

Mikrobiom - koje su njegove funkcije?

Crijevni mikroorganizmi mogu metabolizirati prehrambene tvari - ugljikohidrate, bjelančevine, masti i one koje izravno potječu od ljudi, poput mrtvih stanica i sluzi. Mikrobiom ih koristi za potporu osnovnim životnim aktivnostima.

Stoga se funkcije mikrobiote mogu usporediti s vrstom bioreaktora koji stvara nebrojene količine bioaktivnih tvari tijekom procesa fermentacije. Količina i priroda tih tvari uvelike će ovisiti o načinu prehrane.

Osim što podržava probavne procese, crijevni mikrobiom:

• proizvodi vitamine B i vitamin K.
• povećava apsorpciju minerala poput magnezija i kalcija
• sprječava kolonizaciju crijeva patogenim bakterijama
• potiče sazrijevanje stanica imunološkog sustava i podržava njegov rad
• smiruje upalne procese
• utječe na sazrijevanje i diferencijaciju epitelnih stanica crijeva
• inaktivira toksine i kancerogene tvari
• sudjeluje u metabolizmu kolesterola i bilirubina

Mikrobiom - što na njega utječe?

• geni

Iako na sastav crijevnog mikrobioma prvenstveno utječu čimbenici okoliša, genotip domaćina u manjoj mjeri utječe i na mikrobiom. Primjer takvog odnosa su varijante gena FUT2 koji kodira enzim fukoziltransferaza 2, odgovoran, između ostalog, za stvaranje antigena povezanih s krvnim grupama.

Osobe s nepovoljnom varijantom gena FUT2 ne proizvode određene oligosaharide čiji ih nedostatak predisponira na nedostatak zaštitnih bakterija roda Bifidobacterium. Oko 20% Europljana ima nepovoljnu varijantu ovog gena.

• dob i način isporuke

Prije porođaja u maternici, naš probavni trakt je sterilan. Tijekom prirodnog porođaja, gastrointestinalni trakt naseljava majčin vaginalni mikrobiom. Tada se tijekom dojenja mlijekom na dijete prenose prebiotičke tvari (ljudski oligosaharidi) koje potiču rast korisnih bakterija poput Bifidobacterium.

Bebe s umjetnom hranom mogu imati manje tih bakterija. Pokazalo se da porod i način hranjenja mogu biti presudni u pravilnom razvoju mikrobioma i razvoju npr. Alergija. Značajne razlike u sastavu mikrobioma uočene su u prirodno rođene novorođenčadi u odnosu na onu rođenu carskim rezom.

Nakon završetka dojenja i uvođenja čvrste hrane, sastav crijevnog mikrobioma postupno nalikuje sastavu odrasle osobe. Do oko 15 godine postaje relativno stabilan (ako je osoba zdrava i vodi ispravan način života).

Sljedeća faza ljudskog života, u kojoj se uočava promjena u sastavu crijevnog mikrobioma, jest razdoblje nakon oko 65 godina starosti. U starijih osoba dolazi do smanjenja broja zaštitnih bakterija roda Bifidobacterium i porast broja potencijalno patogenih bakterija, kao što su Clostridium.

Smanjenje Bifidobacterium, koji smanjuju upalu na crijevnoj sluznici, mogu biti jedan od čimbenika koji pogoršavaju starosne procese bolesti. Zašto se ovo događa? To je u velikoj mjeri posljedica činjenice da naše tijelo s godinama postaje manje učinkovito, tj. Stanje zuba se pogoršava, količina izlučene sline i učinkovitost organa, npr. Gušterače, opadaju.

• Dijeta

Prehrana je jedan od čimbenika koji najviše utječe na sastav crijevnog mikrobioma. Ako našem mikrobiomu pružimo pravu količinu složenih ugljikohidrata, mikroorganizmi će stvoriti tvari poput kratkolančanih masnih kiselina (SCFA), npr. Butirat ili mliječna kiselina, koje imaju blagotvoran učinak na tijelo, uključujući prešućivanjem upalnih odgovora.

Procjenjuje se da je 10-20% konzumiranih ugljikohidrata otporno na probavu ljudskim crijevnim enzimima. To su neprobavljivi ugljikohidrati, poput otpornih škroba i neskrobnih polisaharida (npr. Pektini i celuloza), koji su idealni "hranjivi sastojci" za mikrobiom.

S druge strane, ako naša prehrana sadrži višak prerađene hrane, jednostavnih šećera, zasićenih masti i životinjskih bjelančevina, mikroorganizmi će početi stvarati štetne tvari poput biogenih amina (npr. Tiramina), skatola, indola ili amonijaka. Te tvari mogu oštetiti crijevne epitelne stanice, izazvati upalu i dovesti do poremećaja u propusnosti crijevne barijere.

Provedeno je istraživanje u kojem je uspoređen sastav crijevnog mikrobioma djece koja žive u Italiji i jedu prema zapadnjačkom prehrambenom modelu (bogatom životinjskim proteinima, masnoćama i jednostavnim šećerima) s prehranom djece koja žive u ruralnom Burkina Fasu (bogata složenim ugljikohidratima i siromašna životinjskim proteinima) . Pokazali su da se sastav mikrobioma u obje skupine radikalno razlikuje.

U djece iz Italije skupina bakterija karakterističnih za pretile ljude (Firmicutes), došlo je do prekomjernog razmnožavanja bakterija, a u fecesu je pronađen smanjeni sadržaj butirata i drugih SCFA. To nije pronađeno kod djece iz Burkine Faso. To pokazuje kako nepravilne prehrambene navike utječu na poremećaj crijevnog mikrobioma.

Prehrana s niskim udjelom složenih ugljikohidrata (npr. Topivih vlakana) smanjuje raznolikost crijevnog mikrobioma, posebno zaštitnih bakterija roda Bifidobacterium. Primjer takve prehrane je FODMAPs dijeta i nepravilno uravnotežena prehrana bez glutena.

Mediteranska prehrana je najpovoljnija u istraživanju, jer osim velike količine dijetalnih vlakana sadrži polifenole. Kao što pokazuju nedavne studije, 90-95% polifenola nakuplja se u debelom crijevu, gdje se podvrgavaju raznim biokemijskim promjenama crijevnog mikrobioma.

• Psihološki stres

U istraživanjima na miševima i ljudima pokazalo se da psihološki stres smanjuje broj zaštitnih bakterija rodova Lactobacillus i Bifidobacterium. Uz to, stres potiče rast potencijalno patogenih bakterija Escherichia coli. To je vjerojatno zbog lučenja hormona stresa kortizola.

Također se pokazalo da polifenoli, poput resveratrola u grožđu ili katehina u čaju, imaju pozitivan učinak na sastav crijevne mikrobiote, djelujući kao prebiotici.

PROČITAJTE I:

• PROBIOTIKA - ljekovita svojstva, vrste i izvori
• Dobre bakterije u tijelu: mikrobi koji štite od bolesti
• Često pranje skraćuje život? Da, i za to postoje dokazi!

Mikrobiom i civilizacijske bolesti

Mikrobiom se često uspoređuje s „organom“ koji je moderna medicina zaboravila. Istraživanja jasno pokazuju da je mikrobiom, kao i bilo koji drugi organ, sposoban primati i reagirati na informacije iz okoline - poput promjena u pH, prisutnosti hranjivih sastojaka, imunoloških stanica i hormona. Taj se sustav naziva osjetljivošću kvoruma i omogućuje molekularni dijalog između mikrobioma i ljudskih stanica i organa.

Zbog višerazinskog utjecaja mikrobioma na naše tijelo, ne treba čuditi da kvalitativni i kvantitativni poremećaji mikroboma, nazvani crijevna disbioza, mogu utjecati na stvaranje mnogih civilizacijskih bolesti, kao što su:

• pretilost
• dijabetes
• autoimune bolesti
• alergije
• depresivni poremećaji
• autizam
• Alzheimerova bolest

Proboj u istraživanju odnosa između mikrobioma i ljudskog zdravlja bio je projekt "Human Microbiome Project" pokrenut 2007. godine od strane Američkog nacionalnog instituta za zdravlje. Koristi najsuvremenije metode molekularne biologije, koje su omogućile utvrđivanje razlika u sastavu ljudskog mikrobioma, ovisno o zemljopisnoj širini, genotipu, dobi i prehrani.

Mikrobiom i pretilost

Prva istraživanja koja su ukazivala na povezanost crijevnog mikrobioma s pretilošću provedena su na miševima. Primijećeno je da su pretili miševi - u usporedbi s mršavim miševima - poremetili proporcije između bakterija iz skupine Firmicutes (previše) i Bakteroidi (nedovoljno).

Trenutno se vjeruje da mikrobiom crijeva može utjecati na razvoj pretilosti najmanje tri mehanizma:

• proizvodnjom dodatnih kilokalorija (4-10% energije dobivene hranom stvara mikrobiom, to je oko 80-200 kcal / dan)
• induciranje upale niske razine (tzv. metabolička endotoksikemija, koja može uzrokovati rezistenciju na inzulin)
• regulacija centra gladi i sitosti (mikrobiom utječe, između ostalog, na izlučivanje glukagonu sličnog peptida-1 i peptida YY te na vrijeme crijevnog tranzita)

Mikrobiom i živčani sustav

Eksperimentalne studije na miševima pokazale su da mikrobiom crijeva utječe na razvoj živčanog sustava, odgovor na stres i ponašanje. Sve više studija također ukazuje na izravnu vezu između crijevnog mikrobioma i depresivnih poremećaja.

U tom kontekstu tzv os crijeva-mozak i vagusni živac koji su odgovorni za prijenos signala iz crijeva u mozak.

Drugi mehanizmi pomoću kojih mikroorganizmi mogu utjecati na naše ponašanje su njihovo sudjelovanje u metabolizmu triptofana (prethodnik je sintezi "hormona sreće" - serotonina) ili izravno sintezom neurotransmitera, npr. Bakterija roda Escherichia i Enterokok može proizvesti serotonin i iz roda Lactobacillus GABA (neurotransmiter odgovoran za smirivanje i opuštanje).

Uz to, istraživanje ukazuje na sudjelovanje crijevnog mikrobioma u razvoju poremećaja kao što su:

• autizam
• shizofrenija
• ADHD
• bipolarni poremećaj

Vrijedno znati

SIBO, ili bakterijski prekomjerni rast tankog crijeva, vrsta je crijevne disbioze koja uključuje pretjerani rast bakterija u tankom crijevu koje su karakteristične za debelo crijevo.

SIBO je uzrok probavnih i apsorpcijskih poremećaja. Koegzistira s mnogim bolestima, kao što su:

• sindrom iritabilnog crijeva (84%)
• celijakija (66%)
• gastroezofagealna refluksna bolest (50%)
• hipotireoza (54%)
• pankreatitis (35%)

Uzroci SIBO mogu biti:

• poremećaji motorike crijeva
• antacidi
• želučane bolesti
• nedostaci probavnih enzima
• starost
• antibiotska terapija

Mikrobiom - kako se brinuti o njemu?

• jesti povrće i voće bogato polifenolima (borovnice, borovnice, maline) i prebiotičkim tvarima koje su "hrana" crijevnim mikroorganizmima (mahunarke, agrumi, artičoka, poriluk, luk, šparoge, banane)
• jesti složene ugljikohidrate kao što su smeđa riža, zobene mekinje i zobene mekinje, koje sadrže topiva vlakna koja potiču proizvodnju butirata
• jedite kvalitetne masti, na primjer na maslinovom ulju
• pijte zeleni čaj jer sadrži polifenole poput katehina
• povećati konzumaciju ukiseljenog povrća, npr. kupusa, krastavaca, repe i mliječnih proizvoda, npr. jogurta, kefira, jer je izvor probiotičkih mikroorganizama
• izbjegavajte velike količine alkohola, a ako ga već konzumirate, odaberite crno vino koje sadrži polifenole poput resveratrola
• Izbacite iz prehrane prerađenu nezdravu hranu, zaslađena pića, kolačiće i pločice jer su izvor jednostavnih šećera i transmasti
• izbjegavajte psihološki stres i, ako je to nemoguće, koristite tehnike opuštanja
• vodite računa o odgovarajućoj količini sna
• redovito vježbajte

Književnost

1. Gałęcka M. i Szachta P. Kyberkompakt - važnost suvremene mikrobiološke dijagnostike gastrointestinalnog trakta. Infekcije 5/2013.
2. De Filippo C. i sur. Utjecaj prehrane na oblikovanje crijevnih mikrobiota otkriven je usporednom studijom na djeci iz Europe i ruralnih područja Afrike. Proc Natl Acad Sci SAD. 2010, 17, 107 (33), 14691-6. on-line pristup
3. Tomás-Barberán F.A. i sur. Interakcije crijevne mikrobiote s dijetalnim polifenolima i posljedice na ljudsko zdravlje. Curr Opin Clin Nutr Metab njega. 2016., 19 (6), 471-476. on-line pristup
4. Wacklin P. i sur. Genotip sekretora (gen FUT2) snažno je povezan sa sastavom bifidobakterija u ljudskom crijevu. PLoS One 2011, 6, e20113. on-line pristup
5. De Filippis F. i sur. Pridržavanje mediteranske prehrane na visokoj razini blagotvorno utječe na crijevnu mikrobiotu i povezani metabolom. Crijevo. 2016., 65 (11), 1812.-1821. on-line pristup
6. Reddel S. i sur. Utjecaj dijeta s malo FODMAP-a, bez glutena i ketogenih tvari na modulaciju crijevnih mikrobiota u patološkim uvjetima. Hranjive tvari. 2019, 12, 11 (2), E373. on-line pristup
7. Wołkowicz T. i sur. Mikrobiom probavnog trakta i njegova disbioza kao važan čimbenik koji utječe na zdravstveno stanje ljudskog tijela. Med. Isk. Mikrobiol., 2014, 66: 223-235. on-line pristup
8. Ostrowska L. Utjecaj crijevne mikrobiote na metaboličke poremećaje i pretilost - gledište internista i dijetetičara Gastroenterologia Kliniczna 2016, 8, 2, 62-73. on-line pristup
9. Gulas E. i sur. Kako mikrobiologija može utjecati na psihijatriju? Odnosi između crijevne flore i mentalnih poremećaja. Psihijatar. Pola. 2018, 9, 1-17. on-line pristup

O autoru

Karolina Karabin, dr. Med., Molekularni biolog, laboratorijski dijagnostičar, Cambridge Diagnostics Polska Biolog sa specijalizacijom iz mikrobiologije i laboratorijski dijagnostičar s preko 10 godina iskustva u laboratorijskom radu. Diplomirao je na Fakultetu za molekularnu medicinu i član Poljskog društva za humanu genetiku, voditelj istraživačkih potpora u Laboratoriju za molekularnu dijagnostiku na Odjelu za hematologiju, onkologiju i unutarnje bolesti Medicinskog sveučilišta u Varšavi. Titulu doktora medicinskih znanosti iz područja medicinske biologije obranila je na 1. medicinskom fakultetu Medicinskog sveučilišta u Varšavi. Autor mnogih znanstvenih i popularno-znanstvenih djela iz područja laboratorijske dijagnostike, molekularne biologije i prehrane. Svakodnevno, kao specijalist u području laboratorijske dijagnostike, vodi glavni odjel Cambridge Diagnostics Polska i surađuje s timom dijetetičara na CD-u za prehranu. Svoje praktično znanje o dijagnostici i dijetoterapiji bolesti dijeli sa stručnjacima na konferencijama, treninzima te u časopisima i web stranicama. Posebno je zanima utjecaj suvremenog načina života na molekularne procese u tijelu.

Pročitajte više članaka ovog autora