Mikrobiom je vrsta "organa", ki ga je sodobna medicina že vrsto let pozabila. Vendar pa je že več kot ducat let, zahvaljujoč razvoju biomedicinskih znanosti, opravljenih veliko raziskav, katerih rezultati dokazujejo, da je mikrobiom več kot le skupina mikroorganizmov, ki naseljujejo naše telo. Kaj je mikrobiom? Zakaj je tako pomembno za naše zdravje? Kako skrbeti za to?

Mikrobiom(mikrobiota, mikroflora) je skupina mikroorganizmov, značilnih za določen naravni habitat. Kot življenjski prostor bi morali razumeti ne le morje ali prst, ampak tudi organizem ljudi in drugih živali. Zato poleg mikrobioma morja in tal ločimo črevesni, kožni, genitalni trakt, ušesni in ustni mikrobiom.

Sestava mikrobioma se razlikuje glede na habitat, ki ga zaseda. Trenutno se največ raziskav izvaja na najštevilčnejšem mikrobiomu v našem telesu, to je prebavnem traktu.

Mikrobiom, mikrobiota ali mikroflora?

Izraz "mikrobiom" je leta 2001 prvič uporabil Nobelov nagrajenec Joshua Lederberg, ki ga je uporabil za opis niza genomov vseh mikrobov, ki naseljujejo človeško telo. Zato se izraz pogosteje uporablja v tem pomenu.

Ko govorimo o zbiranju vseh mikroorganizmov kot celic, je treba uporabiti izraz "mikrobiota".

Izraz "mikroflora" je po drugi strani star izraz, ki se uporablja manj pogosto in sega v čase, ko je bila večina mikroorganizmov razvrščena v rastlinsko kraljestvo (izraz "flora" opisuje celota rastlinskih vrst, najdenih na določenem območju).

Mikrobiom - iz česa je sestavljen?

Mikrobiom je sestavljen iz bakterij, kvasovk, gliv, protozojev, virusov in arhej. Ne pozabite, da jim ni treba biti vedno "prijazen" do svojega gostitelja. Mikrobiota lahko vključuje tudi mikroorganizme, ki so potencialno patogeni za ljudi, npr.Escherichia Coli .

Zaradi obilice mikroorganizmov si zasluži posebno pozornost gastrointestinalni mikrobiom, ki ga v glavnem sestavljajo bakterije iz 4 podskupin:

  • Firmicutes(64%)
  • Bacteroides(23%)
  • Proteobakterije(8%)
  • Actinobacteria(3%)

Pri zdravih ljudeh je za posamezne dele prebavnega trakta značilna spremenljiva raznolikost mikroorganizmov. Želodec in dvanajstnik sta praktično sterilna,ker kisli pH želodčnega soka ustvarja neugodno okolje za večino mikroorganizmov. V tankem črevesu je njihovo število večje in se giblje od 10.000 do 100.000 v 1 gramu prehranske vsebine.

Tukaj prevladujejo acidofilne bakterije iz roduLactobacillusinStreptococcus . Največje število mikroorganizmov je v debelem črevesu in gre celo za bilijon celic v 1 gramu vsebnosti hrane! Velika večina je mikroorganizmov, ki ne prenašajo kisika (anaerobov), kot soBifidobacteriuminClostridium .

Ocenjuje se, da je v prebavnem traktu 10-krat več mikroorganizmov kot celic v človeškem telesu (približno 100 bilijonov celic, težkih približno 2 kg), število genov v njih pa je 3,3 milijona. Za primerjavo, človeški genom je le 21.000 genov.

Bakterije, ki naseljujejo prebavni trakt, lahko razdelimo glede na funkcije, ki jih opravljajo v telesu:

  • proteolitične (ali gnitne) bakterije so potencialno patogene bakterije, katerih prekomerna rast v črevesju lahko negativno vpliva na telo; med drugim vključujejo bakterije iz roduKlebsiella ,Enterobacter ,Serratia ,Citrobacter,Pseudomonas
  • zaščitne (probiotične) bakterije so bakterije, ki zavirajo rast patogenih mikroorganizmov, tesnijo črevesni epitelij in proizvajajo hranila za črevesni epitelij; med drugim vključujejo bakterije iz roduLactobacillusinBifidobacterium
  • imunostimulirajoče bakterije stimulirajo celice imunskega sistema, zmanjšujejo vnetni odziv in spodbujajo nastajanje protiteles IgA skozi sluznico; med drugim vključujejo bakterije iz roduEnterococcusiEscherichia coli . Slednji je tudi potencialno patogen v neugodnih razmerah

Mikrobiom - kakšne so njegove funkcije?

Črevesni mikrobi lahko presnavljajo snovi, pridobljene iz hrane – ogljikove hidrate, beljakovine, maščobe in tiste, ki izvirajo neposredno iz ljudi, kot so odmrle celice in sluz. Mikrobiom jih uporablja za podporo osnovnih življenjskih dejavnosti.

Zato lahko funkcije mikrobiote primerjamo z vrsto bioreaktorja, ki med procesom fermentacije proizvaja nešteto bioaktivnih snovi. Količina in narava teh snovi bosta v veliki meri odvisni od načina prehranjevanja.

Poleg podpore prebavnim procesom črevesni mikrobiom:

  • proizvaja vitamine B in vitamin K
  • poveča absorpcijo mineralov,kot sta magnezij in kalcij
  • preprečuje kolonizacijo črevesja s patogenimi bakterijami
  • spodbuja zorenje celic imunskega sistema in podpira njegovo delo
  • pomirja vnetne procese
  • vpliva na zorenje in diferenciacijo črevesnih epitelijskih celic
  • inaktivira toksine in rakotvorne snovi
  • sodeluje pri presnovi holesterola in bilirubina

Mikrobiom - kaj vpliva nanj?

  • geni

Čeprav na sestavo črevesnega mikrobioma v prvi vrsti vplivajo okoljski dejavniki, pa na mikrobiom v manjši meri vpliva tudi gostiteljev genotip. Primer takega razmerja so različice gena FUT2, ki kodira encim fukoziltransferazo 2, ki je med drugim odgovoren za za tvorbo antigenov, povezanih s krvnimi skupinami.

Ljudje z neugodno različico gena FUT2 ne proizvajajo določenih oligosaharidov, katerih pomanjkanje jih predisponira na pomanjkanje zaščitnih bakterij iz roduBifidobacterium . Približno 20 % Evropejcev ima neugodno različico tega gena.

  • starost in način dostave

Pred porodom v maternici je naš prebavni trakt sterilen. Med naravnim porodom je gastrointestinalni trakt poseljen z materinim vaginalnim mikrobiomom. Nato se med dojenjem z mlekom na otroka prenesejo prebiotične snovi (človeški oligosaharidi), ki spodbujajo rast koristnih bakterij, kot soBifidobacterium .

Umetno hranjeni dojenčki imajo morda manj teh bakterij. Dokazano je, da sta lahko porod in način hranjenja ključnega pomena za pravilen razvoj mikrobioma in razvoj na primer alergij. Pri naravno rojenih dojenčkih so opazili pomembne razlike v sestavi mikrobioma v primerjavi s tistimi, ki so bili rojeni s carskim rezom.

Po koncu dojenja in uvedbi trdne hrane je sestava črevesnega mikrobioma postopoma podobna sestavi odraslega. Pri približno 15 letih postane relativno stabilen (če je človek zdrav in vodi pravilen življenjski slog).

Naslednja faza človeškega življenja, v kateri opazimo spremembo v sestavi črevesnega mikrobioma, je obdobje po približno 65. letu starosti. Pri starejših se zmanjša število zaščitnih bakterij iz roduBifidobacteriumin poveča se število potencialno patogenih bakterij, kot jeClostridium.

UpadBifidobakterije , ki zmanjšujejo vnetja na črevesni sluznici, je lahko eden od dejavnikov, ki poslabšajo starostne procese bolezni. Zakaj se to dogaja? To je v veliki meri posledica dejstva, da naše telo s starostjo postaja manj učinkovito,stanje zobovja se poslabša, količina izločene sline in zmanjša se učinkovitost organov, na primer trebušne slinavke.

  • Dieta

Prehrana je eden od dejavnikov, ki najbolj vplivajo na sestavo črevesnega mikrobioma. Če svojemu mikrobiomu zagotovimo pravo količino kompleksnih ogljikovih hidratov, bodo mikroorganizmi proizvajali snovi, kot so kratkoverižne maščobne kisline (SCFA), na primer butirat ali mlečna kislina, ki ugodno vplivajo na telo, med drugim z zatiranjem vnetnih odzivov.

Ocenjuje se, da je 10-20 % zaužitih ogljikovih hidratov odpornih na prebavo s pomočjo človeških črevesnih encimov. To so neprebavljivi ogljikovi hidrati, kot so odporni škrob in neškrobni polisaharidi (kot so pektini in celuloza), ki so idealna "hranila" za mikrobiom.

Če pa naša prehrana vsebuje presežek predelane hrane, enostavnih sladkorjev, nasičenih maščob in živalskih beljakovin, bodo mikroorganizmi začeli proizvajati škodljive snovi, kot so biogeni amini (npr. tiramin), skatol, indol ali amoniak. Te snovi lahko poškodujejo črevesne epitelijske celice, povzročijo vnetje in povzročijo motnje v prepustnosti črevesne pregrade.

Izvedena je bila študija, v kateri so primerjali sestavo črevesnega mikrobioma otrok, ki živijo v Italiji in se prehranjujejo po zahodnem modelu prehrane (bogata z živalskimi beljakovinami, maščobami in enostavnimi sladkorji) s prehrano otrok, ki živijo v podeželska Burkina Faso (bogata s kompleksnimi ogljikovimi hidrati in malo živalskih beljakovin). Pokazali so, da se sestava mikrobioma v obeh skupinah močno razlikuje.

Pri otrocih iz Italije je prevladovala skupina bakterij, značilnih za debele ljudi ( Firmicutes ), prišlo je do prekomernega razraščanja gnitnih bakterij, zmanjšana je bila vsebnost butirata in drugih SCFA. najdemo v blatu. Tega pri otrocih Burkine Faso niso našli. To kaže, kako nepravilne prehranjevalne navade vplivajo na motnje črevesnega mikrobioma.

Diete z nizko vsebnostjo kompleksnih ogljikovih hidratov (npr. topnih vlaknin) zmanjšujejo raznolikost črevesnega mikrobioma, zlasti zaščitnih bakterij iz roduBifidobacterium . Primer takšne prehrane je dieta FODMAP in neustrezno uravnotežena brezglutenska dieta.

Mediteranska prehrana je v raziskavi najbolj ugodna, saj poleg velike količine prehranskih vlaknin vsebuje polifenole. Kot kažejo nedavne študije, se 90-95 % polifenolov kopiči v debelem črevesu, kjer so podvrženi različnim biokemijskim spremembam črevesnega mikrobioma.

  • Psihološki stres

V študijah z mišmi in ljudmi je bilo dokazano, da psihološki stres povzročazmanjšanje števila zaščitnih bakterij iz rodovLactobacillusinBifidobacterium . Poleg tega stres spodbuja prekomerno rast potencialno patogenih bakterij, kot jeEscherichia Coli . To je verjetno posledica izločanja stresnega hormona kortizola.

Dokazano je tudi, da polifenoli, kot je resveratrol v grozdju ali katehini v čaju, pozitivno vplivajo na sestavo črevesne mikrobiote, saj delujejo kot prebiotiki.

  • PROBIOTIKA - zdravilne lastnosti, vrste in viri
  • Dobre bakterije v telesu: mikrobi, ki ščitijo pred boleznimi
  • Ali vam bo pogosto umivanje skrajšalo življenje? Da, in obstajajo dokazi za to!

Mikrobiom in civilizacijske bolezni

Mikrobiom se pogosto primerja z "organom", ki ga je sodobna medicina pozabila. Raziskave jasno kažejo, da je mikrobiom, tako kot vsak drug organ, sposoben sprejemati in se odzivati ​​na informacije iz okolja – kot so spremembe pH, prisotnost hranil, imunskih celic in hormonov. Ta sistem se imenuje zaznavanje kvoruma in omogoča molekularni dialog med mikrobiomom ter človeškimi celicami in organi.

Zaradi večstopenjskega vpliva mikrobioma na naše telo ne bi smelo biti presenečenje, da lahko kvalitativne in kvantitativne motnje mikroboma, imenovane črevesna disbioza, prispevajo k nastanku številnih civilizacijskih bolezni, kot je npr. kot:

  • debelost
  • sladkorna bolezen
  • avtoimunske bolezni
  • alergije
  • depresivna motnja
  • avtizem
  • Alzheimerjeva bolezen

Preboj v raziskavah o odnosu mikrobioma z zdravjem ljudi je bil projekt "Projekt človeškega mikrobioma", ki ga je leta 2007 začel ameriški nacionalni inštitut za zdravje. Uporablja najsodobnejše metode molekularne biologije, ki so omogočile ugotavljanje razlik v sestavi človeškega mikrobioma glede na zemljepisno širino, genotip, starost in prehrano.

Mikrobiom in debelost

Prve študije, ki kažejo na povezavo črevesnega mikrobioma z debelostjo, so bile izvedene na miših. Opazili so, da imajo debele miši - v primerjavi s pusto mišmi - moteno razmerje med bakterijami iz skupineFirmicutes(preveč) inBacteroides(premalo ).

Trenutno velja, da lahko mikrobiom črevesja vpliva na razvoj debelosti na vsaj tri mehanizme:

  • s proizvodnjo dodatnih kalorij (4-10% energije, pridobljene s hrano, ustvari mikrobiom, to je približno 80-200 kcal / dan)
  • povzroča vnetjenizka intenzivnost (tako imenovana presnovna endotoksikemija, ki lahko povzroči odpornost proti insulinu)
  • uravnavanje centra za lakoto in sitost (mikrobiom med drugim vpliva na izločanje glukagonu podobnega peptida-1 in peptida YY ter na čas črevesnega tranzita)

Mikrobiom in živčni sistem

Eksperimentalne študije na miših so pokazale, da črevesni mikrobiom vpliva na razvoj živčnega sistema, odziv na stres in vedenje. Vse več študij kaže tudi na neposredno povezavo med črevesnim mikrobiomom in depresivnimi motnjami.

V tem kontekstu je t.i Os črevesje-možgani in vagusni živec, ki sta odgovorna za prenos signalov iz črevesja v možgane.

Drugi mehanizmi, s katerimi lahko mikroorganizmi vplivajo na naše vedenje, je njihova udeležba pri presnovi triptofana (je predhodnik sinteze "hormona sreče" - serotonina) ali neposredno prek sinteze nevrotransmiterjev, npr. vrste EscherichiainEnterococcuslahko proizvajajo serotonin in vrsteLactobacillusGABA (nevrotransmiter, odgovoren za sproščanje in sproščujoče).

Poleg tega raziskave kažejo na sodelovanje črevesnega mikrobioma pri razvoju motenj, kot so:

  • avtizem
  • shizofrenija
  • ADHD
  • bipolarna motnja
Vredno vedeti

SIBO ali razraščanje bakterij tankega črevesa je vrsta črevesne disbioze s prekomerno rastjo bakterij v tankem črevesu, ki so značilne za debelo črevo.

SIBO je vzrok za prebavne in absorpcijske motnje. Sočasno obstaja s številnimi boleznimi, kot so:

  • sindrom razdražljivega črevesja (84%)
  • celiakija (66%)
  • gastroezofagealna refluksna bolezen (50%)
  • hipotiroidizem (54%)
  • pankreatitis (35%)

Razlog za SIBO je lahko:

  • motnje črevesne gibljivosti
  • antacidi
  • bolezni želodca
  • pomanjkanje prebavnih encimov
  • starost
  • antibiotična terapija

Mikrobiom - kako skrbeti zanj?

  • jejte zelenjavo in sadje, bogato s polifenoli (borovnice, borovnice, maline) in prebiotičnimi snovmi, ki so "medij" za črevesne mikroorganizme (stročnice, citrusi, artičoka, por, čebula, šparglji, banane)
  • jejte kompleksne ogljikove hidrate, kot so rjavi riž, ovseni otrobi in ovseni otrobi, ki vsebujejo topne vlaknine, ki spodbujajo proizvodnjo butirata
  • jejte kakovostne maščobe, na primer olivno olje
  • zelena pijačačaj, ker vsebuje polifenole, kot so katehini
  • povečajte porabo vložene zelenjave, kot so zelje, kumare, pesa in mlečni izdelki, npr. jogurt, kefir, saj so vir probiotičnih mikroorganizmov
  • izogibajte se velikim količinam alkohola, in če ga že zaužijete, izberite rdeče vino, ki vsebuje polifenole, kot je resveratrol
  • iz prehrane izločite nezdravo hrano, sladkane pijače, piškote in ploščice, saj so vir preprostih sladkorjev in transmaščob
  • izogibajte se psihološkemu stresu, in če je to nemogoče, uporabite sprostitvene tehnike
  • dovolj spi
  • redno vadite
O avtorjuKarolina Karabin, dr.med., molekularni biologinja, laboratorijska diagnostika, Cambridge Diagnostics PolskaPo poklicu biologinja, specialistka mikrobiologije, in laboratorijska diagnostika z več kot 10 letnimi izkušnjami v laboratorijskem delu. Diplomant Visoke šole za molekularno medicino in član poljskega združenja za humano genetiko. Vodja raziskovalnih štipendij v Laboratoriju za molekularno diagnostiko na Oddelku za hematologijo, onkologijo in notranje bolezni Medicinske univerze v Varšavi. Zagovarjala je naziv doktorice medicinskih znanosti s področja medicinske biologije na 1. medicinski fakulteti Medicinske univerze v Varšavi. Avtor številnih znanstvenih in poljudnoznanstvenih del s področja laboratorijske diagnostike, molekularne biologije in prehrane. Dnevno kot specialist na področju laboratorijske diagnostike vodi vsebinski oddelek v Cambridge Diagnostics Polska in sodeluje z ekipo nutricionistov na CD Dietary Clinic. Svoje praktično znanje o diagnostiki in dietoterapiji bolezni deli s specialisti na konferencah, izobraževanjih ter v revijah in spletnih straneh. Zanima jo predvsem vpliv sodobnega načina življenja na molekularne procese v telesu.

Preberite več člankov tega avtorja

Kategorija:

Gastrologija