Ciało ludzkie jest gospodarzem około 100 trylionów drobnoustrojów – mamy więcej takich mikroorganizmów niż nasze własne komórki ludzkie, które mają przewagę liczebną o około 10 do 1.
Postęp naukowy w dziedzinie genetyki w ciągu ostatnich lat oznacza, że wiemy więcej o mikrobach, które żyją w nas i na nas w swoich bilionach.
Wiele krajów zainwestowało dużo w badania mające na celu zrozumienie interakcji w ekosystemie ludzkiego ciała i ich znaczenia dla zdrowia i chorób.
Dwa terminy «mikroflora» i «mikrobiot» często mają na myśli to samo – często można je zobaczyć zamiennie. Istnieje jednak subtelna różnica między znaczeniami, a więc ten artykuł rozróżnia te dwa elementy.
Szybkie fakty dotyczące ludzkiej mikroflory i mikrobiomu
Oto kilka kluczowych punktów dotyczących populacji mikroorganizmów ludzkiego ciała. Więcej szczegółów można znaleźć w artykule.
- Ludzka mikroflora składa się z bilionów komórek – w tym bakterii, wirusów i grzybów – i przewyższa ich dziesięciokrotnie przewagę liczebną naszych komórek.
- Największe populacje drobnoustrojów znajdują się w naszym jelicie – mikroflora jelitowa. Inne siedliska obejmują skórę.
- Komórki drobnoustrojów – i ich materiał genetyczny, mikrobiom – żyją z nami we wrodzonym związku, który jest niezbędny dla normalnego zdrowia, chociaż niektóre gatunki są również oportunistycznymi patogenami, które mogą atakować nas i powodować choroby.
- Mikroorganizmy żyjące w przewodzie żołądkowo-jelitowym – znane również jako flora jelitowa – wynoszą aż 4 funty biomasy, przy czym każdy osobnik ma unikalną mieszankę gatunków.
- Mikrobiota jest ważna w odżywianiu, odporności i wpływie na mózg i zachowanie. Wiąże się z wieloma chorobami, gdy zaburzona jest normalna równowaga drobnoustrojów.
Czym jest mikroflora ludzka i mikrobiom? 1-3
Ludzka mikroflora zawiera populacje gatunków drobnoustrojów, które żyją na ludzkim ciele – komensalnych bakteriach, wirusach i grzybach (i innych jednokomórkowych zwierzętach, takich jak archeony i protisty), które wywołują nasze ciała w domu.
Każdy z nas kryje w sobie od 10 trylionów do 100 bilionów komórek drobnoustrojów w symbiotycznym związku, który w normalnym zdrowym stanie pasuje zarówno do nich, jak i do nas. Szacunki są różne, ale może być ponad 1000 różnych gatunków mikroorganizmów tworzących ludzką mikroflorę.
Tymczasem wszystkie geny wewnątrz tych komórek drobnoustrojów tworzą mikrobiom.
W podobny sposób do rozszyfrowania ludzkiego genomu – poprzez sekwencjonowanie wszystkich naszych genów – mikrobiom został poddany intensywnym wysiłkom, aby rozwikłać wszystkie informacje genetyczne.
Poniższe wideo o ludzkim ekosystemie zostało stworzone przez Centrum Nauki o Genetyce na Uniwersytecie Utah w Salt Lake City.
Jest dobrym wprowadzeniem do różnych siedlisk dla różnych rodzajów drobnoustrojów w naszym ciele i wokół niego, w tym różnic między suchym środowiskiem przedramienia a mokrym i tłustym środowiskiem pod pachami.
Całkowita liczba drobnoustrojów w mikroflanie ludzkiej może być bardzo duża pod względem liczby komórek i gatunków, ale drobnoustroje są tak małe, że chociaż mają przewagę liczebną od komórek ludzkich, stanowią zaledwie około 2-3% naszej całkowitej masy ciała.
Trwające badania w ostatnim dziesięcioleciu wyjaśniły różnorodność genetyczną tych społeczności, która różni się w zależności od miejsca.
Badanie opublikowane przez konsorcjum Human Microbiome Consortium w czasopiśmie w 2012 r. Wykazało, że:
- Próbki bakterii jamy ustnej i kału są szczególnie zróżnicowane
- Natomiast próbki z miejsc pochwowych wykazują szczególnie proste społeczności drobnoustrojów.
Badanie charakteryzowało się dużą różnorodnością ludzkiego mikrobiomu wśród dużej grupy zdrowych ludzi Zachodu, ale zadaje liczne pytania, na które można odpowiedzieć dzięki dalszym badaniom genetycznym. W jaki sposób populacje drobnoustrojów w każdym z nas różnią się w ciągu naszego życia i są wzorcami zdrowej kolonizacji odzwierciedlonymi przez drobnoustroje chorobotwórcze?
«Jak dużą rolę odgrywa odporność organizmu lub genetyka w kształtowaniu wzorców różnorodności i jak wzorce obserwowane w tej populacji Ameryki Północnej są porównywalne z tymi na całym świecie?» piszą autorzy. Niektóre odpowiedzi są dostarczane przez nowsze odkrycia omówione na stronie 2.
Ostatnie wydarzenia dotyczące ludzkich mikrobów komensalnych z wiadomości MNT
Stres podczas ciąży «zmienia mikrobiom pochwowy, wpływając na rozwój potomstwa»
W artykule opublikowanym w wrześniu 2015 r. W czasopiśmie zastanawiano się, czy «zakłócenia ekosystemu pochwy mogą być czynnikiem powodującym istotne i długoterminowe konsekwencje dla potomstwa».
Zmiany mikrobiomu oka u osób noszących soczewki kontaktowe mogą zwiększać liczbę infekcji
Populacje bakterii w oczach użytkowników soczewek kontaktowych były bardziej typowe dla flory powiekowej skóry niż dla powierzchni oczu osób nie noszących soczewki w tych badaniach przedstawionych w maju 2015 roku.
Dlaczego ważna jest ludzka mikroflora? 4-10
Mikroorganizmy, które ewoluowały obok nas i stanowią tak integralną część ludzkiego życia, pełnią szereg ról. Są one związane zarówno ze zdrowiem, jak iz chorobami, a badania odkryły powiązania między naszymi populacjami bakteryjnymi, zarówno normalnymi, jak i zaburzonymi, oraz następujące choroby:
- Astma
- Autyzm
- Nowotwór
- Nietolerancja glutenu
- Zapalenie jelita grubego
- Cukrzyca
- Wyprysk
- Choroba serca
- Niedożywienie
- Stwardnienie rozsiane
- Otyłość.
Ludzki mikrobiom ma wpływ na następujące cztery ważne obszary naszego zdrowia: odżywianie, odporność, zachowanie i choroby.
Odżywianie
Oprócz pomagania sobie energią z jedzenia, które jemy, mikroorganizmy jelitowe są niezbędne dla dostępności substancji odżywczych dla nas samych.Bakterie jelitowe pomagają nam np. Rozkładać skomplikowane cząsteczki w mięsie i warzywach. Bez pomocy bakterii jelitowych celuloza roślinna jest niestrawna.
Mikroby jelitowe mogą również mieć wpływ na nasze pragnienia i poczucie bycia pełnym po jedzeniu poprzez ich działania metaboliczne.
Różnorodność naszej mikroflory jest związana z różnorodnością naszej diety, a młodzież próbująca szerokiej gamy pokarmów wykazuje bardziej zróżnicowaną mikroflorę jelitową niż dorośli, którzy stosują wyraźny wzorzec dietetyczny.
Odporność
Bez kontaktu z mikroorganizmami, które kolonizują nas od urodzenia, nasza odporność adaptacyjna nie istnieje. Adaptacyjna odporność jest częścią naszego układu odpornościowego, która uczy się, jak reagować na drobnoustroje po pierwszym zetknięciu się z nimi, umożliwiając szybszą obronę przed chorobotwórczymi organizmami.
Naukowcy odkryli głęboko chore działanie u wolnych od zarazków gryzoni – gryzoni, które są sterylne z mikroorganizmów – i wśród nich jest słabo rozwinięta odporność.
Mikrobiota ma również znaczenie dla chorób autoimmunologicznych i alergii, które mogą być bardziej prawdopodobne, gdy zaburzenia mikrobiologiczne zostaną zakłócone.
Zachowanie
Z powodu swojego udziału w trawieniu, mikroflora może również wpływać na mózg. Niektórzy nazwali mikroflorę jelitową «drugim mózgiem».
Małe cząsteczki uwalniane przez aktywność bakterii jelitowych wyzwalają reakcję nerwów w przewodzie pokarmowym.
Obserwowano również powiązania pomiędzy mikrobiomem jelitowym a zaburzeniami mózgu, takimi jak depresja i zaburzenie ze spektrum autystycznego (ASD).
Choroba
Populacje bakterii przewodu pokarmowego dostarczyły informacji na temat stanów jelitowych, takich jak zapalne choroby jelit (IBD) choroby Crohna i wrzodziejące zapalenie okrężnicy. Niska różnorodność mikroflory jelit została powiązana z IBD oraz otyłością i cukrzycą typu 2.
Charakter mikroflory jelitowej powiązano z zespołem metabolicznym, a modyfikacja diety wykazała wpływ na tę grupę czynników ryzyka za pośrednictwem prebiotyków, probiotyków i innych suplementów.
Mikroby jelitowe i ich genetyka wpływają na naszą równowagę energetyczną, rozwój i funkcjonowanie mózgu. W rezultacie trwają badania nad wpływem mikroorganizmów jelitowych na rozwijający się mózg i zaburzenia związane z dietą.
Antybiotyk zaburzający mikroflorę może prowadzić do choroby, w tym do pojawienia się zakażeń wykazujących oporność na antybiotyki.
Wrodzona mikroflora odgrywa również ważną rolę w przeciwstawianiu się nadmiernemu rozrostowi jelita przez zewnętrzne populacje, które w przeciwnym razie wywoływałyby chorobę – «dobre» bakterie konkurują ze «złymi», a niektóre nawet uwalniają związki przeciwzapalne.
Czym jest mikroflora jelitowa? 5,11
W 1996 r. Dr Rodney Berg z Departamentu Mikrobiologii i Immunologii Uniwersytetu Stanowego Luizjany pisał o mikroflorze jelitowej, podsumowując jej «głębokie» znaczenie w czasie, gdy określano ją jako mikroflorę jelit.
«Lokalna mikroflora przewodu żołądkowo-jelitowego ma głęboki wpływ na rozwój anatomiczny, fizjologiczny i immunologiczny gospodarza» – napisał dr Berg w artykule opublikowanym w.
Artykuł dodaje:
«Miejscowa mikroflora pobudza układ odpornościowy gospodarza do szybszego reagowania na prowokację patogenami i, poprzez antagonizm bakteryjny, hamuje kolonizację przewodu pokarmowego przez jawne egzogenne patogeny.»
Ten symbiotyczny związek jest dla nas korzystny, a obecność tej normalnej flory obejmuje mikroorganizmy, które są tak wszechobecne w naszym środowisku, że zamieszkują praktycznie wszystkie zwierzęta z tego samego siedliska.
Jednak te rodzime drobnoustroje zawierają również szkodliwe bakterie, które, jak Berg to określa, «mogą przemieszczać się przez barierę śluzówkową, powodując ogólnoustrojową infekcję u osłabionych gospodarzy».
Podsumowując, w jelitach znajdują się pożyteczne bakterie i istnieją szkodliwe bakterie, które mogą przedostać się do naszych szerszych układów organizmu i mogą powodować miejscowe infekcje przewodu pokarmowego. Infekcje te obejmują zatrucie pokarmowe i inne choroby przewodu pokarmowego, które powodują biegunkę i wymioty.
Mikrobiota jelitowa:
- Zawiera dziesiątki bilionów komórek drobnoustrojów, o łącznej masie do 2 kg (4,4 funta)
- Jest gospodarzem setek różnych gatunków bakterii – zidentyfikowano ponad tysiąc
- Zawiera ponad 3 miliony genów – mikrobiom jelitowy ma 150 razy więcej genów niż ludzkie ciało
- Jest unikalny dla każdej osoby – wszyscy dzielimy jedną trzecią obecnych mikroorganizmów, ale reszta stanowi naszą indywidualną mikroflorę.
Nowe odkrycia dotyczące mikrobiomu7,10
Ogromne inwestycje przeszły do badań nad populacjami drobnoustrojów i ich genetyką, badając związki ze zdrowiem i chorobami.
National Institutes of Health (NIH) uruchomił projekt Human Microbiome Project w 2007 r., Projekt badawczy, którego celem jest scharakteryzowanie naszych gatunków drobnoustrojów i ich związków ze zdrowiem poprzez wytwarzanie dużych, publicznie dostępnych zbiorów danych z badań genetycznych.
Europa i Chiny również współpracowały w celu uruchomienia podobnego programu – Metagenomics of Human Jelita Tract project (MetaHIT). W 2013 r. Uruchomiono kolejny projekt finansowany przez Europę, nazwany MyNewGut.
Większość mikroorganizmów żyjących z nami znajduje się w układzie pokarmowym, a także tam dokonuje się wielu nowych odkryć. Kluczowe przykłady są wymienione w następujących najnowszych osiągnięciach.
Najnowsze informacje na temat bakterii jelitowych z wiadomości MNT
Zróżnicowane diety wzbogacają mikroorganizmy jelitowe
W tym ostatnim artykule dokonano przeglądu sposobu, w jaki choroby takie jak cukrzyca typu 2, otyłość i zapalna choroba jelit (IBD) mogą być powiązane ze zmniejszeniem bogactwa mikroflory żołądkowo-jelitowej.
Stałe pokarmy przejmują kształtowanie mikroflory jelitowej przez 9 miesięcy
Badanie opublikowane w lutym wykazało, że otyłość u matki nie miała wpływu na różnorodność drobnoustrojów jelitowych dziecka, a stałe pokarmy stały się głównym czynnikiem, gdy dziecko osiągnęło wiek 9 miesięcy.
Bakterie jelitowe mają wskazówki dotyczące cukrzycy typu 2
Zmiany w bakteriach jelitowych mogą prowadzić do wcześniejszej diagnozy cukrzycy typu 2, zgodnie z ustaleniami identycznych bliźniąt opublikowanymi w lutym 2016 r.
Jeden cykl antybiotyków zaburza mikrobiom jelitowy przez rok
Badanie opublikowane w listopadzie 2015 r. Podkreśla potrzebę stosowania antybiotyków tylko wtedy, gdy jest to ściśle potrzebne.
Aktualne badania dotyczące mikrobiomu
W ciągu ostatnich lat świat nauki był świadkiem wielu przełomowych badań dotyczących mikrobiomu. W szczególności badania koncentrują się na tym, jak dieta i styl życia wpływają na skład mikroflory jelitowej. Ostatnie prace wskazują, że zróżnicowana dieta, bogata w błonnik i probiotyki, sprzyja zdrowemu mikrobiomowi. Na przykład, badania pokazują, że spożycie fermentowanych produktów mlecznych, takich jak jogurt, może zwiększać różnorodność bakterii jelitowych, co jest korzystne dla zdrowia metabolicznego.
Ponadto, badania pokazują, że regularna aktywność fizyczna może korzystnie wpływać na mikrobiom, wspierając rozwój korzystnych bakterii. Istnieją również dowody na to, że stres i brak snu mogą negatywnie wpływać na równowagę mikroflory jelitowej, co może prowadzić do problemów zdrowotnych, takich jak otyłość czy choroby autoimmunologiczne.
Ostatecznie, zrozumienie roli mikrobiomu w zdrowiu człowieka staje się kluczowym elementem współczesnej medycyny. W miarę postępu badań, naukowcy mają coraz lepsze narzędzia do badania mikrobiomu, co otwiera nowe możliwości w zakresie diagnostyki i terapii, w tym zastosowania prebiotyków i probiotyków w praktyce klinicznej.
