Микробиом - шта је то и које су његове функције?

Микробиом је врста „органа“ на који је модерна медицина већ дуги низ година заборавила. Међутим, већ више од десетак година, захваљујући развоју биомедицинских наука, спроведено је мноштво истраживања чији резултати доказују да је микробиом више од пуке групе микроорганизама који насељавају наше тело. Шта је микробиом? Зашто је то толико важно за наше здравље? Како се побринути за то?

Преглед садржаја

1. Микробиом, микробиота или микрофлора?
2. Микробиом - од чега се састоји?
3. Микробиом - које су његове функције?
4. Микробиом - шта утиче на њега?
5. Микробиом и цивилизацијске болести
6. Микробиом и гојазност
7. Микробиом и нервни систем
8. Микробиом - како се бринути о њему?

Микробиом (микробиота, микрофлора) је група микроорганизама карактеристичних за дато природно станиште. Као станиште треба да разумемо не само море или тло, већ и организам људи и других животиња. Због тога, поред микробиома мора и тла, разликујемо цревни, кожни, генитални тракт, ушни и орални микробиом.

Састав микробиома варира у зависности од станишта које заузима. Тренутно се највише истражује најбројнији микробиом у нашем телу, односно дигестивни тракт.

Микробиом, микробиота или микрофлора?

Термин „микробиом“ први пут је 2001. године употребио нобеловац Јосхуа Ледерберг, који је њиме описао скуп генома свих микроба који насељавају људско тело. Стога се термин чешће користи у овом смислу.

Када говоримо о сакупљању свих микроорганизама као ћелија, треба користити термин „микробиота“.

Заузврат, термин „микрофлора“ је стари термин који се користи ређе, а датира још из времена када је већина микроорганизама сврстана у биљно царство (термин „флора“ описује укупност биљних врста пронађених на одређеном подручју).

Микробиом - од чега се састоји?

Микробиом се састоји од бактерија, квасца, гљивица, праживотиња, вируса и археја. Запамтите да не морају увек бити „пријатељски настројени“ према свом домаћину. Микробиота такође може да укључује микроорганизме потенцијално патогене за људе, нпр. Есцхерицхиа Цоли.

Због обилности микроорганизама, гастроинтестинални микробиом заслужује посебну пажњу, који се састоји углавном од бактерија из 4 подгрупе:

• Фирмицутес (64%)
• Бактероиди (23%)
• Протеобацтериа (8%)
• Ацтинобацтериа (3%)

Код здравих људи појединачне делове дигестивног тракта карактерише променљива разноликост микроорганизама. Стомак и дванаестопалачно црево су практично стерилни, јер кисели пХ желучаног сока ствара неповољно окружење за већину микроорганизама. Њихов број је у танком цреву већи и креће се од 10.000 до 100.000 у 1 граму садржаја хране.

Овде преовлађују ацидофилне бактерије рода Лацтобациллус и Стрептоцоццус. Највећи број микроорганизама је у дебелом цреву и то је чак билијун ћелија у 1 граму садржаја хране! Велика већина су микроорганизми који не подносе кисеоник (анаероби) као што су бактерије рода Бифидобацтериум да ли је Цлостридиум.

Процењује се да у дигестивном тракту има 10 пута више микроорганизама него ћелија у људском телу (око 100 билиона ћелија тешких око 2 кг), а број гена у њима је 3,3 милиона. Поређења ради, људски геном има само 21.000 гена.

Бактерије насељене у дигестивном тракту могу се поделити према функцијама које имају у телу:

• протеолитичке бактерије (познате и као трулежне) су потенцијално патогене бактерије чији прекомерни раст у цревима може негативно утицати на тело; они укључују, између осталих бактерије рода Клебсиелла, Ентеробацтер, Серратиа, Цитробацтер, Псеудомонас
• заштитне (пробиотичке) бактерије су бактерије које инхибирају раст патогених микроорганизама, заптивају цревни епител и производе хранљиве материје за цревну слузницу; они укључују, између осталих бактерије рода Лацтобациллус и Бифидобацтериум
• имуностимулационе бактерије стимулишу ћелије имуног система, смањују инфламаторни одговор и стимулишу производњу ИгА антитела кроз слузницу; они укључују, између осталих бактерије рода Ентероцоццус и Есцхерицхиа цоли. Овај последњи је такође потенцијално патоген у неповољним условима

Микробиом - које су његове функције?

Цријевни микроорганизми могу метаболизирати прехрамбене супстанце - угљене хидрате, протеине, масти и оне које директно потичу од људи, попут мртвих ћелија и слузи. Микробиом их користи за подршку основним животним активностима.

Стога се функције микробиоте могу упоређивати са врстом биореактора који производи небројене количине биоактивних супстанци током процеса ферментације. Количина и природа ових супстанци у великој мери ће зависити од наше исхране.

Поред подршке дигестивним процесима, цревни микробиом:

• производи витамине Б и витамин К.
• повећава апсорпцију минерала као што су магнезијум и калцијум
• спречава колонизацију црева патогеним бактеријама
• стимулише сазревање ћелија имуног система и подржава његов рад
• смирује упалне процесе
• утиче на сазревање и диференцијацију епителних ћелија црева
• инактивира токсине и канцерогене
• учествује у метаболизму холестерола и билирубина

Микробиом - шта на њега утиче?

• гени

Иако на састав цревног микробиома првенствено утичу фактори околине, генотип домаћина такође утиче на микробиом у мањој мери. Пример таквог односа су варијанте гена ФУТ2 који кодира ензим фукозилтрансфераза 2, одговоран, између осталог, за формирање антигена повезаних са крвним групама.

Људи са неповољном варијантом гена ФУТ2 не производе одређене олигосахариде, чији недостатак их предиспонира на недостатак заштитних бактерија рода Бифидобацтериум. Око 20% Европљана има неповољну варијанту овог гена.

• старост и начин испоруке

Пре порођаја у материци, наш пробавни тракт је стерилан. Током природног порођаја, гастроинтестинални тракт је насељен мајчиним вагиналним микробиомом. Затим се током дојења млеком беби преносе пребиотичке супстанце (хумани олигосахариди) које подстичу раст корисних бактерија као што је нпр. Бифидобацтериум.

Бебе са вештачким храњењем могу имати мање ових бактерија. Показано је да порођај и начин храњења могу бити пресудни за правилан развој микробиома и развој нпр. Алергија. Значајне разлике у саставу микробиома примећене су код природно рођене новорођенчади у поређењу са породом царским резом.

По завршетку дојења и увођења чврсте хране, састав микробиома црева постепено подсећа на састав одрасле особе. Са око 15 година постаје релативно стабилан (ако је особа здрава и води исправан начин живота).

Следећа фаза људског живота, када се примећује промена у саставу цревног микробиома, је период након око 65 година старости. Код старијих особа долази до смањења броја заштитних бактерија рода Бифидобацтериум и повећање броја потенцијално патогених бактерија, као што су Цлостридиум.

Смањити Бифидобацтериум, који смањују упале на цревној слузокожи, могу бити један од фактора који погоршавају процесе болести повезаних са узрастом. Зашто се ово дешава? То је у великој мери последица чињенице да наше тело с годинама постаје мање ефикасно, тј. Погоршава се стање зуба, смањује количина излучене пљувачке и ефикасност органа, нпр. Панкреаса.

• Дијета

Дијета је један од фактора који највише утиче на састав цревног микробиома. Ако обезбедимо свом микробиому праву количину сложених угљених хидрата, микроорганизми ће произвести супстанце као што су масне киселине кратког ланца (СЦФА), нпр. Бутират или млечна киселина, које имају благотворно дејство на тело, укључујући прећуткивањем инфламаторних одговора.

Процењује се да је 10-20% конзумираних угљених хидрата отпорно на варење људским цревним ензимима. То су непробављиви угљени хидрати, попут отпорних скроба и нескробних полисахарида (нпр. Пектини и целулоза), који су идеални „хранљиви састојци“ за микробиом.

Међутим, ако наша дијета садржи вишак прерађене хране, једноставне шећере, засићене масти и животињске протеине, микроорганизми ће почети да производе штетне материје попут биогених амина (нпр. Тирамина), скатола, индола или амонијака. Ове супстанце могу оштетити епителне ћелије црева, изазвати упале и довести до поремећаја у пропустљивости цревне баријере.

Спроведено је истраживање у којем је упоређен састав цревног микробиома деце која живе у Италији и једу по западном моделу исхране (богата животињским протеинима, мастима и једноставним шећерима) са исхраном деце која живе у руралним деловима Буркине Фасо (богате сложеним угљеним хидратима и сиромашне животињским протеинима) . Показали су да се састав микробиома у обе групе радикално разликује.

Код деце из Италије група бактерија карактеристичних за гојазне људе (Фирмицутес), дошло је до прекомерног размножавања бактерија, а у фецесу је пронађен смањени садржај бутирата и других СЦФА. Ово није пронађено код деце из Буркине Фасо. Ово показује како неправилне навике у исхрани утичу на поремећај цревног микробиома.

Исхрана са мало сложених угљених хидрата (нпр. Растворљивих влакана) смањује разноликост цревног микробиома, посебно заштитних бактерија рода Бифидобацтериум. Пример такве дијете је ФОДМАПс дијета и неправилно уравнотежена дијета без глутена.

Медитеранска дијета је најповољнија у истраживању, јер поред велике количине дијететских влакана садржи полифеноле. Као што показују недавне студије, 90-95% полифенола се акумулира у дебелом цреву, где се подвргавају различитим биохемијским променама цревним микробиомом.

• Психолошки стрес

У истраживањима на мишевима и људима показало се да психолошки стрес смањује број заштитних бактерија родова Лацтобациллус и Бифидобацтериум. Поред тога, стрес стимулише раст потенцијално патогених бактерија Есцхерицхиа Цоли. Ово је вероватно због лучења хормона стреса кортизола.

Такође се показало да полифеноли, попут ресвератрола у грожђу или катехина у чају, позитивно утичу на састав цревне микробиоте, делујући као пребиотици.

ПРОЧИТАЈТЕ И:

• ПРОБИОТИКА - лековита својства, врсте и извори
• Добре бактерије у телу: микроби који штите од болести
• Често прање скраћује живот? Да, и за то постоје докази!

Микробиом и цивилизацијске болести

Микробиом се често упоређује са „органом“ који је модерна медицина заборавила. Истраживања јасно показују да је микробиом, као и било који други орган, способан да прима и реагује на информације из околине - као што су промене пХ, присуство хранљивих састојака, имуних ћелија и хормона. Овај систем назива се кворумним сензовањем и омогућава молекуларни дијалог између микробиома и људских ћелија и органа.

Због утицаја микробиома на наше тело на више нивоа, не треба да чуди да квалитативни и квантитативни поремећаји микробома, названи цревна дисбиоза, могу утицати на појаву многих цивилизацијских болести, као што су:

• гојазност
• дијабетес
• аутоимуне болести
• алергије
• депресивни поремећаји
• аутизам
• Алцхајмерова болест

Пробој у истраживању односа између микробиома и здравља људи био је пројекат „Хуман Мицробиоме Пројецт“ покренут 2007. године од стране Америчког националног института за здравље. Користи најсавременије методе молекуларне биологије, које су омогућиле утврђивање разлика у саставу човековог микробиома у зависности од географске ширине, генотипа, старости и исхране.

Микробиом и гојазност

Прва испитивања која су показала везу између микробиома црева и гојазности спроведена су на мишевима. Примећено је да су гојазни мишеви - у поређењу са мршавим мишевима - пореметили пропорције између бактерија из групе Фирмицутес (превише) и Бактероиди (није довољно).

Тренутно се верује да микробиом црева може утицати на развој гојазности кроз најмање три механизма:

• производњом додатних килокалорија (4-10% енергије добијене храном ствара микробиом, то је око 80-200 кцал / дан)
• изазивање упале ниског нивоа (такозвана метаболичка ендотоксикемија, која може проузроковати резистенцију на инсулин)
• регулација центра глади и ситости (микробиом утиче, између осталог, на лучење глукагоноликог пептида-1 и пептида ИИ, као и на време цревног транзита)

Микробиом и нервни систем

Експерименталне студије на мишевима показале су да микробиом црева утиче на развој нервног система, одговор на стрес и понашање. Све више студија такође указује на директну везу између микробиома црева и депресивних поремећаја.

У овом контексту, тзв ос црева-мозак и вагусни нерв, који су одговорни за пренос сигнала из црева у мозак.

Други механизми помоћу којих микроорганизми могу утицати на наше понашање су њихово учешће у метаболизму триптофана (претеча је синтезе „хормона среће“ - серотонина) или директно синтезом неуротрансмитера, нпр. Бактерија рода Есцхерицхиа и Ентероцоццус може да производи серотонин и из рода Лацтобациллус ГАБА (неуротрансмитер одговоран за смиривање и опуштање).

Поред тога, истраживања указују на учешће цревног микробиома у развоју поремећаја као што су:

• аутизам
• шизофренија
• АДХД
• биполарни поремећај

Вреди знати

СИБО, или бактеријски прекомерни раст танког црева, је врста цревне дисбиозе која укључује прекомерни раст бактерија у танком цреву које су карактеристичне за дебело црево.

СИБО је узрок поремећаја варења и апсорпције. Коегзистира са многим болестима, као што су:

• синдром иритабилног црева (84%)
• целијакија (66%)
• гастроезофагеална рефлуксна болест (50%)
• хипотиреоза (54%)
• панкреатитис (35%)

Узроци СИБО могу бити:

• поремећаји покретљивости црева
• антациди
• болести стомака
• недостаци ензима за варење
• старост
• антибиотска терапија

Микробиом - како се бринути о њему?

• једите поврће и воће богато полифенолима (боровнице, боровнице, малине) и пребиотичким супстанцама које су „храна“ цревним микроорганизмима (махунарке, агруми, артичока, празилук, лук, шпароге, банане)
• јести сложене угљене хидрате као што су смеђи пиринач, овсена каша и мекиње, који садрже растворљива влакна која стимулишу производњу бутирата
• јести масти доброг квалитета, на пример у маслиновом уљу
• пијте зелени чај јер садржи полифеноле попут катехина
• повећати потрошњу укисељеног поврћа, нпр. купуса, краставаца, цвекле и млечних производа, нпр. јогурта, кефира, јер је извор пробиотичких микроорганизама
• избегавајте велике количине алкохола, а ако га већ конзумирате, одаберите црно вино које садржи полифеноле попут ресвератрола
• Избаците из прехране прерађену нездраву храну, заслађена пића, колачиће и плочице јер су извор једноставних шећера и трансмасти
• избегавајте психолошки стрес и, ако је то немогуће, користите технике опуштања
• водите рачуна о довољној количини сна
• вежба редовно

Књижевност

1. Гаłецка М. и Сзацхта П. Киберкомпакт - значај савремене микробиолошке дијагностике гастроинтестиналног тракта. Инфекције 5/2013.
2. Де Филиппо Ц. и сар. Утицај исхране на обликовање цревних микробиота откривен је упоредном студијом на деци из Европе и руралних подручја Африке. Проц Натл Ацад Сци САД. 2010, 17, 107 (33), 14691-6. он-лине приступ
3. Томас-Барберан Ф.А. и сар. Интеракције цревних микробиота са дијеталним полифенолима и последице по људско здравље. Цурр Опин Цлин Нутр Метаб Царе. 2016, 19 (6), 471-476. он-лине приступ
4. Вацклин П. и сар.Генотип секретора (ген ФУТ2) снажно је повезан са саставом бифидобактерија у цревима човека. ПЛоС Оне 2011, 6, е20113. он-лине приступ
5. Де Филиппис Ф. и сарадници: Приврженост медитеранској исхрани на високом нивоу благотворно утиче на микробиоту црева и повезани метаболом. Гут. 2016, 65 (11), 1812-1821. он-лине приступ
6. Реддел С. и сар.Утицај дијетета са малим садржајем ФОДМАП-а, без глутена и кетогених супстанци на модулацију цревних микробиота у патолошким условима. Нутриентс. 2019, 12, 11 (2), Е373. он-лине приступ
7. Воłковицз Т. и сар.Микробиом дигестивног тракта и његова дисбиоза као важан фактор који утиче на здравствено стање људског тела. Мед. Екп. Микробиол., 2014, 66: 223-235. он-лине приступ
8. Островска Л. Утицај цревне микробиоте на метаболичке поремећаје и гојазност - гледиште интернисте и дијететичара Гастроентерологиа Клиницзна 2016, 8, 2, 62-73. он-лине приступ
9. Гулас Е. и сар. Како микробиологија може утицати на психијатрију? Односи између цревне флоре и менталних поремећаја. Психијатар. Пола. 2018, 9, 1-17. он-лине приступ

О аутору

Каролина Карабин, др мед., Молекуларни биолог, лабораторијски дијагностичар, Цамбридге Диагностицс Полска, биолог са специјализацијом из микробиологије и лабораторијски дијагностичар са преко 10 година искуства у лабораторијском раду. Дипломирао на Факултету за молекуларну медицину и члан Пољског друштва за хуману генетику, шеф истраживачких грантова у Лабораторији за молекуларну дијагностику на Одељењу за хематологију, онкологију и унутрашње болести Медицинског универзитета у Варшави. Одбранила је титулу доктора медицинских наука из области медицинске биологије на 1. медицинском факултету Медицинског универзитета у Варшави. Аутор многих научних и научно-популарних радова из области лабораторијске дијагностике, молекуларне биологије и исхране. Свакодневно, као специјалиста у пољу лабораторијске дијагностике, води основно одељење Цамбридге Диагностицс Полска и сарађује са тимом нутрициониста на ЦД-у за дијете. Своје практично знање о дијагностици и дијетотерапији болести дели са специјалистима на конференцијама, тренинзима, у часописима и на веб локацијама. Посебно је занима утицај модерног начина живота на молекуларне процесе у телу.

Прочитајте још чланака овог аутора