Мікробіом - це тип «органу», який на довгі роки був забутий сучасною медициною. Однак протягом десятка років завдяки розвитку біомедичних наук було проведено багато досліджень, результати яких доводять, що мікробіом - це не просто група мікроорганізмів, що населяють наш організм. Що таке мікробіом? Чому це так важливо для нашого здоров’я? Як про це доглядати?
Зміст
- Мікробіом, мікробіота чи мікрофлора?
- Мікробіом - з чого він складається?
- Мікробіом - які його функції?
- Мікробіом - що на нього впливає?
- Мікробіоми та цивілізаційні хвороби
- Мікробіом та ожиріння
- Мікробіом і нервова система
- Мікробіом - як за ним доглядати?
Мікробіом (мікробіота, мікрофлора) - це угруповання мікроорганізмів, характерних для даного природного середовища існування. Як середовище існування ми повинні розуміти не тільки море чи грунт, але й організм людей та інших тварин. Тому, крім мікробіому морів та грунту, ми розрізняємо мікробіом кишечника, шкіри, статевих шляхів, вух та ротової порожнини.
Склад мікробіома змінюється залежно від середовища проживання, яке він займає. В даний час найбільше досліджень проводиться щодо найчисленнішого мікробіома в нашому організмі, тобто травного тракту.
Мікробіом, мікробіота чи мікрофлора?
Термін "мікробіом" вперше був використаний в 2001 році лауреатом Нобелівської премії Джошуа Ледербергом, який використовував його для опису набору геномів усіх мікробів, що населяють людський організм. Тому термін вживається частіше у цьому значенні.
Коли ми говоримо про збір усіх мікроорганізмів як клітин, слід використовувати термін "мікробіота".
У свою чергу, термін "мікрофлора" - це давній термін, який використовується рідше, і він бере свій початок з тих часів, коли більшість мікроорганізмів класифікувались до царства рослин (термін "флора" описує сукупність видів рослин, що знаходяться на певній території).
Мікробіом - з чого він складається?
Мікробіом включає бактерії, дріжджі, гриби, найпростіші, віруси та археї. Пам'ятайте, що вони не завжди повинні бути "доброзичливими" до господаря. Мікробіота може також включати мікроорганізми, потенційно патогенні для людини, наприклад Кишкова паличка.
Через величезну кількість мікроорганізмів шлунково-кишковий мікробіом заслуговує на особливу увагу, який складається в основному з бактерій з 4 підгруп:
- Фірма (64%)
- Бактероїди (23%)
- Протеобактерії (8%)
- Актинобактерії (3%)
У здорових людей окремі відділи травного тракту характеризуються змінним різноманіттям мікроорганізмів. Шлунок і дванадцятипала кишка практично стерильні, оскільки кислий рН шлункового соку створює несприятливе середовище для більшості мікроорганізмів. У тонкому кишечнику їх кількість більша і становить від 10 000 до 100 000 на 1 грам вмісту їжі.
Тут переважають ацидофільні бактерії роду Лактобактерії і Стрептокок. Найбільша кількість мікроорганізмів знаходиться в товстому кишечнику і це навіть трильйон клітин на 1 грам вмісту їжі! Переважна більшість - це мікроорганізми, непереносимі киснем (анаероби), такі як бактерії роду Біфідобактерії чи Клострідій.
За підрахунками, в шлунково-кишковому тракті мікроорганізмів у 10 разів більше, ніж клітин людського організму (близько 100 трильйонів клітин вагою близько 2 кг), а кількість генів у них становить 3,3 мільйона. Для порівняння, геном людини - це лише 21000 генів.
Бактерії, що населяють травний тракт, можна розділити за функціями, які вони виконують в організмі:
- протеолітичні бактерії (також відомі як гнильні) - це потенційно патогенні бактерії, переростання яких у кишечнику може негативно вплинути на організм; вони включають, серед інших бактерії роду Клебсієла, Ентеробактер, Серратія, Citrobacter, Псевдомонада
- захисні (пробіотичні) бактерії - це бактерії, які пригнічують ріст патогенних мікроорганізмів, ущільнюють кишковий епітелій і виробляють поживні речовини для слизової оболонки кишечника; вони включають, серед інших бактерії роду Лактобактерії і Біфідобактерії
- імуностимулюючі бактерії стимулюють клітини імунної системи, зменшують запальну реакцію та стимулюють вироблення антитіл IgA через слизову; вони включають, серед інших бактерії роду Ентерокок і Кишкова паличка. Останній також є потенційно патогенним при несприятливих умовах
Мікробіом - які його функції?
Кишкові мікроорганізми можуть метаболізувати харчові речовини - вуглеводи, білки, жири та ті, що безпосередньо походять від людини, такі як мертві клітини та слиз. Мікробіом використовує їх для підтримки основних видів життєдіяльності.
Отже, функції мікробіоти можна порівняти з типом біореактора, який виробляє незліченну кількість біоактивних речовин у процесі бродіння. Кількість і природа цих речовин значною мірою залежатиме від нашого харчування.
На додаток до підтримки процесів травлення, кишковий мікробіом:
- виробляє вітаміни групи В і вітамін К.
- збільшує поглинання таких мінералів, як магній і кальцій
- запобігає заселенню кишечника патогенними бактеріями
- стимулює дозрівання клітин імунної системи та підтримує її роботу
- заспокоює запальні процеси
- впливає на дозрівання та диференціювання клітин епітелію кишечника
- інактивує токсини та канцерогени
- бере участь у метаболізмі холестерину та білірубіну
Мікробіом - що на це впливає?
- гени
Хоча на склад мікробіому кишечника в першу чергу впливають фактори навколишнього середовища, генотип господаря також впливає на мікробіом меншою мірою. Прикладом такого взаємозв'язку є варіанти гена FUT2, що кодує фермент фукозилтрансферазу 2, відповідальний, серед іншого, для утворення антигенів, пов’язаних з групами крові.
Люди з несприятливим варіантом гена FUT2 не виробляють певних олігосахаридів, відсутність яких схиляє їх до дефіциту захисних бактерій роду Біфідобактерії. Близько 20% європейців мають несприятливий варіант цього гена.
- вік і спосіб доставки
Перед пологами внутрішньоутробно наш травний тракт стерильний. Під час природних пологів шлунково-кишковий тракт заселений вагінальним мікробіомом матері. Потім під час грудного вигодовування молоком дитині передаються пребіотичні речовини (олігосахариди людини), які стимулюють ріст корисних бактерій, таких як Біфідобактерії.
У штучно вигодованих немовлят може бути менше цих бактерій. Було показано, що пологи та спосіб годування можуть мати вирішальне значення для правильного розвитку мікробіома та розвитку, наприклад, алергії. Суттєві відмінності у складі мікробіому спостерігалися у немовлят, які народилися природним шляхом, порівняно з тими, які перенесли кесарів розтин.
Після закінчення грудного вигодовування та введення твердої їжі склад мікробіома кишечника поступово нагадує склад дорослої людини. Приблизно у віці 15 років він стає відносно стабільним (якщо людина здорова і веде правильний спосіб життя).
Наступним етапом життя людини, на якому спостерігається зміна складу мікробіому кишечника, є період приблизно після 65 років. У літніх людей спостерігається зменшення кількості захисних бактерій роду Біфідобактерії і збільшення кількості потенційно патогенних бактерій, таких як Клострідій.
Зменшення Біфідобактерії, які зменшують запалення на слизовій оболонці кишечника, можуть бути одним із факторів, що посилюють вікові процеси захворювання. Чому це відбувається? Значною мірою це наслідок того, що наш організм з віком стає менш ефективним, тобто стан зубів погіршується, кількість виділеної слини та працездатність органів, наприклад, підшлункової залози, зменшується.
- Дієта
Дієта є одним із факторів, що впливають на склад мікробіому кишечника. Якщо ми забезпечимо свій мікробіом потрібною кількістю складних вуглеводів, мікроорганізми вироблятимуть такі речовини, як коротколанцюгові жирні кислоти (СКЖК), наприклад, бутират або молочну кислоту, які благотворно впливають на організм, в тому числі замовчуючи запальні реакції.
За підрахунками, 10-20% споживаних вуглеводів стійкі до травлення кишковими ферментами людини. Це не засвоювані вуглеводи, такі як стійкі крохмаль та некрахмальні полісахариди (наприклад, пектини та целюлоза), які є ідеальними «поживними речовинами» для мікробіому.
Однак, якщо наш раціон містить надлишок обробленої їжі, простих цукрів, насичених жирів і тваринного білка, мікроорганізми почнуть виробляти шкідливі речовини, такі як біогенні аміни (наприклад, тирамін), скатол, індол або аміак. Ці речовини можуть пошкодити епітеліальні клітини кишечника, викликати запалення та призвести до порушень проникності кишкового бар’єру.
Було проведено дослідження, в якому порівнювали склад кишкового мікробіому дітей, які живуть в Італії та харчуються за західною моделлю дієти (багаті тваринним білком, жирами та простими цукрами), з раціоном дітей, що живуть у сільській Буркіна-Фасо (багаті складними вуглеводами та мало тваринного білка) . Вони показали, що склад мікробіома в обох групах був діаметрально різним.
У дітей з Італії група бактерій, характерна для людей із ожирінням (Фірма), спостерігалося надмірне розмноження гнильних бактерій, а у фекаліях було виявлено знижений вміст бутирату та інших SCFA. У дітей з Буркіна-Фасо цього не виявлено. Це показує, як неправильні харчові звички впливають на порушення мікробіому кишечника.
Дієта з низьким вмістом складних вуглеводів (наприклад, розчинна клітковина) зменшує різноманітність мікробіома кишечника, особливо захисних бактерій роду Біфідобактерії. Прикладом такої дієти є дієта FODMAPs і неправильно збалансована дієта без глютену.
Середземноморська дієта є найбільш сприятливою у дослідженні, оскільки крім великої кількості харчових волокон, вона містить поліфеноли. Як показують останні дослідження, 90-95% поліфенолів накопичується в товстому кишечнику, де вони зазнають різних біохімічних змін кишкового мікробіома.
- Психологічний стрес
У дослідженнях на мишах та людях було показано, що психологічний стрес зменшує кількість захисних бактерій родів Лактобактерії і Біфідобактерії. Крім того, стрес стимулює розростання потенційно патогенних бактерій Кишкова паличка. Ймовірно, це пов’язано з секрецією гормону стресу кортизолу.
Також було показано, що поліфеноли, такі як ресвератрол у винограді або катехіни в чаї, позитивно впливають на склад мікробіоти кишечника, діючи як пребіотики.
ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ:
- ПРОБІОТИКА - цілющі властивості, типи та джерела
- Хороші бактерії в організмі: мікроби, які захищають від хвороб
- Часте миття скорочує життя? Так, і про це є докази!
Мікробіоми та цивілізаційні хвороби
Мікробіом часто порівнюють із «органом», про який забула сучасна медицина. Дослідження чітко показують, що мікробіом, як і будь-який інший орган, здатний отримувати та реагувати на інформацію з навколишнього середовища - таку як зміна рН, наявність поживних речовин, імунних клітин та гормонів. Ця система називається зондуванням кворуму і дозволяє проводити молекулярний діалог між мікробіомом та клітинами та органами людини.
Через багаторівневий вплив мікробіома на наш організм, не дивно, що якісні та кількісні порушення мікробома, які називаються дисбактеріозом кишечника, можуть впливати на появу багатьох цивілізаційних захворювань, таких як:
- ожиріння
- діабет
- аутоімунні захворювання
- алергія
- депресивні розлади
- аутизм
- хвороба Альцгеймера
Проривом у дослідженні взаємозв'язку між мікробіомом та здоров'ям людини став проект "Проект мікробіома людини", започаткований у 2007 році Американським національним інститутом охорони здоров'я. Тут використовуються найсучасніші методи молекулярної біології, що дозволило визначити відмінності у складі мікробіома людини залежно від географічної широти, генотипу, віку та раціону.
Мікробіом та ожиріння
Перші дослідження, що вказували на взаємозв'язок мікробіома кишечника з ожирінням, проводились на мишах. Було помічено, що миші з ожирінням - порівняно з худими мишами - порушують пропорції між бактеріями з групи Фірма (занадто багато) i Бактероїди (недостатньо).
В даний час вважається, що мікробіом кишечника може впливати на розвиток ожиріння щонайменше за допомогою трьох механізмів:
- виробляючи додаткові кілокалорії (4-10% енергії, отриманої з їжею, виробляється мікробіомом, це близько 80-200 ккал / добу)
- індукування запалення низького рівня (так звана метаболічна ендотоксикемія, яка може спричинити резистентність до інсуліну)
- регуляція центру голоду та ситості (мікробіом впливає, серед іншого, на секрецію глюкагоноподібного пептиду-1 та пептиду YY та час кишкового транзиту)
Мікробіом і нервова система
Експериментальні дослідження на мишах показали, що мікробіом кишечника впливає на розвиток нервової системи, реакцію на стрес і поведінку. Все більше досліджень також вказують на прямий зв’язок між мікробіомом кишечника та депресивними розладами.
У цьому контексті т. Зв вісь кишечника та мозку та блукаючий нерв, які відповідають за передачу сигналів з кишечника до мозку.
Іншими механізмами, за допомогою яких мікроорганізми можуть впливати на нашу поведінку, є їх участь у метаболізмі триптофану (він є попередником синтезу "гормону щастя" - серотоніну) або безпосередньо через синтез нейромедіаторів, наприклад, бактерій роду Ешерихії і Ентерокок може виробляти серотонін і з роду Лактобактерії ГАМК (нейромедіатор, відповідальний за заспокоєння та розслаблення).
Крім того, дослідження вказують на участь мікробіома кишечника у розвитку таких розладів, як:
- аутизм
- шизофренія
- СДУГ
- біполярний розлад
SIBO, або бактеріальне надмірне розростання тонкої кишки, - це тип дисбактеріозу кишечника, який передбачає надмірне розмноження бактерій у тонкому кишечнику, характерних для товстої кишки.
SIBO є причиною розладів травлення та всмоктування. Він співіснує з багатьма захворюваннями, такими як:
- синдром подразненого кишечника (84%)
- целіакія (66%)
- шлунково-стравохідна рефлюксна хвороба (50%)
- гіпотиреоз (54%)
- панкреатит (35%)
Причинами SIBO можуть бути:
- порушення перистальтики кишечника
- антациди
- шлункові захворювання
- дефіцит травних ферментів
- похилий вік
- антибіотикотерапія
Мікробіом - як доглядати за ним?
- їжте овочі та фрукти, багаті на поліфеноли (чорниця, чорниця, малина) та пребіотичні речовини, які є «живильним речовиною» для кишкових мікробів (бобові, цитрусові, топінамбур, цибуля-порей, цибуля, спаржа, банани)
- їсти складні вуглеводи, такі як коричневий рис, вівсяні висівки та вівсяні висівки, які містять розчинні клітковини, що стимулюють вироблення бутирату
- їжте якісні жири, наприклад в оливковій олії
- пийте зелений чай, оскільки він містить такі поліфеноли, як катехіни
- збільшити споживання маринованих овочів, наприклад, капусти, огірків, буряків та молочних продуктів, наприклад йогурту, кефіру, оскільки вони є джерелом пробіотичних мікроорганізмів
- уникайте великої кількості алкоголю, і якщо ви вже споживаєте його, вибирайте червоне вино, що містить поліфеноли, такі як ресвератрол
- Виключіть зі свого раціону шкідливу їжу, підсолоджені напої, печиво та батончики, оскільки вони є джерелом простих цукрів та трансжирів.
- уникайте психологічних стресів і, якщо це неможливо, використовуйте методи розслаблення
- подбайте про достатню кількість сну
- регулярно робити вправи
Література
- Gałęcka M. та Szachta P. Kyberkompakt - значення сучасної мікробіологічної діагностики шлунково-кишкового тракту. Інфекції 5/2013.
- Де Філіппо С. та співавт. Вплив дієти на формування мікробіоти кишечника, виявлене порівняльним дослідженням у дітей з Європи та сільської Африки. Proc Natl Acad Sci США. 2010, 17, 107 (33), 14691-6. он-лайн доступ
- Томас-Барберан Ф.А. та ін. Взаємодія мікробіоти кишечника з харчовими поліфенолами та наслідки для здоров’я людини. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2016, 19 (6), 471-476. он-лайн доступ
- Wacklin P. et al. Генотип секретора (ген FUT2) тісно пов'язаний зі складом біфідобактерій в кишечнику людини. PLoS One 2011, 6, e20113. он-лайн доступ
- Де Філіппіс Ф. та ін. Дотримання високого рівня середземноморської дієти сприятливо впливає на мікробіоти кишечника та пов'язаний з ними метаболом. Кишечник. 2016, 65 (11), 1812-1821. он-лайн доступ
- Реддел С. та співавт. Вплив дієт з низьким вмістом FODMAP, без глютену та кетогенів на модуляцію мікробіоти кишечника в патологічних умовах. Поживні речовини. 2019, 12, 11 (2), E373. он-лайн доступ
- Волкович Т. та співавт. Мікробіом травного тракту та його дисбіоз як важливий фактор, що впливає на стан здоров’я людського організму. Мед. Досвід. Мікробіол., 2014, 66: 223-235. он-лайн доступ
- Островська Л. Вплив мікробіоти кишечника на метаболічні порушення та ожиріння - з точки зору лікаря-терапевта та дієтолога Gastroenterologia Kliniczna 2016, 8, 2, 62-73. он-лайн доступ
- Гулас Е. та ін. Як мікробіологія може впливати на психіатрію? Взаємозв’язки між кишковою флорою та психічними розладами. Психіатр. Половину. 2018, 9, 1-17. он-лайн доступ
Прочитайте більше статей цього автора
