Микробиомът е вид "орган", който е забравен от съвременната медицина в продължение на много години. Въпреки това, в продължение на повече от десетина години, благодарение на развитието на биомедицинските науки, се провеждат множество изследвания, резултатите от които доказват, че микробиомът е нещо повече от група микроорганизми, обитаващи нашето тяло. Какво представлява микробиомът? Защо е толкова важно за нашето здраве? Как да се грижим за него?

Микробиом(микробиота, микрофлора) е група от микроорганизми, характерни за дадено естествено местообитание. Като местообитание трябва да разбираме не само морето или почвата, но и организма на хората и другите животни. Следователно, в допълнение към микробиома на моретата и почвата, ние разграничаваме микробиома на червата, кожата, гениталния тракт, ушите и устната кухина.

Съставът на микробиома варира в зависимост от местообитанието, което заема. В момента се извършват най-много изследвания върху най-многобройния микробиом в нашето тяло, т.е. храносмилателния тракт.

Микробиома, микробиота или микрофлора?

Терминът "микробиом" е използван за първи път през 2001 г. от нобеловия лауреат Джошуа Ледерберг, който го използва, за да опише набора от геноми на всички микроби, обитаващи човешкото тяло. Следователно терминът се използва по-често в този смисъл.

Когато говорим за събирането на всички микроорганизми като клетки, трябва да се използва терминът "микробиота".

Терминът "микрофлора", от друга страна, е стар термин, който се използва по-рядко и датира от времето, когато повечето микроорганизми са били класифицирани в растителното царство (терминът "флора" описва съвкупност от растителни видове, открити в даден район).

Микробиом - от какво се състои?

Микробиомът се състои от бактерии, дрожди, гъби, протозои, вируси и археи. Не забравяйте, че те не винаги трябва да бъдат "приятелски" към своя домакин. Микробиота може също да включва микроорганизми, потенциално патогенни за хората, напр.Escherichia Coli .

Поради изобилието от микроорганизми, стомашно-чревният микробиом заслужава специално внимание, който се състои основно от бактерии от 4 подгрупи:

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

При здрави хора отделните участъци на храносмилателния тракт се характеризират с променливо разнообразие от микроорганизми. Стомахът и дванадесетопръстника са практически стерилни,тъй като киселинното рН на стомашния сок създава неблагоприятна среда за повечето микроорганизми. В тънките черва броят им е по-голям и варира от 10 000 до 100 000 в 1 грам хранително съдържание.

Тук преобладават ацидофилните бактерии от родаLactobacillusиStreptococcus . Най-голям брой микроорганизми се намират в дебелото черво и това е дори трилион клетки в 1 грам хранително съдържание! По-голямата част са нетолерантни към кислород микроорганизми (анаероби), катоBifidobacteriumиClostridium .

Смята се, че в храносмилателния тракт има 10 пъти повече микроорганизми, отколкото клетките в човешкото тяло (около 100 трилиона клетки с тегло около 2 кг), а броят на гените в тях е 3,3 милиона. За сравнение, човешкият геном е само 21 000 гена.

Бактериите, обитаващи храносмилателния тракт, могат да бъдат разделени според функциите, които изпълняват в тялото:

  • протеолитичните (или гнилостните) бактерии са потенциално патогенни бактерии, чийто свръхрастеж в червата може да повлияе неблагоприятно на тялото; те включват, наред с други бактерии от родаKlebsiella ,Enterobacter ,Serratia ,Citrobacter,Pseudomonas
  • защитни (пробиотични) бактерии са бактерии, които инхибират растежа на патогенни микроорганизми, запечатват чревния епител и произвеждат хранителни вещества за чревния епител; те включват, наред с други бактерии от родаLactobacillusиBifidobacterium
  • имуностимулиращи бактерии стимулират клетките на имунната система, намаляват възпалителния отговор и стимулират производството на IgA антитела през лигавицата; те включват, наред с други бактерии от родаEnterococcusiEscherichia coli . Последният също е потенциално патогенен при неблагоприятни условия

Микробиом - какви са неговите функции?

Чревните микроби могат да метаболизират вещества, получени от храната - въглехидрати, протеини, мазнини и тези, получени директно от хората, като мъртви клетки и слуз. Микробиомът ги използва за поддържане на основни жизнени дейности.

Следователно функциите на микробиотата могат да се сравнят с вид биореактор, който произвежда безброй количества биоактивни вещества по време на процеса на ферментация. Количеството и естеството на тези вещества до голяма степен ще зависят от начина, по който се храним.

В допълнение към подпомагането на храносмилателните процеси, чревният микробиом:

  • произвежда витамини от група В и витамин K
  • увеличава усвояването на минерали,като магнезий и калций
  • предотвратява колонизацията на червата от патогенни бактерии
  • стимулира съзряването на клетките на имунната система и подпомага нейната работа
  • успокоява възпалителните процеси
  • влияе върху съзряването и диференциацията на чревните епителни клетки
  • инактивира токсините и канцерогените
  • участва в метаболизма на холестерола и билирубина

Микробиом - какво му влияе?

  • гени

Въпреки че съставът на чревния микробиом се влияе основно от факторите на околната среда, микробиомът също се влияе в по-малка степен от генотипа на гостоприемника. Пример за такава връзка са варианти на гена FUT2, кодиращ ензима фукозилтрансфераза 2, отговорен, наред с другото, за образуването на антигени, свързани с кръвни групи.

Хората с неблагоприятен вариант на гена FUT2 не произвеждат определени олигозахариди, липсата на които ги предразполага към дефицит на защитните бактерии от родаBifidobacterium . Около 20% от европейците имат неблагоприятен вариант на този ген.

  • възраст и начин на доставка

Преди раждането вътреутробно храносмилателният ни тракт е стерилен. По време на естественото раждане стомашно-чревният тракт е населен от вагиналния микробиом на майката. След това, по време на кърмене с мляко, пребиотичните вещества (човешки олигозахариди) се предават на бебето, които стимулират растежа на полезни бактерии катоBifidobacterium .

Изкуствено хранените бебета може да имат по-малко от тези бактерии. Доказано е, че раждането и начинът на хранене могат да бъдат от решаващо значение за правилното развитие на микробиома и развитието, например, на алергии. Забелязани са значителни разлики в състава на микробиома при естествено родените бебета в сравнение с тези, родени чрез цезарово сечение.

След края на кърменето и въвеждането на твърди храни, съставът на чревния микробиом постепенно наподобява този на възрастен. На около 15-годишна възраст той става относително стабилен (ако човекът е здрав и води правилен начин на живот).

Следващият етап от човешкия живот, в който се наблюдава промяна в състава на чревния микробиом, е периодът след около 65-годишна възраст. При възрастните хора се наблюдава намаляване на броя на защитните бактерии от родаBifidobacteriumи увеличаване на броя на потенциално патогенни бактерии, катоClostridium.

СпадътBifidobacterium , които намаляват възпалението на чревната лигавица, може да бъде един от факторите, които изострят свързаните с възрастта болестни процеси. Защо се случва това? Това до голяма степен е следствие от факта, че тялото ни става по-малко ефективно с възрастта,т.е. състоянието на съзъбието се влошава, количеството на отделената слюнка и ефективността на органите, например панкреаса, намалява.

  • Диета

Диетата е един от най-влиятелните фактори в състава на чревния микробиом. Ако осигурим на микробиома си точното количество сложни въглехидрати, микроорганизмите ще произвеждат вещества като късоверижни мастни киселини (SCFA), например бутират или млечна киселина, които имат благоприятен ефект върху тялото, вкл. чрез потискане на възпалителните реакции

Изчислено е, че 10-20% от консумираните въглехидрати са устойчиви на храносмилане от човешките чревни ензими. Това са несмилаеми въглехидрати, като резистентно нишесте и нескорбялни полизахариди (като пектини и целулоза), които са идеални „хранителни вещества“ за микробиома.

Въпреки това, ако диетата ни съдържа излишък от преработена храна, прости захари, наситени мазнини и животински протеини, микроорганизмите ще започнат да произвеждат вредни вещества като биогенни амини (например тирамин), скатол, индол или амоняк. Тези вещества могат да увредят чревните епителни клетки, да предизвикат възпаление и да доведат до нарушения в пропускливостта на чревната бариера.

Проведено е проучване, при което съставът на чревната микробиома на децата, живеещи в Италия и хранещи се според западния модел на диета (богати на животински протеини, мазнини и прости захари) е сравнен с диетата на децата, живеещи в провинциална Буркина Фасо (богата на сложни въглехидрати и ниско съдържание на животински протеини). Те показаха, че съставът на микробиома и в двете групи се различава драстично.

Групата бактерии, характерни за хора със затлъстяване ( Firmicutes ) доминира при деца от Италия, има свръхрастеж на гнилостни бактерии и намалено съдържание на бутират и други SCFA открит във фекалиите. Това не е открито при децата на Буркина Фасо. Това показва как неправилните хранителни навици влияят на нарушаването на чревната микробиома.

Диетите с ниско съдържание на сложни въглехидрати (напр. разтворими фибри) намаляват разнообразието на чревния микробиом, особено защитните бактерии от родаBifidobacterium . Пример за такава диета е диетата FODMAPs и неправилно балансирана диета без глутен.

Средиземноморската диета е най-благоприятна в изследването, тъй като освен голямо количество диетични фибри, тя съдържа полифеноли. Както показват последните проучвания, 90-95% от полифенолите се натрупват в дебелото черво, където претърпяват различни биохимични промени от чревната микробиома.

  • Психологически стрес

В проучвания с мишки и хора е доказано, че психологическият стрес причиняванамаляване броя на защитните бактерии от родоветеLactobacillusиBifidobacterium . В допълнение, стресът стимулира свръхрастеж на потенциално патогенни бактерии катоEscherichia Coli . Това вероятно се дължи на секрецията на хормона на стреса кортизол.

Доказано е също, че полифенолите, като ресвератрол в гроздето или катехини в чая, имат положителен ефект върху състава на чревната микробиота, действайки като пребиотици.

  • ПРОБИОТИК - лечебни свойства, видове и източници
  • Добри бактерии в тялото: микроби, които предпазват от болести
  • Честото миене ще съкрати живота ви? Да, и има доказателства за това!

Микробиома и болести на цивилизацията

Микробиомът често се сравнява с "орган", забравен от съвременната медицина. Изследванията ясно показват, че микробиомът, както всеки друг орган, е в състояние да получава и реагира на информация от околната среда - като промени в pH, наличието на хранителни вещества, имунни клетки и хормони. Тази система се нарича quorum sensing и позволява молекулярен диалог между микробиома и човешките клетки и органи.

Поради многостепенното влияние на микробиома върху нашето тяло, не трябва да е изненада, че качествените и количествените нарушения на микробома, наречени чревна дисбиоза, могат да допринесат за появата на много цивилизационни болести, като като:

  • затлъстяване
  • диабет
  • автоимунни заболявания
  • алергии
  • депресивно разстройство
  • аутизъм
  • Болест на Алцхаймер

Пробив в изследванията за връзката на микробиома със здравето на човека беше проектът „Проект за човешки микробиоми“, иницииран през 2007 г. от Американския национален институт по здравеопазване. Той използва най-модерните методи на молекулярната биология, които позволяват да се определят разликите в състава на човешкия микробиом в зависимост от географската ширина, генотип, възраст и диета.

Микробиома и затлъстяване

Първите проучвания, сочещи връзката на чревния микробиом със затлъстяването, са проведени при мишки. Беше забелязано, че затлъстелите мишки имат - в сравнение с слабите мишки - нарушени пропорции между бактериите от групатаFirmicutes(твърде много) иBacteroides(твърде малко ).

Понастоящем се смята, че микробиомът на червата може да повлияе на развитието на затлъстяването по поне три механизма:

  • чрез производство на допълнителни калории (4-10% от енергията, получена от храната, се генерира от микробиома, това е около 80-200 kcal / ден)
  • предизвиква възпалениениска интензивност (т.нар. метаболитна ендотоксикемия, която може да причини инсулинова резистентност)
  • регулиране на центъра за глад и ситост (микробиомът влияе, наред с другото, върху секрецията на глюкагоноподобен пептид-1 и пептид YY, и времето на чревния транзит)

Микробиома и нервната система

Експериментални проучвания при мишки показват, че чревната микробиома влияе върху развитието на нервната система, реакцията на стрес и поведението. Все повече и повече проучвания показват също пряка връзка между чревната микробиома и депресивните разстройства.

В този контекст т.нар Оста черво-мозък и блуждаещият нерв, които са отговорни за предаването на сигнали от червата към мозъка.

Други механизми, чрез които микроорганизмите могат да повлияят на нашето поведение, е тяхното участие в метаболизма на триптофана (той е предшественик на синтеза на "хормона на щастието" - серотонин) или директно чрез синтеза на невротрансмитери, напр. типът EscherichiaиEnterococcusможе да произвежда серотонин, а от типаLactobacillusGABA (невротрансмитер, отговорен за релаксацията и релаксиращ).

Освен това изследванията показват участието на чревната микробиома в развитието на разстройства като:

  • аутизъм
  • шизофрения
  • ADHD
  • биполярно разстройство
Струва си да се знае

SIBO, или бактериален свръхрастеж на тънките черва, е вид чревна дисбиоза, с прекомерен растеж на бактерии в тънките черва, които са характерни за дебелото черво.

SIBO е причина за храносмилателни и абсорбционни нарушения. Съжителства с много заболявания, като:

  • синдром на раздразнените черва (84%)
  • целиакия (66%)
  • гастроезофагеална рефлуксна болест (50%)
  • хипотиреоидизъм (54%)
  • панкреатит (35%)

Причината за SIBO може да бъде:

  • нарушения на чревната подвижност
  • антиациди
  • стомашни заболявания
  • дефицит на храносмилателни ензими
  • старост
  • антибиотична терапия

Микробиомът - как да се грижим за него?

  • яжте зеленчуци и плодове, богати на полифеноли (боровинки, боровинки, малини) и пребиотични вещества, които са "среда" за чревните микроорганизми (бобови растения, цитрусови плодове, артишок, праз, лук, аспержи, банани)
  • яжте сложни въглехидрати като кафяв ориз, овесени трици и овесени трици, които съдържат разтворими фибри, които стимулират производството на бутират
  • яжте висококачествени мазнини, например зехтин
  • напитка зеленачай, защото съдържа полифеноли като катехини
  • увеличете консумацията на мариновани зеленчуци, например зеле, краставици, цвекло и млечни продукти, например кисело мляко, кефир, тъй като те са източник на пробиотични микроорганизми
  • избягвайте големи количества алкохол и ако вече го консумирате, изберете червено вино, което съдържа полифеноли като ресвератрол
  • елиминирайте нездравословната храна, подсладените напитки, бисквитките и блокчетата от вашата диета, тъй като те са източник на прости захари и трансмазнини
  • избягвайте психологически стрес и ако това е невъзможно, използвайте техники за релаксация
  • спете достатъчно
  • упражнявайте редовно
За автораКаролина Карабин, д-р, молекулярна биолог, лабораторен диагностик, Cambridge Diagnostics PolskaБиолог по професия, специалист по микробиология, и лабораторен диагностик с над 10 години опит в лабораторната работа. Завършил Колежа по молекулярна медицина и член на Полското дружество по човешка генетика. Ръководител на изследователски стипендии в Лабораторията по молекулярна диагностика към катедрата по хематология, онкология и вътрешни болести на Медицинския университет във Варшава. Защитила е титлата доктор на медицинските науки в областта на медицинската биология в 1-ви медицински факултет на Медицинския университет във Варшава. Автор на множество научни и научнопопулярни трудове в областта на лабораторната диагностика, молекулярната биология и храненето. Ежедневно, като специалист в областта на лабораторната диагностика, той ръководи отдела за съдържание в Cambridge Diagnostics Polska и си сътрудничи с екип от диетолози в CD Dietary Clinic. Той споделя практическите си знания по диагностика и диетотерапия на заболявания със специалисти на конференции, обучения, в списания и сайтове. Особено се интересува от влиянието на съвременния начин на живот върху молекулярните процеси в организма.

Прочетете повече статии от този автор

Категория:

Гастрология