Mikrobiota jelitowa – definicja, znaczenie i zastosowania medyczne

Czy wiesz, że mikroflora jelitowa odnosi się do mikroflory w przewodzie pokarmowym? Naukowcy definiują mikrobiotę jako „zbiór mikroorganizmów w określonym środowisku”, takich jak bakterie, archeony, eukarionty i wirusy. Mikrobiota zmienia się w zależności od otaczającego środowiska. Termin mikrobiota, znany również jako drobnoustroje, pochodzi od nazwy środowiska, w którym się znajduje.

W ludzkim ciele znajduje się około 100 bilionów mikroflory, choć niektóre z nich są przydatne, a inne szkodliwe. Niektórzy naukowcy szacują, że w organizmie jest dziesięć razy więcej komórek drobnoustrojów niż komórek ludzkich. Ostatnie postępy naukowe w genetyce pozwoliły ludziom dowiedzieć się znacznie więcej o mikrobach w ciele.

Wiele krajów zainwestowało dużo w badanie interakcji w ekosystemie ludzkiego ciała. Ponadto zainwestowano również w jego znaczenie dla zdrowia i chorób. Te dwa terminy, mikrobiota i mikrobiom, są często używane w znaczeniu tego samego, chociaż są również używane zamiennie. Ten artykuł doskonale wyjaśni różnice między nimi. Dowiesz się również wszystkiego o różnych zastosowaniach i badaniach we współczesnej medycynie.

Szybkie fakty dotyczące mikroflory jelitowej

• Miliony komórek tworzą ludzką mikrobiotę. Są to na przykład bakterie, wirusy i grzyby.
• Największe populacje drobnoustrojów znajdują się w jelitach. Inne popularne siedliska to skóra i genitalia.
• Komórki drobnoustrojów i ich materiał genetyczny, mikrobiom, żyją z człowiekiem od urodzenia. Ta relacja jest niezbędna dla zdrowia.
• Miliony mikroorganizmów żyjących w przewodzie pokarmowym stanowią około dwóch kilogramów biomasy. Niemniej jednak każdy osobnik ma unikalną mieszankę gatunków.
• Mikrobiota jest ważna dla odżywiania i odporności oraz ma wpływ na mózg i zachowanie. Wiąże się z szeregiem chorób, które powodują zaburzenie normalnej równowagi drobnoustrojów.

Czym dokładnie jest ludzki mikrobiom?

Mikrobiota jelitowa towarzyszy ludziom od urodzenia i wpływa na funkcjonowanie całego organizmu. Mikrobiota człowieka składa się z wielu różnych rzeczy, takich jak bakterie, wirusy, grzyby i inne organizmy jednokomórkowe, które żyją w ciele. Tak więc mikrobiom to nazwa nadana wszystkim genom wewnątrz tych komórek drobnoustrojów.

Każdy człowiek posiada od 10 do 100 bilionów komórek drobnoustrojów w symbiotycznej relacji. Jest to korzystne zarówno dla drobnoustrojów, jak i ich gospodarzy, o ile Twoje ciało jest w zdrowym stanie . Szacunki są różne. Jednak ponad 1000 różnych gatunków mikroorganizmów może tworzyć ludzką mikrobiotę. Istnieje wiele projektów próbujących rozszyfrować ludzki genom poprzez sekwencjonowanie wszystkich ludzkich genów.

Podobnie mikrobiom poddano intensywnym wysiłkom w celu rozwikłania całej jego informacji genetycznej. Intrygujący film online o ludzkim ekosystemie pomaga to zrozumieć. Film wyprodukowało Centrum Nauki Genetycznej Uniwersytetu Utah w Salt Lake City. To z pewnością pomoże stworzyć obraz tego delikatnego, ale żywotnego związku.

Różne rodzaje drobnoustrojów

Istnieje szereg siedlisk dla każdego rodzaju drobnoustrojów w Twoim ciele, a każde z nich jest inne. Suche środowisko przedramienia całkowicie różni się od mokrego i tłustego środowiska pod pachami. Mikroby w ciele są małe; na tyle małe, że stanowią tylko około dwóch do trzech procent masy ludzkiego ciała, pomimo przewagi liczebnej komórek.

Genialne badanie z 2012 roku opublikowane w Nature przez konsorcjum Human Microbiome Project Consortium wykazało wiele ważnych rzeczy, w tym:

• Szczególnie zróżnicowane są próbki społeczności drobnoustrojów jamy ustnej i stolca.
• Natomiast próbki z pochwy wykazują szczególnie proste zbiorowiska drobnoustrojów.

Badanie wykazało ogromną różnorodność ludzkiego mikrobiomu w grupie zdrowych ludzi z Zachodu, choć postawiło pytania do dalszych badań. Jak populacje drobnoustrojów w każdym z nas różnią się w ciągu życia? Czy wzorce kolonizacji przez pożyteczne drobnoustroje są takie same jak te wykazywane przez drobnoustroje chorobotwórcze?

Jaka jest mikrobiota jelitowa?

Wiele lat temu eksperci nazwali mikroflorę jelitową mikroflorą jelitową. Mniej więcej w tym czasie, w 1996 roku, dr Rodney Berg napisał o mikrobiocie jelitowej. Rodney jest wybitnym uczonym na wydziale Mikrobiologii i Immunologii Louisiana State University. O jego „głębokim” znaczeniu pisał w artykule naukowym, który opublikował w czasopiśmie Trends in Microbiology. „Rdzenna mikroflora przewodu pokarmowego ma głęboki wpływ na anatomiczny, fizjologiczny i immunologiczny rozwój żywiciela” – napisał dr Berg.

Artykuł badawczy dodaje: „Rdzenna mikroflora stymuluje układ odpornościowy gospodarza do szybszej reakcji na prowokację patogenem i, poprzez antagonizm bakteryjny, hamuje kolonizację przewodu pokarmowego przez jawnie egzogenne patogeny”. Na szczęście ten symbiotyczny związek przynosi korzyści obu stronom, a obecność tej normalnej flory obejmuje mikroorganizmy, takie jak te obecne w środowisku. Można je znaleźć praktycznie u wszystkich zwierząt z tego samego siedliska, chociaż te rodzime drobnoustroje zawierają szkodliwe bakterie. Może również przezwyciężyć mechanizmy obronne organizmu, które oddzielają je od ważnych systemów i narządów.

W jelitach znajdują się pożyteczne bakterie, ale są też bakterie szkodliwe, które mogą przenikać do szerszych systemów, powodując miejscowe infekcje przewodu pokarmowego. Te infekcje obejmują wiele rzeczy. Na przykład zatrucie pokarmowe i inne choroby przewodu pokarmowego, które powodują biegunkę i wymioty.

Potężna mikroflora jelitowa zawiera ponad trzy miliony genów, co czyni ją 150 razy bardziej zróżnicowaną genetycznie niż organizm ludzki. Mikrobiota jelitowa każdego osobnika jest wyjątkowa. Może w znacznym stopniu przyczynić się do tego, jak ludzie zwalczają choroby i trawią żywność, a nawet poprawiają nastrój i procesy psychologiczne.

Znaczenie mikrobioty człowieka

Po pierwsze, znaleziono szereg powiązań między drobnoustrojami jelitowymi a chorobami serca. Mikroorganizmy ewoluowały wraz z ludźmi. Stanowią teraz integralną część życia, pełniąc szereg funkcji życiowych. Wiążą się zarówno ze zdrowiem, jak i chorobami. Według ostatnich badań istnieją powiązania między populacjami bakterii, zarówno normalnymi, jak i zaburzonymi, a następującymi chorobami:

• Astma
• Autyzm
• Rak
• Nietolerancja glutenu
• Zapalenie okrężnicy
• Cukrzyca
• Wyprysk
• Choroba serca
• Niedożywienie
• Stwardnienie rozsiane
• Otyłość

Podobnie mikrobiom człowieka wpływa na wiele innych rzeczy. Następujące cztery obszary są bardzo ważne dla zdrowia:

• Odżywianie
• Odporność
• Zachowanie
• Choroba

Odżywianie

Mikrob jelitowy nie tylko pochłania energię z pożywienia, ale jest również bardzo istotny dla organizmu. Pomaga ludziom skutecznie przyswajać składniki odżywcze. Bakterie jelitowe pomagają również doskonale rozkładać złożone cząsteczki, takie jak mięso i warzywa. Bez pomocy bakterii jelitowych nie można trawić celulozy roślinnej, a mikroby jelitowe wykorzystują swoją aktywność metaboliczną, aby wpływać na apetyt na jedzenie.

Dramatycznie wpływają również na poczucie sytości. Różnorodność mikrobioty w pełni odnosi się do różnorodności diety. Młodsi dorośli próbujący szerokiej gamy pokarmów wykazują bardzo zróżnicowaną mikrobiotę jelitową. Z drugiej strony dorośli, którzy przestrzegają odrębnych wzorców żywieniowych, nie mają zróżnicowanej mikroflory.

Odporność

Od momentu narodzin zwierzęcia zaczynają budować swój mikrobiom, natomiast ludzie nabywają swoje pierwsze mikroby, gdy dostają się do szyjki macicy matki. Dlatego bez tych wczesnych gości drobnoustrojowych nie mielibyśmy odporności adaptacyjnej. Odporność to ważny mechanizm obronny. Skutecznie uczy się, jak reagować na drobnoustroje po ich napotkaniu.

Pozwala na szybszą i skuteczniejszą reakcję na organizmy chorobotwórcze. Gryzonie, które nie wykazują żadnych mikroorganizmów, wykazują szereg patologicznych efektów. Zwierzęta te posiadają układ odpornościowy, który się nie rozwinął. Mikrobiota odnosi się również do chorób autoimmunologicznych i alergii, chociaż może być bardziej prawdopodobna, gdy narażenie na drobnoustroje jest zaburzone wcześnie.

Choroba

Populacje bakterii w układzie pokarmowym dostarczyły głębokiego wglądu w stan jelit, w tym choroby zapalne jelit, chorobę Leśniowskiego-Crohna i wrzodziejące zapalenie jelita grubego. Niska różnorodność drobnoustrojów w jelitach wiąże się z IBD, a także otyłością i cukrzycą typu 2. Stan mikroflory jelitowej również wiąże się z zespołem metabolicznym, chociaż zawieszenie diety drastycznie zmniejsza te czynniki ryzyka.

Konieczne jest upewnienie się, że Twoja dieta zawiera prebiotyki, probiotyki i inne suplementy. Mikroby jelitowe i ich genetyka wpływają na wiele czynników, takich jak bilans energetyczny, rozwój mózgu i funkcje poznawcze. Trwają badania nad tym, jak dokładnie się to dzieje, a badania mają na celu odkrycie, w jaki sposób można wykorzystać tę zależność dla korzyści dla ludzi. Zakłócanie mikrobioty antybiotykami może prowadzić do chorób, takich jak infekcje, które stają się odporne na antybiotyki.

Mikrobiota odgrywa również ważną rolę w przeciwdziałaniu przerostowi jelit, chociaż w populacjach wprowadzonych zewnętrznie, które w przeciwnym razie wywołałyby chorobę. „Dobre” bakterie konkurują ze „złymi”, a niektóre nawet uwalniają związki przeciwzapalne.

Nowe istotne odkrycia dotyczące mikrobiomu

Trwają badania nad wpływem mikroflory jelitowej na ogólny stan zdrowia. Poczyniono ogromne inwestycje w badania nad populacjami drobnoustrojów w organizmie i ich genetyką, jednocześnie badając powiązania ze zdrowiem i chorobami. National Institutes of Health (NIH) uruchomił w 2007 roku projekt dotyczący ludzkiego mikrobiomu. Ten innowacyjny projekt badawczy ma na celu określenie gatunków drobnoustrojów, które wpływają na ludzi.

Badanie ma również na celu odkrycie ich związków ze zdrowiem poprzez tworzenie dużych, publicznie dostępnych zbiorów danych z badań genetycznych. Większość drobnoustrojów żyjących u ludzi znajduje się w układzie pokarmowym. Na tym obszarze dokonano też wielu nowych odkryć. Ostatnie osiągnięcia obejmują dalsze potwierdzenie sposobów wprowadzenia nowego szczepu do istniejącej mikroflory.

W tym badaniu naukowcy wykorzystali wodorosty do kontrolowania mikroflory jelitowej kilku myszy. Niedawne badania dotyczyły również potencjalnych patogenów. Badano, w jaki sposób patogeny z zewnątrz ciała atakują i jak odnoszą się do mikroflory jelitowej. Pomoże to zidentyfikować sposoby ograniczania inwazji potencjalnie szkodliwych drobnoustrojów i ich skutków chorobowych. Jak widać, mikrobiota jelitowa staje się podstawą medycyny prewencyjnej.