Microbiome - hva er det og hva er dets funksjoner?

Mikrobiomet er et slags "organ" som har blitt glemt i mange år av moderne medisin. Men i over et dusin år, takket være utviklingen av biomedisinsk vitenskap, har det blitt utført mye forskning, hvis resultater viser at mikrobiomet er mer enn bare en gruppe mikroorganismer som bor i kroppen vår. Hva er mikrobiomet? Hvorfor er det så viktig for helsen vår? Hvordan ta vare på det?

Innholdsfortegnelse

1. Mikrobiome, mikrobiota eller mikroflora?
2. Mikrobiomet - hva består det av?
3. Mikrobiomet - hva er dets funksjoner?
4. Mikrobiomet - hva påvirker det?
5. Mikrobiom og sivilisasjonssykdommer
6. Mikrobiome og fedme
7. Mikrobiomet og nervesystemet
8. Microbiome - Hvordan ta vare på det?

Mikrobiomet (mikrobiota, mikroflora) er en gruppe mikroorganismer som er karakteristiske for et gitt naturlig habitat. Som et habitat bør vi ikke bare forstå havet eller jorden, men også organismen til mennesker og andre dyr. Derfor, i tillegg til mikrobiomet i havene og jorda, skiller vi tarm, hud, kjønnsorganer, øre og oralt mikrobiom.

Sammensetningen av mikrobiomet varierer avhengig av habitatet det okkuperer. For tiden utføres mest forskning på de mest tallrike mikrobiometene i kroppen vår, dvs. fordøyelseskanalen.

Mikrobiome, mikrobiota eller mikroflora?

Begrepet "mikrobiom" ble første gang brukt i 2001 av nobelpristageren Joshua Lederberg, som brukte det til å definere genomet sett av alle mikrober som bor i menneskekroppen. Derfor brukes begrepet oftere i denne forstand.

Når vi snakker om samlingen av alle mikroorganismer som celler, bør begrepet "mikrobiota" brukes.

I sin tur er begrepet "mikroflora" et gammelt begrep som brukes sjeldnere, og det dateres tilbake til den tiden da de fleste mikroorganismer ble klassifisert i planteriket (begrepet "flora" beskriver helheten av plantearter som finnes i et gitt område).

Mikrobiomet - hva består det av?

Mikrobiomet består av bakterier, gjær, sopp, protozoer, virus og arkea. Husk at de ikke alltid trenger å være "vennlige" mot verten. Mikrobiotaen kan også inkludere mikroorganismer som er potensielt patogene for mennesker, f.eks. Escherichia Coli.

På grunn av enorme mikroorganismer fortjener gastrointestinalt mikrobiom spesiell oppmerksomhet, som hovedsakelig består av bakterier fra 4 undergrupper:

• Firmicutes (64%)
• Bacteroides (23%)
• Proteobakterier (8%)
• Aktinobakterier (3%)

Hos friske mennesker er individuelle deler av fordøyelseskanalen preget av et variabelt mangfold av mikroorganismer. Mage og tolvfingertarm er praktisk talt sterile, da den sure pH i magesaft skaper et ugunstig miljø for de fleste mikroorganismer. I tynntarmen er antallet større, alt fra 10 000 til 100 000 i 1 gram matinnhold.

Acidofile bakterier av slekten dominerer her Lactobacillus og Streptokokker. Det største antallet mikroorganismer er i tyktarmen, og det er til og med en billion celler i 1 gram matinnhold! De aller fleste er oksygenintolerante mikroorganismer (anaerober) som bakterier av slekten Bifidobacterium om Clostridium.

Det anslås at det er ti ganger flere mikroorganismer i fordøyelseskanalen enn celler i menneskekroppen (ca. 100 billioner celler som veier ca 2 kg), og antall gener i dem er 3,3 millioner. Til sammenligning er det menneskelige genomet bare 21.000 gener.

Bakterier som lever i fordøyelseskanalen kan deles i henhold til funksjonene de spiller i kroppen:

• proteolytiske bakterier (også kjent som forråtnende) er potensielt patogene bakterier hvis overvekst i tarmen kan påvirke kroppen negativt; de inkluderer blant andre bakterier av slekten Klebsiella, Enterobacter, Serratia, Citrobacter, Pseudomonas
• beskyttende (probiotiske) bakterier er bakterier som hemmer veksten av patogene mikroorganismer, forsegler tarmepitelet og produserer næringsstoffer for tarmepitelet; de inkluderer blant andre bakterier av slekten Lactobacillus og Bifidobacterium
• immunstimulerende bakterier stimulerer immunsystemets celler, reduserer den inflammatoriske responsen og stimulerer produksjonen av IgA-antistoffer gjennom slimhinnen; de inkluderer blant andre bakterier av slekten Enterokokker og Escherichia coli. Sistnevnte er også potensielt patogen under ugunstige forhold

Mikrobiomet - hva er dets funksjoner?

Tarmens mikroorganismer kan metabolisere matstoffer - karbohydrater, proteiner, fett og de som er direkte avledet fra mennesker som døde celler og slim. Mikrobiomet bruker dem til å støtte grunnleggende livsaktiviteter.

Derfor kan mikrobiotas funksjoner sammenlignes med en type bioreaktor som produserer utallige mengder bioaktive stoffer under gjæringsprosessen. Mengden og arten av disse stoffene vil i stor grad avhenge av kostholdet vårt.

I tillegg til å støtte fordøyelsesprosesser, har tarmmikrobiomet:

• produserer B-vitaminer og vitamin K.
• øker absorpsjonen av mineraler som magnesium og kalsium
• forhindrer kolonisering av tarmen av patogene bakterier
• stimulerer modning av celler i immunsystemet og støtter dets arbeid
• beroliger betennelsesprosesser
• påvirker modning og differensiering av tarmepitelceller
• inaktiverer giftstoffer og kreftfremkallende stoffer
• deltar i metabolismen av kolesterol og bilirubin

Mikrobiomet - hva påvirker det?

• gener

Mens sammensetningen av tarmmikrobiomet primært påvirkes av miljøfaktorer, påvirker vertsgenotypen også mikrobiomet i mindre grad. Et eksempel på et slikt forhold er varianter av FUT2-genet som koder for enzymet fucosyltransferase 2, ansvarlig, bl.a. for dannelse av antigener assosiert med blodgrupper.

Mennesker med en ugunstig variant av FUT2-genet produserer ikke visse oligosakkarider, hvis mangel disponerer dem for mangel på de beskyttende bakteriene i slekten. Bifidobacterium. Omtrent 20% av europeerne har en ugunstig variant av dette genet.

• alder og leveringsmåte

Før levering i utero er fordøyelseskanalen vår steril. Under naturlig fødsel befolkes mage-tarmkanalen av mors vaginale mikrobiom. Under amming med melk overføres prebiotiske stoffer (humane oligosakkarider) til babyen, som stimulerer veksten av gunstige bakterier som f.eks. Bifidobacterium.

Kunstig matede babyer kan ha færre av disse bakteriene. Det har vist seg at fødsel og måten å mate på kan være avgjørende for riktig utvikling av mikrobiomet og utvikling av f.eks. Allergier. Signifikante forskjeller i sammensetningen av mikrobiomet har blitt observert hos naturlig fødte spedbarn sammenlignet med de som ble gitt med keisersnitt.

Etter ammingens slutt og introduksjonen av fast føde, ligner sammensetningen av tarmmikrobiomet gradvis den hos en voksen. I en alder av cirka 15 år blir han relativt stabil (hvis personen er sunn og fører en riktig livsstil).

Den neste fasen av menneskelivet, der en endring i sammensetningen av tarmmikrobiomet observeres, er perioden etter ca 65 år. Hos eldre er det en reduksjon i antall beskyttende bakterier i slekten Bifidobacterium og en økning i antall potensielt patogene bakterier, som f.eks Clostridium.

Avta Bifidobacterium, som reduserer betennelse i tarmslimhinnen, kan være en av faktorene som forverrer aldersrelaterte sykdomsprosesser. Hvorfor skjer dette? I stor grad er dette en konsekvens av det faktum at kroppen vår blir mindre effektiv med alderen, dvs. at tennens tilstand forverres, mengden spytt utskilles og effektiviteten av organer, for eksempel bukspyttkjertelen, reduseres.

• Kosthold

Kosthold er en av de mest påvirkende faktorene i sammensetningen av tarmmikrobiomet. Hvis vi gir mikrobiomet vårt den rette mengden komplekse karbohydrater, vil mikroorganismer produsere stoffer som kortkjedede fettsyrer (SCFA), f.eks. Butyrat eller melkesyre, som har en gunstig effekt på kroppen, inkludert ved å dempe inflammatoriske responser.

Det er anslått at 10-20% av forbrukte karbohydrater er motstandsdyktige mot fordøyelsen av menneskelige tarmenzymer. Dette er ikke-fordøyelige karbohydrater, slik som resistente stivelse og ikke-stivelses polysakkarider (f.eks. Pektiner og cellulose), som er ideelle "næringsstoffer" for mikrobiomet.

På den annen side, hvis kostholdet vårt inneholder et overskudd av bearbeidede matvarer, enkle sukkerarter, mettet fett og animalsk protein, vil mikroorganismene begynne å produsere skadelige stoffer som biogene aminer (f.eks. Tyramin), skatol, indol eller ammoniakk. Disse stoffene kan skade tarmepitelcellene, indusere betennelse og føre til forstyrrelser i permeabiliteten til tarmbarrieren.

Det ble utført en studie der sammensetningen av tarmmikrobiomet til barn som bor i Italia og spiser i henhold til den vestlige diettmodellen (rik på animalsk protein, fett og enkle sukkerarter) ble sammenlignet med dietten til barn som bodde i Burkina Faso på landsbygda (rik på komplekse karbohydrater og lite animalsk protein) . De viste at sammensetningen av mikrobiomet i begge grupper skilte seg radikalt.

Hos barn fra Italia er gruppen bakterier som er karakteristiske for overvektige mennesker (Firmicutes), var det en gjengroing av putrefaktive bakterier, og det ble funnet et redusert innhold av butyrat og annen SCFA i avføringen. Dette er ikke funnet hos barn fra Burkina Faso. Dette viser hvordan feil matvaner påvirker forstyrrelsen i tarmmikrobiomet.

Kosthold med lite komplekse karbohydrater (f.eks. Løselig fiber) reduserer mangfoldet i tarmmikrobiomet, spesielt de beskyttende bakteriene i slekten Bifidobacterium. Et eksempel på en slik diett er FODMAPs dietten og et feil balansert glutenfritt kosthold.

Middelhavsdiet er det mest gunstige i forskningen, fordi det i tillegg til en stor mengde kostfiber inneholder polyfenoler. Som nyere studier viser, akkumuleres 90-95% av polyfenoler i tykktarmen, hvor de gjennomgår forskjellige biokjemiske forandringer av tarmmikrobiomet.

• Psykologisk stress

Det er vist i mus og menneskelige studier at psykologisk stress reduserer antall beskyttende bakterier fra slektene Lactobacillus og Bifidobacterium. I tillegg stimulerer stress utveksten av potensielt patogene bakterier Escherichia Coli. Dette skyldes sannsynligvis utskillelsen av stresshormonet kortisol.

Det har også blitt vist at polyfenoler, slik som resveratrol i druer eller katekiner i te, har en positiv effekt på sammensetningen av tarmmikrobiota, og fungerer som prebiotika.

LES OGSÅ:

• PROBIOTIK - helbredende egenskaper, typer og kilder
• Gode ​​bakterier i kroppen: mikrober som beskytter mot sykdom
• Hyppig vask forkorter levetiden? Ja, og det er bevis på det!

Mikrobiom og sivilisasjonssykdommer

Mikrobiomet sammenlignes ofte med et "organ" som har blitt glemt av moderne medisin. Forskning viser tydelig at mikrobiomet, i likhet med ethvert annet organ, er i stand til å motta og svare på informasjon fra miljøet - som pH-endringer, tilstedeværelsen av næringsstoffer, immunceller og hormoner. Dette systemet kalles quorum sensing og tillater molekylær dialog mellom mikrobiomet og humane celler og organer.

På grunn av mikrobiomets flernivåpåvirkning på kroppen vår, bør det ikke komme som noen overraskelse at kvalitative og kvantitative forstyrrelser i mikrobomen, kalt tarmdysbiose, kan påvirke dannelsen av mange sivilisasjonssykdommer, for eksempel:

• fedme
• diabetes
• autoimmune sykdommer
• allergi
• depressive lidelser
• autisme
• Alzheimers sykdom

Et gjennombrudd i forskning på forholdet mellom mikrobiomet og menneskers helse var prosjektet "Human Microbiome Project" initiert i 2007 av American National Institute of Health. Den bruker de mest moderne metodene for molekylærbiologi, som tillot å bestemme forskjellene i sammensetningen av det menneskelige mikrobiomet avhengig av breddegrad, genotype, alder og diett.

Mikrobiome og fedme

De første studiene som viste et forhold mellom tarmmikrobiomet og fedme ble utført hos mus. Det ble lagt merke til at overvektige mus har - sammenlignet med magre mus - forstyrret proporsjoner mellom bakterier fra gruppen Firmicutes (for mye) i Bacteroides (ikke nok).

Det antas for tiden at tarmmikrobiomet kan påvirke utviklingen av fedme med minst tre mekanismer:

• ved å produsere ekstra kilokalorier (4-10% av energien som oppnås fra mat genereres av mikrobiomet, det er omtrent 80-200 kcal / dag)
• induserer betennelse på lavt nivå (såkalt metabolsk endotoksisemi, som kan forårsake insulinresistens)
• regulering av sult- og metthetssenteret (mikrobiomet påvirker blant annet utskillelsen av glukagonlignende peptid-1 og peptid YY, og tidspunktet for tarmtransitt)

Mikrobiomet og nervesystemet

Eksperimentelle studier på mus har vist at tarmmikrobiomet påvirker utviklingen av nervesystemet, stressrespons og oppførsel. Flere og flere studier indikerer også et direkte forhold mellom tarmmikrobiomet og depressive lidelser.

I denne sammenheng er den såkalte tarmhjerneaksen og vagusnerven, som er ansvarlig for å overføre signaler fra tarmen til hjernen.

Andre mekanismer som mikroorganismer kan påvirke vår oppførsel er deres deltakelse i metabolismen av tryptofan (det er en forløper for syntesen av "lykkehormonet" - serotonin) eller direkte gjennom syntesen av nevrotransmittere, for eksempel bakterier av slekten. Escherichia og Enterokokker kan produsere serotonin, og av slekten Lactobacillus GABA (en nevrotransmitter som er ansvarlig for å roe seg ned og slappe av).

I tillegg indikerer forskning at tarmmikrobiomet deltar i utviklingen av lidelser som:

• autisme
• schizofreni
• ADHD
• bipolar lidelse

Verdt å vite

SIBO, eller bakteriell gjengroing av tynntarmen, er en type tarmdysbiose som involverer overdreven vekst av bakterier i tynntarmen som er karakteristisk for tyktarmen.

SIBO er årsaken til fordøyelses- og absorpsjonsforstyrrelser. Det eksisterer sammen med mange sykdommer, for eksempel:

• irritabel tarmsyndrom (84%)
• cøliaki (66%)
• gastroøsofageal reflukssykdom (50%)
• hypotyreose (54%)
• pankreatitt (35%)

Årsakene til SIBO kan være:

• tarmmotilitetsforstyrrelser
• syrenøytraliserende
• magesykdommer
• fordøyelsesenzymmangel
• høy alder
• antibiotikabehandling

Microbiome - Hvordan ta vare på det?

• spis grønnsaker og frukt rik på polyfenoler (blåbær, blåbær, bringebær) og prebiotiske stoffer som er "næring" for tarmmikroorganismer (belgfrukter, sitrusfrukter, jordskokk, purre, løk, asparges, bananer)
• spise komplekse karbohydrater som brun ris, havrekli og havrekli, som inneholder løselig fiber som stimulerer produksjonen av butyrat
• spis fett av god kvalitet, for eksempel i olivenolje
• drikk grønn te da den inneholder polyfenoler som katekiner
• øke forbruket av syltede grønnsaker, for eksempel kål, agurker, rødbeter og meieriprodukter, for eksempel yoghurt, kefir, da de er en kilde til probiotiske mikroorganismer
• unngå store mengder alkohol, og hvis du allerede bruker det, velg rødvin som inneholder polyfenoler som resveratrol
• Fjern bearbeidet søppelmat, søte drikker, kaker og barer fra kostholdet ditt, da de er en kilde til enkle sukkerarter og transfett.
• unngå psykologisk stress, og hvis dette er umulig, bruk avslapningsteknikker
• ta vare på tilstrekkelig mengde søvn
• trene regelmessig

Litteratur

1. Gałęcka M. og Szachta P. Kyberkompakt - viktigheten av moderne mikrobiologisk diagnostikk i mage-tarmkanalen. Infeksjoner 5/2013.
2. De Filippo C. et al. Effekt av diett i utforming av tarmmikrobiota avslørt av en komparativ studie på barn fra Europa og landlige Afrika. Proc Natl Acad Sci USA. 2010, 17, 107 (33), 14691-6. online tilgang
3. Tomás-Barberán F.A. et al. Interaksjoner av tarmmikrobiota med polyfenoler i kosten og konsekvenser for menneskers helse. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2016, 19 (6), 471-476. online tilgang
4. Wacklin P. et al. Sekretorgenotype (FUT2-gen) er sterkt assosiert med sammensetningen av bifidobakterier i tarmen. PLoS One 2011, 6, e20113. online tilgang
5. De Filippis F. et al. Høyt nivå overholdelse av et middelhavsdiet påvirker tarmmikrobiota og tilhørende metabolom gunstig. Mage. 2016, 65 (11), 1812-1821. online tilgang
6. Reddel S. et al. Virkningen av Low-FODMAPs, glutenfrie og ketogene dietter på tarmmikrobiota-modulering under patologiske forhold. Næringsstoffer. 2019, 12, 11 (2), E373. online tilgang
7. Wołkowicz T. et al. Mikrobiome i mage-tarmkanalen og dens dysbiose som en viktig faktor som påvirker helsetilstanden til menneskekroppen. Med. Utløpsdato Mikrobiol., 2014, 66: 223-235. online tilgang
8. Ostrowska L. Innflytelsen fra tarmmikrobiota på metabolske forstyrrelser og fedme - synspunktet til en internist og diettist.Gastroenterologia Kliniczna 2016, 8, 2, 62-73. online tilgang
9. Gulas E. et al. Hvordan kan mikrobiologi påvirke psykiatrien? Forholdet mellom tarmfloraen og psykiske lidelser. Psykiatr. Halv. 2018, 9, 1-17. online tilgang

Om forfatteren

Karolina Karabin, MD, PhD, molekylærbiolog, laboratoriediagnostiker, Cambridge Diagnostics Polska En biolog med spesialisering i mikrobiologi og en laboratoriediagnostiker med over 10 års erfaring i laboratoriearbeid. En utdannet ved School of Molecular Medicine og medlem av det polske samfunnet for human genetikk. Leder for forskningsstipend ved Laboratory of Molecular Diagnostics ved Institutt for hematologi, onkologi og indre sykdommer ved det medisinske universitetet i Warszawa. Hun forsvarte tittelen doktor i medisinsk vitenskap innen medisinsk biologi ved det første fakultet for medisin ved det medisinske universitetet i Warszawa. Forfatter av mange vitenskapelige og populærvitenskapelige arbeider innen laboratoriediagnostikk, molekylærbiologi og ernæring. På daglig basis, som spesialist innen laboratoriediagnostikk, driver han innholdsavdelingen ved Cambridge Diagnostics Polska og samarbeider med et team av dietetikere ved CD Dietary Clinic. Han deler sin praktiske kunnskap om diagnostikk og diettbehandling av sykdommer med spesialister på konferanser, treningsøkter og i magasiner og nettsteder. Hun er spesielt interessert i innflytelsen av moderne livsstil på molekylære prosesser i kroppen.

Les flere artikler av denne forfatteren