Микробиом - это своего рода «орган», о котором современная медицина забыла на долгие годы. Однако за более чем десять лет, благодаря развитию биомедицинских наук, было проведено множество исследований, результаты которых доказывают, что микробиом - это больше, чем просто группа микроорганизмов, населяющих наш организм. Что такое микробиом? Почему это так важно для нашего здоровья? Как об этом позаботиться?
Оглавление
- Микробиом, микробиота или микрофлора?
- Микробиом - из чего он состоит?
- Микробиом - каковы его функции?
- Микробиом - что на него влияет?
- Микробиом и болезни цивилизации
- Микробиом и ожирение
- Микробиом и нервная система
- Микробиом - как за ним ухаживать?
Микробиом (микробиота, микрофлора) - это группа микроорганизмов, характерная для данной естественной среды обитания. Под средой обитания мы должны понимать не только море или почву, но и организм человека и других животных. Таким образом, помимо микробиома морей и почвы, мы различаем микробиом кишечника, кожи, половых путей, ушей и полости рта.
Состав микробиома варьируется в зависимости от среды обитания, которую он занимает. В настоящее время наибольшее количество исследований проводится на самом многочисленном микробиоме нашего тела, то есть на пищеварительном тракте.
Микробиом, микробиота или микрофлора?
Термин «микробиом» впервые был использован в 2001 году лауреатом Нобелевской премии Джошуа Ледербергом, который использовал его для определения набора геномов всех микробов, населяющих человеческое тело. Поэтому этот термин чаще используется в этом смысле.
Когда мы говорим о сборе всех микроорганизмов в виде клеток, следует использовать термин «микробиота».
В свою очередь, термин «микрофлора» - это старый термин, который используется реже, и восходит к тем временам, когда большинство микроорганизмов относилось к царству растений (термин «флора» описывает совокупность видов растений, встречающихся в данной местности).
Микробиом - из чего он состоит?
Микробиом включает бактерии, дрожжи, грибы, простейшие, вирусы и археи. Помните, что им не всегда нужно быть «дружелюбными» по отношению к хозяину. Микробиота также может включать микроорганизмы, потенциально патогенные для человека, например Кишечная палочка.
Из-за огромного количества микроорганизмов особого внимания заслуживает микробиом желудочно-кишечного тракта, который состоит в основном из бактерий из 4 подгрупп:
- Фирмикуты (64%)
- Бактероиды (23%)
- Протеобактерии (8%)
- Актинобактерии (3%)
У здоровых людей отдельные участки пищеварительного тракта характеризуются разнообразным разнообразием микроорганизмов. Желудок и двенадцатиперстная кишка практически стерильны, так как кислый pH желудочного сока создает неблагоприятную среду для большинства микроорганизмов. В тонком кишечнике их количество больше - от 10 000 до 100 000 в 1 грамме пищи.
Здесь преобладают ацидофильные бактерии этого рода. Лактобациллы и Стрептококк. Наибольшее количество микроорганизмов находится в толстом кишечнике, и это даже миллиард клеток на 1 грамм содержимого пищи! Подавляющее большинство - это микроорганизмы с непереносимостью кислорода (анаэробы), такие как бактерии этого рода. Бифидобактерии будь то Clostridium.
Подсчитано, что в пищеварительном тракте микроорганизмов в 10 раз больше, чем клеток в организме человека (около 100 триллионов клеток весом около 2 кг), а количество генов в них составляет 3,3 миллиона. Для сравнения, в геноме человека всего 21 тысяча генов.
Бактерии, населяющие пищеварительный тракт, можно разделить по функциям, которые они выполняют в организме:
- протеолитические бактерии (также известные как гнилостные) - потенциально патогенные бактерии, чрезмерный рост которых в кишечнике может отрицательно сказаться на организме; они включают, среди прочего бактерии рода Клебсиелла, Энтеробактер, Серратия, Citrobacter, Псевдомонады
- защитные (пробиотические) бактерии - это бактерии, которые подавляют рост патогенных микроорганизмов, закупоривают эпителий кишечника и производят питательные вещества для слизистой оболочки кишечника; они включают, среди прочего бактерии рода Лактобациллы и Бифидобактерии
- иммуностимулирующие бактерии стимулируют клетки иммунной системы, уменьшают воспалительный ответ и стимулируют выработку антител IgA через слизистую; они включают, среди прочего бактерии рода Энтерококк и кишечная палочка. Последний также потенциально патогенен при неблагоприятных условиях.
Микробиом - каковы его функции?
Микроорганизмы кишечника могут метаболизировать пищевые вещества - углеводы, белки, жиры и те, которые получены непосредственно от человека, такие как мертвые клетки и слизь. Микробиом использует их для поддержания основных жизненных функций.
Поэтому функции микробиоты можно сравнить с типом биореактора, который производит бесчисленное количество биоактивных веществ в процессе ферментации. Количество и характер этих веществ во многом зависят от того, как мы едим.
Помимо поддержки пищеварительных процессов, микробиом кишечника:
- производит витамины группы В и витамин К.
- увеличивает усвоение минералов, таких как магний и кальций
- предотвращает заселение кишечника патогенными бактериями
- стимулирует созревание клеток иммунной системы и поддерживает ее работу
- успокаивает воспалительные процессы
- влияет на созревание и дифференцировку эпителиальных клеток кишечника
- инактивирует токсины и канцерогены
- участвует в метаболизме холестерина и билирубина
Микробиом - что на него влияет?
- гены
Хотя на состав микробиома кишечника в первую очередь влияют факторы окружающей среды, генотип хозяина также влияет на микробиом в меньшей степени. Примером такой взаимосвязи являются варианты гена FUT2, кодирующего фермент фукозилтрансферазу 2, ответственные, среди прочего, для образования антигенов, связанных с группами крови.
Люди с неблагоприятным вариантом гена FUT2 не продуцируют определенные олигосахариды, недостаток которых предрасполагает их к дефициту защитных бактерий этого рода. Бифидобактерии. Около 20% европейцев имеют неблагоприятный вариант этого гена.
- возраст и способ доставки
Перед родами наш пищеварительный тракт стерилен. Во время естественных родов желудочно-кишечный тракт населен микробиомом влагалища матери. Затем, во время кормления грудью молоком, пребиотические вещества (олигосахариды человека) передаются ребенку, которые стимулируют рост полезных бактерий, таких как Бифидобактерии.
У детей, находящихся на искусственном вскармливании, этих бактерий может быть меньше. Было показано, что роды и способ кормления могут иметь решающее значение для правильного развития микробиома и развития, например, аллергии. Существенные различия в составе микробиома наблюдались у детей, рожденных естественным путем, по сравнению с детьми, родившимися путем кесарева сечения.
После прекращения грудного вскармливания и введения твердой пищи состав микробиома кишечника постепенно приближается к таковому у взрослого человека. Примерно к 15 годам он становится относительно стабильным (если человек здоров и ведет правильный образ жизни).
Следующий этап жизни человека, на котором наблюдается изменение состава кишечного микробиома, - это период примерно после 65 лет. У пожилых людей наблюдается уменьшение количества защитных бактерий рода Бифидобактерии и увеличение количества потенциально патогенных бактерий, таких как Clostridium.
Уменьшить Бифидобактерии, уменьшающие воспаление на слизистой оболочке кишечника, могут быть одним из факторов, усугубляющих возрастные патологические процессы. Почему это происходит? В значительной степени это является следствием того, что наш организм с возрастом становится менее работоспособным, то есть ухудшается состояние зубов, снижается количество выделяемой слюны и эффективность органов, например, поджелудочной железы.
- Рацион питания
Диета - один из наиболее влияющих факторов на состав микробиома кишечника. Если мы обеспечим наш микробиом нужным количеством сложных углеводов, микроорганизмы будут производить такие вещества, как короткоцепочечные жирные кислоты (SCFA), например, бутират или молочная кислота, которые оказывают благотворное влияние на организм, в том числе подавляя воспалительные реакции.
Подсчитано, что 10-20% потребляемых углеводов устойчивы к перевариванию кишечными ферментами человека. Это неперевариваемые углеводы, такие как резистентный крахмал и некрахмальные полисахариды (например, пектины и целлюлоза), которые являются идеальными «питательными веществами» для микробиома.
Однако, если в нашем рационе содержится избыток обработанных пищевых продуктов, простых сахаров, насыщенных жиров и животного белка, микроорганизмы начнут производить вредные вещества, такие как биогенные амины (например, тирамин), скатол, индол или аммиак. Эти вещества могут повредить эпителиальные клетки кишечника, вызвать воспаление и привести к нарушению проницаемости кишечного барьера.
Было проведено исследование, в котором состав кишечного микробиома детей, живущих в Италии и питающихся в соответствии с западной моделью питания (богатый животным белком, жирами и простыми сахарами), сравнивался с диетой детей, живущих в сельской местности Буркина-Фасо (богатой сложными углеводами и низким содержанием животного белка). . Они показали, что состав микробиома в обеих группах был диаметрально разным.
У детей из Италии группа бактерий, характерная для людей с ожирением (Фирмикуты), наблюдался чрезмерный рост гнилостных бактерий, а в фекалиях было обнаружено пониженное содержание бутирата и других SCFA. Это не было обнаружено у детей из Буркина-Фасо. Это показывает, как неправильное питание влияет на нарушение кишечного микробиома.
Рацион с низким содержанием сложных углеводов (например, растворимой клетчатки) снижает разнообразие кишечного микробиома, особенно защитных бактерий этого рода. Бифидобактерии. Примером такой диеты является диета FODMAP и неправильно сбалансированная безглютеновая диета.
Средиземноморская диета является наиболее предпочтительной в исследованиях, поскольку помимо большого количества пищевых волокон она содержит полифенолы. Как показывают недавние исследования, 90-95% полифенолов накапливаются в толстом кишечнике, где они претерпевают различные биохимические изменения микробиомом кишечника.
- Психологический стресс
Исследования на мышах и людях показали, что психологический стресс снижает количество защитных бактерий этого рода. Лактобациллы и Бифидобактерии. Кроме того, стресс стимулирует рост потенциально патогенных бактерий. Кишечная палочка. Вероятно, это связано с секрецией гормона стресса кортизола.
Также было показано, что полифенолы, такие как ресвератрол в винограде или катехины в чае, положительно влияют на состав кишечной микробиоты, действуя как пребиотики.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:
- ПРОБИОТИКИ - лечебные свойства, виды и источники
- Полезные бактерии в организме: микробы, защищающие от болезней
- Частая стирка сокращает жизнь? Да и тому есть свидетельства!
Микробиом и болезни цивилизации
Микробиом часто сравнивают с забытым современной медициной «органом». Исследования ясно показывают, что микробиом, как и любой другой орган, способен получать и реагировать на информацию из окружающей среды, такую как изменения pH, присутствие питательных веществ, иммунных клеток и гормонов. Эта система называется кворум-зондированием и обеспечивает молекулярный диалог между микробиомом и человеческими клетками и органами.
Из-за многоуровневого влияния микробиома на наш организм неудивительно, что качественные и количественные нарушения микроба, называемые дисбиозом кишечника, могут влиять на формирование многих болезней цивилизации, таких как:
- ожирение
- сахарный диабет
- аутоиммунные заболевания
- аллергия
- депрессивные расстройства
- аутизм
- Болезнь Альцгеймера
Прорывом в исследованиях взаимосвязи между микробиомом и здоровьем человека стал проект «Human Microbiome Project», инициированный в 2007 году Американским национальным институтом здоровья. В нем используются самые современные методы молекулярной биологии, которые позволили определить различия в составе микробиома человека в зависимости от широты, генотипа, возраста и режима питания.
Микробиом и ожирение
Первые исследования, показывающие связь между микробиомом кишечника и ожирением, были проведены на мышах. Было замечено, что у тучных мышей - по сравнению с тощими - нарушены пропорции между бактериями из группы. Фирмикуты (слишком много) я Бактероиды (недостаточно).
В настоящее время считается, что микробиом кишечника может влиять на развитие ожирения по крайней мере с помощью трех механизмов:
- за счет производства дополнительных килокалорий (4-10% энергии, получаемой с пищей, вырабатывается микробиомом, это примерно 80-200 ккал / день)
- вызывает воспаление низкого уровня (так называемая метаболическая эндотоксикемия, которая может вызвать инсулинорезистентность)
- регуляция центра голода и насыщения (микробиом влияет, среди прочего, на секрецию глюкагоноподобного пептида-1 и пептида YY, а также на время кишечного транзита)
Микробиом и нервная система
Экспериментальные исследования на мышах показали, что микробиом кишечника влияет на развитие нервной системы, реакцию на стресс и поведение. Все больше и больше исследований также указывают на прямую связь между микробиомом кишечника и депрессивными расстройствами.
В этом контексте так называемый ось кишечник-мозг и блуждающий нерв, которые отвечают за передачу сигналов от кишечника к мозгу.
Другими механизмами, с помощью которых микроорганизмы могут влиять на наше поведение, является их участие в метаболизме триптофана (он является предшественником синтеза «гормона счастья» - серотонина) или непосредственно через синтез нейротрансмиттеров, например, бактерий этого рода. Эшерихия и Энтерококк может производить серотонин, и из рода Лактобациллы ГАМК (нейротрансмиттер, отвечающий за успокоение и расслабление).
Кроме того, исследования указывают на участие микробиома кишечника в развитии таких заболеваний, как:
- аутизм
- шизофрения
- СДВГ
- биполярное расстройство
СИБР, или избыточный бактериальный рост тонкого кишечника, представляет собой тип кишечного дисбактериоза, который включает чрезмерный рост бактерий в тонком кишечнике, характерных для толстого кишечника.
СИБР является причиной нарушений пищеварения и всасывания. Он сосуществует со многими заболеваниями, такими как:
- синдром раздраженного кишечника (84%)
- целиакия (66%)
- гастроэзофагеальная рефлюксная болезнь (50%)
- гипотиреоз (54%)
- панкреатит (35%)
Причинами СИБР могут быть:
- расстройства перистальтики кишечника
- антациды
- болезни желудка
- дефицит пищеварительных ферментов
- старость
- антибиотикотерапия
Микробиом - как за ним ухаживать?
- ешьте овощи и фрукты, богатые полифенолами (черника, черника, малина) и пребиотическими веществами, которые являются «питанием» кишечных микробов (бобовые, цитрусовые, топинамбур, лук-порей, лук, спаржа, бананы)
- ешьте сложные углеводы, такие как коричневый рис, овсяные отруби и овсяные отруби, которые содержат растворимую клетчатку, стимулирующую выработку бутирата
- ешьте качественные жиры, например оливковое масло
- пейте зеленый чай, так как он содержит полифенолы, такие как катехины
- увеличить потребление маринованных овощей, например, капусты, огурцов, свеклы и молочных продуктов, например, йогурта, кефира, поскольку они являются источником пробиотических микроорганизмов
- избегайте большого количества алкоголя, а если вы уже употребляете его, выбирайте красное вино, которое содержит полифенолы, такие как ресвератрол.
- Исключите из своего рациона обработанную нездоровую пищу, подслащенные напитки, печенье и батончики, так как они являются источником простых сахаров и трансжиров.
- избегать психологического стресса и, если это невозможно, использовать техники релаксации
- позаботьтесь о достаточном количестве сна
- регулярно заниматься спортом
Литература
- Галенцкая М. и Щахта П. Киберкомпакт - важность современной микробиологической диагностики желудочно-кишечного тракта. Инфекции 5/2013.
- Де Филиппо С. и др. Влияние диеты на формирование микробиоты кишечника выявлено в сравнительном исследовании детей из Европы и сельских районов Африки. Proc Natl Acad Sci USA. 2010, 17, 107 (33), 14691-6. он-лайн доступ
- Томас-Барберан Ф.А. и др. Взаимодействие микробиоты кишечника с диетическими полифенолами и последствия для здоровья человека. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2016, 19 (6), 471-476. он-лайн доступ
- Wacklin P. и др. Генотип секретора (ген FUT2) прочно связан с составом бифидобактерий в кишечнике человека. PLoS One 2011, 6, e20113. он-лайн доступ
- Де Филиппис Ф. и др. Высокая приверженность средиземноморской диете благотворно влияет на микробиоту кишечника и связанный с ней метаболом. Кишечник. 2016, 65 (11), 1812-1821. он-лайн доступ
- Реддел С. и др. Влияние диет с низким содержанием FODMAP, безглютеновых и кетогенных диет на модуляцию кишечной микробиоты при патологических состояниях. Питательные вещества. 2019, 12, 11 (2), E373. он-лайн доступ
- Волкович Т. и др. Микробиом желудочно-кишечного тракта и его дисбактериоз как важный фактор, влияющий на состояние здоровья человеческого организма. Med. Exp. Микробиол., 2014, 66: 223-235. он-лайн доступ
- Островская Л. Влияние микробиоты кишечника на нарушения обмена веществ и ожирение - взгляд терапевта и диетолога // Gastroenterologia Kliniczna 2016, 8, 2, 62-73. он-лайн доступ
- Гулас Э. и др. Как микробиология может влиять на психиатрию? Связь кишечной флоры и психических расстройств. Психиатр. Половина. 2018, 9, 1-17. он-лайн доступ
Прочитать больше статей этого автора
