MIKROBIOTA: SESTAVA, FUNKCIJE IN KJE JO NAJDEMO - BIOLOGIJA - 2026

Normalna mikrobiota človeških bitij je množica mikroorganizmov, ki naseljujejo telo v standardni način, brez povzročanja bolezni. Danes se izraz bakterijska flora šteje za neprimernega.

Taksonomski mikrobioto sestavljajo zelo raznoliki organizmi, od bakterij, arhej in evkariontov do virusov. Mikrobne skupnosti se na različnih predelih telesa močno razlikujejo. Z drugimi besedami, sestava mikrobov v ustih ne ustreza sestavi, ki jo najdemo v črevesju.

Vir: pixabay.com

Ko pomislimo na bakterije - in na mikroorganizme na splošno - ponavadi vzbujamo pejorativne občutke glede prisotnosti teh entitet v našem telesu. Čeprav je res, da različne bakterije povzročajo resne bolezni, posploševanje tega pojmovanja ni pravilno.

Mikroorganizmi v naših telesih so nepogrešljivi in ​​vzpostavljajo medsebojne in komenzalne odnose z našim organizmom. Naša mikrobiota bistveno vpliva na našo fiziologijo - tako neposredno kot posredno - prispeva k številnim metaboličnim funkcijam, nas ščiti pred patogeni, med drugim izobražuje imunski sistem.

Na sestavo človeške mikrobiote vplivajo različni dejavniki. Med najpomembnejše spadajo prehrana - tako v otroštvu kot v odrasli dobi - način rojstva, uporaba antibiotikov, določena zdravstvena stanja, genotip gostitelja.

Trenutno obstaja vrsta novih molekularnih metod, ki omogočajo karakterizacijo mikrobiote z uporabo naprednih in hitrih tehnik sekvenciranja. Najbolj razširjen je gen, ki kodira za 16S ribosomsko RNA in ga primerjamo z bazo podatkov.

Kaj je mikrobiota?

Mikrobiota je opredeljena kot skup mikroorganizmov, ki so prisotni v določenem okolju. V tem primeru so mikroorganizmi povezani s človeškim telesom. Izraz sta predlagala Lederberg in McCray, ki sta poudarila posledice in koristi teh bioloških entitet za zdravje ljudi.

Obstaja zelo podoben izraz: mikrobiom. V literaturi sta mikrobiom in mikrobiota pogosto zamenljiva pojma. Če pa želimo biti natančni, je mikrobiom katalog mikrobov, skupaj z njihovimi geni.

Povezani izraz je bakterijska "flora", mikroflora ali črevesna flora. Obe sta se uporabljali več desetletij in sta bili še posebej pomembni v medicinski in znanstveni literaturi.

Vendar je ta izraz iz leta 1900 neprimeren, saj je flora izraz, ki izhaja iz latinske rože, povezan z rastlinami, ki naseljujejo določeno regijo. Ker se sklicevanje na množico mikrovlk, ki naseljujejo v človeškem telesu, ne nanaša, je treba izraz opustiti in ga nadomestiti z mikrobioto ali mikrobiomom, kot je primer.

Sestava običajne mikrobiote

Številka

Mikrobiota je sestavljena iz več mikroorganizmov, ki naseljujejo telo vsake osebe. Številčno je med 10 in 100 bilijonov (kar presega število gostiteljskih celic) teh simbiotskih organizmov, ki se nahajajo predvsem v prebavilih.

Dejavniki, ki vplivajo na sestavo mikrobiote

Mikrobiota se začne oblikovati že od rojstva otroka, kjer njegovo telo predstavlja novo okolje za kolonizacijo mikrobov. Ta kolonizacija je odvisna od načina poroda - torej naravnega poroda ali carskega reza (slednji pomembno vpliva na mikrobioto).

Ko dojenček raste in se razvija, se raznolikost mikrobiote linearno povečuje, odvisno od prvih kolonizatorjev. To se bo spremenilo odvisno od številnih dejavnikov, kot so hranjenje z materinim mlekom, uživanje določene hrane, razvoj bolezni, med drugim.

Sedanje raziskave kažejo, da je prehrana najpomembnejši dejavnik, ki pomaga določiti vrsto mikrobiote, ki bo obstajala pri vsakem posamezniku.

Taksonomija

Taksonomsko ti mikroorganizmi spadajo v tri domene življenja: evkariote, bakterije in arheje.

Identiteta teh organizmov je med posamezniki, posameznimi telesnimi regijami in geografskim območjem, kjer živi, ​​zelo različna. V naslednjem razdelku bomo podrobneje opisali taksonomsko identiteto značilne mikrobiote vsake telesne regije.

Ali smo res ljudje?

Zdaj, ob poznavanju ogromne raznolikosti organizmov, ki naseljujejo naše telo, se moramo vprašati, kdo smo in ali se res lahko štejemo za posameznika.

Primernejši pogled je, da si štejemo nadreganstvo ali holobiont, saj sestavljamo 90% mikrobnih celic in 99% genov iz mikrobov.

Kje je?

Naše telo je bogat sklop mikroorganizmov, kjer vsaka struktura nudi potencialno nišo za njihov razvoj. Ti medsebojni odnosi so običajno specifični za mesta, kjer določen nabor mikroorganizmov tvori kolonije na določenih predelih telesa. Najpomembnejše regije so:

Črevesna mikrobiota

Znotraj niš, ki jih zagotavlja človeško telo, ni dvoma, da je najbolje raziskana - kar zadeva njene mikrobiote - prebavila.

Na tisoče vrst najdemo v črevesju odraslega posameznika, kjer prevladujejo phyla Bacteroidetes, Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria in Verrucomicrobia.

Ta kolonizacija se razlikuje po celotnem prebavnem traktu. V tankem črevesju prevladujejo Lactobacillaceae, Erysiopelotrichaceae in Enterobacteriaceae, bogati z rodovi Bacteroides spp., Clostridium spp., Bifidobacterium spp.

V debelem črevesu so najpogostejši prebivalci Bacteroideceae, Prevotellaceae, Rikenellaceae, Lachnospiraceae in Ruminococcaceae.

Ta razlika v družini bakterij v celotnem črevesju odraža fiziološke razlike, ki obstajajo po celotnem črevesju.

V tankem črevesju je rast bakterij omejena s koncentracijo kisika, prisotnostjo protimikrobnih peptidov in pH vrednostmi, v debelem črevesu pa je obremenitev bakterij večja.

Poleg tega v tankem črevesju obstaja bakterijska omejitev, da se prepreči konkurenca za absorpcijo hranil med mikroorganizmi in gostiteljem.

Najpomembnejši v blatu spadajo v domeno bakterij, čeprav obstajajo tudi predstavniki arheje (red Methanobacteriales) in evkariotov (red Saccharomycetales.)

Ustna mikrobiota

Ustna votlina in sosednji raztezki predstavljajo primerna območja bivanja za določene vrste mikroorganizmov, vključno z zobno površino, površino jezika in drugimi keratiniziranimi in nekratiniranimi strukturami.

Temeljna sestavina ustne votline je slina. V enem mililitru te tekočine lahko najdemo do 100 milijonov bakterijskih celic. Od tega je bilo identificiranih približno 300 vrst, drugim 360 pa ni bila določena posebna taksonomska identiteta.

Filum, ki dominira v ustni votlini, je Firmicutes, sledijo mu Proteobacteria, Bacteroides, Actinobacteria, Spirochaetes in Fusobacteria.

Glede na raznolikost arheje je rod Methanobrevibacter že večkrat izoliran iz ustne votline.

Študije razkrivajo, da je prisotnost arhee povezana z razvojem parodontalnih bolezni. Tako vloga teh organizmov pri vzpostavljanju komenzalnih odnosov z gosti še ni jasna.

Prevladujoča gliva v ustni votlini spada v rod Candida. Tako kot vrste archaea so bile povezane z razvojem številnih bolezni. Drugi pogosti rodovi v votlini so: Cladosporium, Aureobasidium, Saccharomycetales, Aspergillus in Fusarium.

Nazadnje so najpogostejši virusi v ustih herpesvirusi. Ocenjujejo, da jih ima v lasti 90% prebivalstva.

Urogenitalna mikrobiota

Ženski urogenitalni trakt

Mikrobi, ki živijo znotraj nožnice, so v dobri in uravnoteženi povezavi medsebojne vrste, ki ščitijo svojega gostitelja in izmenjujejo hranila v zameno za anoksično okolje, primerno za njihovo rast.

Pri ženskah v reproduktivni dobi vagina vsebuje velike količine mlečne kisline in drugih protimikrobnih snovi, ki omejujejo rast mikrobiote. To okolje se vzdržuje zaradi prisotnosti bakterij, ki proizvajajo mlečno kislino, zlasti Lactobacillus spp.

Pravzaprav so bakterije iz tega roda že od leta 1892 veljale za nepogrešljive prebivalce za zdravje nožnice.

Poleg laktobacila je za nožnico značilna prisotnost mikroorganizmov rodov: stafilokok, ureaplazma, korinebakterij, streptokok, peptostreptokokok, gardnerela, bakteroide, mikoplazma, enterokok, ešerihija, veillonella, glivica, bifidobandida.

Ko se ženske starajo in hormonske ravni nihajo, se mikrobiota spreminja.

Moški urogenitalni trakt

V primerjavi z ženskim urogenitalnim traktom je moška mikrobiota malo raziskana in je ne poznamo toliko podrobno.

Nekateri rodovi, o katerih so poročali v penisu, vključujejo Staphylococus epidermidis, Corynebacterium spp., Lactobacillus spp., Med drugimi.

Mikrobiota pljuč

Pljuča so bila za zanimanje za mikrobioto zelo zanimiva organa. Vendar pa na to temo obstajajo zelo omejene študije, skupaj s težavami pri odvzemu vzorcev. Čeprav so prej veljali za sterilna območja, je danes ta vizija spremenjena.

Ugotovljena je bila prisotnost rodov Streptococcus, v nekaterih vzorcih pa Haemophilus, Rothia, Prevotella, Veillonella in Fusobacterium.

Mikrobiota kože

Največji organ človeka je koža, ki je prekrita z veliko raznolikostjo mikroorganizmov in jih kolonizira od samega rojstva.

Ugotovljenih je bilo približno 200 bakterijskih rodov, ki veljajo za prebivalce kože. Večina teh vrst spada v tri phyla, in sicer: Actinobacteria, Firmicutes in Proteobacteria.

Sestava mikrobiote kože je tesno povezana s tipom kože, navadami in genetiko gostitelja, zaradi česar je izjemno spremenljiva.

Večina mikrobov se prehranjuje s kožnimi izločki, zato tvorijo zelo tesne odnose.

Lastnosti

Prebava in proizvodnja vitaminov

Mikrobiota izpolnjuje vrsto funkcij v človeškem telesu, poudarja svojo vlogo pri izboljšanju prebave.

Bakterije, ki živijo na koncu debelega črevesa, so povezane s cepitvijo polisaharidov, ki jih v tankem črevesju ni mogoče učinkovito presnavljati, kar poveča absorpcijo hranil.

Pokazalo se je tudi, da so različne bakterije sposobne proizvajati bistvene vitamine, ki jih bo gostitelj absorbiral. Primer tega je eden izmed organizmov, ki ga znanstveniki najbolje poznajo: E. coli.

Konkurenca in zaščita pred patogeni

Konkurenca je opredeljena kot antagonistična interakcija, ki vključuje dve ali več vrst, ki tekmujejo za skupni vir.

Spekter neškodljivih mikroorganizmov, ki jih hranimo v svojem telesu, je v nenehni konkurenci s patogeni in jih v večini primerov uspe izpodriniti - zahvaljujoč temu, kar v ekologiji poznamo kot načelo konkurenčne izključenosti.

Verjamejo, da vzpostavljajo prvo obrambno črto pred okužbo teh potencialnih patogenov.

Kako se mikrobiota preučuje?

Raziskava mikrobiote sega v čas Antonieja van Leewenhoeka, v začetku leta 1680. Ta raziskovalec je na primerjalni način preučeval različne mikroorganizme, ki so naselili ustno območje in v blatu, pri čemer so opazili pomembne razlike na obeh območjih.

Razlike so presegale področje telesa, saj je ta raziskovalec v svojo eksperimentalno zasnovo vključil tudi primerjave med zdravimi in bolnimi posamezniki. Na ta način mu je uspelo pokazati pomen mikroorganizmov za zdravje ljudi.

V preteklosti je raziskava mikrobiote vključevala vlaganje časa in energije v pridelavo več rastlin.

Trenutno je bila ta metodologija nadomeščena z molekularnim pristopom, ki omogoča analizo genske sekvence mikroorganizmov (na splošno je uporabljen molekularni marker gen za 16S in 18S ribosomsko RNA.)

Z analizo teh zaporedij lahko takson (evkariote, bakterije ali arheje) dodelimo različnim taksonomskim nivojem, dokler ne dosežemo vrste.

Izraz metagenomika se je prvotno uporabljal za karakterizacijo celotne DNK, danes pa se natančneje uporablja za proučevanje genetskih markerjev, kot je gen 16S ribosomalne DNA.

Kaj se zgodi, ko pride do neravnovesja v mikrobioti?

Čeprav ni jasnih in natančnih orisov vseh organizmov, ki naseljujejo človeško telo, je znano, da sprememba njihove številčnosti in sestave vpliva na zdravje, od prebavnih motenj do razvoja tesnobnega vedenja.

Trenutno se pri bolnikih z nekaterimi motnjami upravlja zdravljenje, osredotočeno na ponovno vzpostavitev zdrave mikrobiote.

Reference

1. Donaldson, GP, Lee, SM, & Mazmanian, SK (2016). Biogeografija črevesja bakterijske mikrobiote. Narava pregledov. Mikrobiologija, 14 (1), 20–32.
2. Lloyd-Price, J., Abu-Ali, G., & Huttenhower, C. (2016). Zdrav človeški mikrobiom. Genomsko zdravilo, 8 (1), 51.
3. Marchesi, JR (ur.). (2014). Človeška mikrobiota in mikrobiom. CABI.
4. Marchesi, JR, & Ravel, J. (2015). Besednjak raziskav mikrobiomov: predlog. Mikrobiom, 3, 31.
5. Mimee, M., Citorik, RJ, & Lu, TK (2016). Terapijo z mikrobiomi - napredek in izzivi. Napredni pregledi zdravil, 105 (Pt A), 44–54.
6. Mohajeri, MH, Brummer, R., Rastall, RA, Weersma, RK, Harmsen, H., Faas, M., & Eggersdorfer, M. (2018). Vloga mikrobioma za zdravje ljudi: od osnovnih znanosti do kliničnih aplikacij. Evropska revija o prehrani, 57 (Suppl 1), 1–14.
7. Thursby, E., & Juge, N. (2017). Uvod v mikrobioto človeškega črevesja. Biochemical journal, 474 (11), 1823–1836.
8. Ursell, LK, Metcalf, JL, Parfrey, LW, & Knight, R. (2012). Določitev človeškega mikrobioma. Pregledi prehrane, 70 Suppl 1 (Suppl 1), S38 - S44.