Что такое микробиота кишечника и микробиом человека?
В человеческом теле обитают триллионы микробов или бактерий. Некоторые из них полезны, а некоторые вредны.
Для получения дополнительной подтвержденной исследованиями информации о микробиоме и его влиянии на ваше здоровье посетите наш специализированный центр.
Некоторые ученые подсчитали, что в организме в 10 раз больше микробных клеток, чем клеток человека, в то время как другие говорят, что соотношение может быть ближе к 1: 1.
Недавние научные достижения в области генетики означают, что люди знают гораздо больше о микробах в организме.
Многие страны вложили много средств в изучение взаимодействий внутри экосистемы человеческого тела и их значимости для здоровья и болезней.
Два термина «микробиота» и «микробиом» часто означают одно и то же и взаимозаменяемы. В этой статье мы расскажем о различиях между ними и о том, как они используются и проводятся исследованиями в современной медицине.
Факты о микробиоте кишечника
- Микробиота человека состоит из триллионов клеток, включая бактерии, вирусы и грибы.
- Самые большие популяции микробов обитают в кишечнике. Другие популярные места обитания включают кожу и гениталии.
- Микробные клетки и их генетический материал, микробиом, живут с людьми с рождения. Эти отношения жизненно важны для нормального здоровья.
- Микроорганизмы, живущие в желудочно-кишечном тракте, составляют около 4 фунтов биомассы. У каждого человека есть уникальное сочетание видов.
- Микробиота важна для питания, иммунитета и влияет на мозг и поведение.Это связано с рядом заболеваний, которые вызывают нарушение нормального баланса микробов.
Что такое микробиом человека?
Микробиота человека состоит из самых разных бактерий, вирусов, грибов и других одноклеточных животных, обитающих в организме.
Микробиом - это название, данное всем генам внутри этих микробных клеток.
Каждый человек содержит от 10 до 100 триллионов микробных клеток в симбиотических отношениях. Это приносит пользу как микробам, так и их хозяевам, пока организм находится в здоровом состоянии. Оценки различаются, но микробиота человека может составлять более 1000 различных видов микроорганизмов.
Существует множество проектов, пытающихся расшифровать человеческий геном путем секвенирования всех человеческих генов. Точно так же микробиом подвергся интенсивным усилиям по раскрытию всей своей генетической информации.
Следующее видео о человеческой экосистеме, созданное Учебным центром генетических наук Университета штата Юта в Солт-Лейк-Сити, поможет создать картину этих деликатных, но жизненно важных взаимоотношений.
Это хорошее введение в диапазон сред обитания различных типов микробов в организме, включая различия между сухой средой предплечья и влажной и масляной средой подмышечной впадины.
Микробы в организме настолько малы, что составляют от 2 до 3 процентов от общей массы человеческого тела, несмотря на то, что они превосходят количество клеток [S2].
В исследовании 2012 года, опубликованном в журнале Nature Консорциумом проекта микробиома человека, было обнаружено следующее:
- Образцы микробных сообществ рта и стула особенно разнообразны.
- Напротив, образцы из влагалища показывают особенно простые микробные сообщества.
Исследование продемонстрировало большое разнообразие микробиома человека у большой группы здоровых западных людей, но ставит вопросы для дальнейших исследований. Как популяции микробов внутри каждого из нас меняются на протяжении всей жизни, и являются ли модели колонизации полезными микробами такими же, как у болезнетворных микробов?
Что такое кишечная микробиота?
Микробиоту кишечника раньше называли микрофлорой кишечника.
Примерно в это же время, в 1996 году, доктор Родни Берг с факультета микробиологии и иммунологии Университета штата Луизиана написал о микробиоте кишечника, резюмируя ее «глубокое» значение.
«Местная микрофлора желудочно-кишечного тракта оказывает глубокое влияние на анатомическое, физиологическое и иммунологическое развитие хозяина», - написал доктор Берг в статье, опубликованной в журнале Trends in Microbiology.
В документе добавлено:
«Местная микрофлора стимулирует иммунную систему хозяина быстрее реагировать на воздействие патогенов и, за счет бактериального антагонизма, подавляет колонизацию желудочно-кишечного тракта явными экзогенными патогенами».
Эти симбиотические отношения приносят пользу людям, и присутствие этой нормальной флоры включает микроорганизмы, которые настолько присутствуют в окружающей среде, что их можно найти практически у всех животных из одной и той же среды обитания.
Однако эти местные микробы также включают вредные бактерии, которые могут преодолеть защитные силы организма, отделяющие их от жизненно важных систем и органов. Примеры включают
Таким образом, в кишечнике есть полезные бактерии, а есть вредные бактерии, которые могут проникать в более широкие системы и вызывать местные инфекции желудочно-кишечного тракта. Эти инфекции включают пищевое отравление и другие заболевания ЖКТ, которые приводят к диарее и рвоте.
Микробиота кишечника содержит более 3 миллионов генов, что делает ее в 150 раз более генетически разнообразной, чем человеческое тело.
Микробиота кишечника каждого человека уникальна. Это может в значительной степени способствовать тому, как человек борется с болезнями, переваривает пищу и даже его настроение и психологические процессы.
Почему важна микробиота человека?
Была обнаружена связь между кишечными микробами и сердечными заболеваниями
Микроорганизмы эволюционировали вместе с людьми и составляют неотъемлемую часть жизни, выполняя ряд жизненно важных функций.
Они связаны как с здоровьем, так и с болезнями, и исследования обнаружили связи между бактериальными популяциями, нормальными или нарушенными, и следующими заболеваниями:
- астма
- аутизм
- рак
- глютеновая болезнь
- колит
- сахарный диабет
- экзема
- сердечное заболевание
- недоедание
- рассеянный склероз
- ожирение
Микробиом человека влияет на следующие четыре основные области, важные для здоровья:
- питание
- иммунитет
- поведение
- болезнь
Питание
Кишечные микробы не только поглощают энергию из пищи, но и помогают человеку усваивать питательные вещества. Кишечные бактерии помогают нам расщеплять сложные молекулы, например, в мясе и овощах. Без помощи кишечных бактерий растительная клетчатка не переваривается.
Кишечные микробы также могут использовать свою метаболическую активность, влияя на тягу к еде и чувство сытости.
Разнообразие микробиоты связано с разнообразием рациона. Молодые люди, пробующие самые разные продукты, демонстрируют более разнообразную микробиоту кишечника, чем взрослые, которые придерживаются определенного режима питания.
Иммунитет
С момента рождения животное начинает строить свой микробиом. Люди приобретают свои первые микробы от входа в шейку матки по прибытии в мир.
Без этих первых микробных гостей не существовало бы адаптивного иммунитета. Это жизненно важный защитный механизм, который учится реагировать на микробы после встречи с ними. Это позволяет быстрее и эффективнее реагировать на болезнетворные организмы.
Грызуны, полностью очищенные от микроорганизмов, проявляют ряд патологических эффектов, среди которых слаборазвитая иммунная система.
Микробиота также связана с аутоиммунными состояниями и аллергиями, которые с большей вероятностью могут развиться, если воздействие микробов нарушено на ранней стадии.
Поведение
Микробиота может влиять на мозг, который также участвует в пищеварении. Некоторые даже называют микробиоту кишечника «вторым мозгом».
Небольшие молекулы, высвобождаемые деятельностью кишечных бактерий, вызывают реакцию нервов в желудочно-кишечном тракте.
Исследователи также наблюдали связь между микробиомом кишечника и психологическими расстройствами, такими как депрессия и расстройство аутистического спектра (РАС).
Болезнь
Популяции бактерий в желудочно-кишечной системе позволили получить представление о состояниях кишечника, включая воспалительные заболевания кишечника (ВЗК), такие как болезнь Крона и язвенный колит. Низкое микробное разнообразие в кишечнике связано с ВЗК, а также с ожирением и диабетом 2 типа.
Состояние микробиоты кишечника связано с метаболическим синдромом. Изменение диеты за счет включения пребиотиков, пробиотиков и других добавок снизило эти факторы риска.
Кишечные микробы и их генетика влияют на энергетический баланс, развитие мозга и когнитивные функции. Продолжаются исследования того, как именно это происходит и как эти отношения могут быть использованы на благо человека.
Нарушение микробиоты антибиотиками может привести к заболеваниям, в том числе к инфекциям, которые становятся устойчивыми к антибиотикам.
Микробиота также играет важную роль в противодействии чрезмерному росту в кишечнике популяций, занесенных извне, которые в противном случае могли бы вызвать заболевание - «хорошие» бактерии конкурируют с «плохими», а некоторые даже выделяют противовоспалительные соединения.
Новые открытия микробиома
Огромные инвестиции были вложены в исследования микробных популяций в организме и их генетики, изучающие связи со здоровьем и болезнями.
В 2007 году Национальные институты здравоохранения (NIH) запустили проект «Микробиом человека» - исследовательский проект, целью которого является определение видов микробов, которые влияют на людей и их связь со здоровьем, путем создания больших общедоступных наборов данных по результатам генетических исследований.
Большинство микроорганизмов, живущих в организме человека, находятся в пищеварительной системе, и именно здесь делаются самые новые открытия.
Последние разработки включают дальнейшее подтверждение способов введения нового штамма в существующую микробиоту с использованием доступности питательных веществ, не влияя на общий баланс и функцию микробиома. Это открывает возможности для лечения пробиотиками и новых методов анализа состава кишечной микробиоты.
Морские водоросли использовались для контроля микробиоты кишечника нескольких мышей в этом исследовании.
Также недавно было проведено исследование того, как потенциальные патогены извне вторгаются в организм и как они связаны с микробиотой кишечника. Это поможет определить способы ограничения вторжения потенциально вредных микробов и их болезнетворных эффектов.
Микробиота кишечника становится краеугольным камнем профилактической медицины.
