Mikrobiomi - mikä se on ja mitkä ovat sen toiminnot?

Mikrobiomi on eräänlainen "elin", jonka nykyaikainen lääketiede on unohtanut monien vuosien ajan. Biolääketieteen kehityksen ansiosta on kuitenkin jo tusinan vuoden ajan tehty paljon tutkimusta, jonka tulokset osoittavat, että mikrobiomi on muutakin kuin vain ryhmä kehoa asuttavia mikro-organismeja. Mikä on mikrobiomi? Miksi se on niin tärkeä terveydellemme? Kuinka hoitaa se?

Sisällysluettelo

1. Mikrobiomi, mikrobiota tai mikrofloora?
2. Mikrobiomi - mistä se koostuu?
3. Mikrobiomi - mitkä ovat sen toiminnot?
4. Mikrobiomi - mikä siihen vaikuttaa?
5. Mikrobiomi ja sivilisaatiotaudit
6. Mikrobiomi ja liikalihavuus
7. Mikrobiomi ja hermosto
8. Mikrobiomi - miten hoitaa sitä?

Mikrobiomi (mikrobiota, mikrofloora) on ryhmä mikro-organismeja, jotka ovat ominaisia ​​tietylle luontotyypille. Elinympäristönä meidän tulisi ymmärtää paitsi meri tai maaperä myös ihmisten ja muiden eläinten organismi. Siksi merien ja maaperän mikrobiomin lisäksi erotellaan suoliston, ihon, sukuelinten, korvan ja suun mikrobiomi.

Mikrobiomin koostumus vaihtelee sen elinympäristön mukaan. Tällä hetkellä eniten tutkimusta tehdään kehomme lukuisimmasta mikrobista eli ruoansulatuskanavasta.

Mikrobiomi, mikrobiota tai mikrofloora?

Termiä "mikrobiomi" käytti ensimmäisen kerran vuonna 2001 Nobel-palkittu Joshua Lederberg, joka käytti sitä kuvaamaan kaikkien ihmiskehossa asuvien mikrobien genomijoukkoa. Siksi termiä käytetään useammin tässä mielessä.

Kun puhumme kaikkien mikro-organismien keräämisestä soluina, tulisi käyttää termiä "mikrobiota".

Puolestaan ​​termi "mikrofloora" on vanha termi, jota käytetään harvemmin, ja se juontaa juurensa aikaan, jolloin suurin osa mikro-organismeista luokiteltiin kasvikuntaan (termi "flora" kuvaa tietyllä alueella esiintyvien kasvilajien kokonaisuutta).

Mikrobiomi - mistä se koostuu?

Mikrobiomi koostuu bakteereista, hiivoista, sienistä, alkueläimistä, viruksista ja arkeista. Muista, että heidän ei tarvitse aina olla "ystävällisiä" isäntäänsä kohtaan. Mikrobiota voi sisältää myös ihmisille mahdollisesti patogeenisiä mikro-organismeja, esim. Escherichia Coli.

Mikro-organismien valtavuuden vuoksi ruoansulatuskanavan mikrobiomi ansaitsee erityistä huomiota, joka koostuu pääasiassa bakteereista 4 alaryhmästä:

• Yritysyritykset (64%)
• Bacteroides (23%)
• Proteobakteerit (8%)
• Aktinobakteerit (3%)

Terveillä ihmisillä ruoansulatuskanavan yksittäisille osille on ominaista vaihteleva mikro-organismien monimuotoisuus. Vatsa ja pohjukaissuoli ovat käytännössä steriilejä, koska mahahapon happama pH luo epäsuotuisan ympäristön useimmille mikro-organismeille. Ohutsuolessa niiden määrä on suurempi, vaihdellen 10000: sta 100000: een 1 grammassa ruokaa.

Suvun acidofiiliset bakteerit ovat hallitsevia tässä Lactobacillus ja Streptococcus. Eniten mikro-organismeja on paksusuolessa ja se on jopa biljoona soluja 1 grammassa ruokaa! Suurin osa on happea sietämättömiä mikro-organismeja (anaerobeja), kuten suvun bakteereja Bifidobacterium onko Clostridium.

Ruoansulatuskanavassa on arvioitu olevan 10 kertaa enemmän mikro-organismeja kuin ihmiskehon soluissa (noin 100 biljoonaa solua, joiden paino on noin 2 kg), ja geenien määrä niissä on 3,3 miljoonaa. Vertailun vuoksi ihmisen genomi on vain 21 000 geeniä.

Ruoansulatuskanavassa elävät bakteerit voidaan jakaa niiden toimintojen mukaan, joita niillä on kehossa:

• proteolyyttiset bakteerit (tunnetaan myös nimellä mädäntyvät) ovat mahdollisesti patogeenisiä bakteereja, joiden suoliston liikakasvu voi vaikuttaa haitallisesti kehoon; ne sisältävät muun muassa suvun bakteerit Klebsiella, Enterobakteeri, Serratia, Citrobacter, Pseudomonas
• suojaavat (probioottiset) bakteerit ovat bakteereja, jotka estävät patogeenisten mikro-organismien kasvua, sulkevat suoliston epiteelin ja tuottavat ravinteita suolen epiteelille; ne sisältävät muun muassa suvun bakteerit Lactobacillus ja Bifidobacterium
• immunostimuloivat bakteerit stimuloivat immuunijärjestelmän soluja, vähentävät tulehdusreaktiota ja stimuloivat IgA-vasta-aineiden tuotantoa limakalvon läpi; ne sisältävät muun muassa suvun bakteerit Enterococcus ja Escherichia coli. Jälkimmäinen on myös mahdollisesti patogeeninen epäsuotuisissa olosuhteissa

Mikrobiomi - mitkä ovat sen toiminnot?

Suoliston mikro-organismit voivat metaboloida ravintoaineita - hiilihydraatteja, proteiineja, rasvoja ja suoraan ihmisistä peräisin olevia aineita, kuten kuolleita soluja ja limaa. Mikrobiomi käyttää niitä tukemaan elämän perustoimintaa.

Siksi mikrobiotan toimintoja voidaan verrata tietyntyyppiseen bioreaktoriin, joka tuottaa lukemattomia määriä bioaktiivisia aineita käymisprosessin aikana. Näiden aineiden määrä ja luonne riippuvat suurelta osin ruokavaliosta.

Ruoansulatuskanavan tukemisen lisäksi suoliston mikrobiomi:

• tuottaa B-vitamiineja ja K-vitamiinia
• lisää mineraalien, kuten magnesiumin ja kalsiumin, imeytymistä
• estää patogeenisten bakteerien aiheuttaman suoliston kolonisaation
• stimuloi immuunijärjestelmän solujen kypsymistä ja tukee sen työtä
• rauhoittaa tulehdusprosesseja
• vaikuttaa suoliston epiteelisolujen kypsymiseen ja erilaistumiseen
• inaktivoi toksiinit ja syöpää aiheuttavat aineet
• osallistuu kolesterolin ja bilirubiinin metaboliaan

Mikrobiomi - mikä siihen vaikuttaa?

• geenit

Suolen mikrobiomin koostumukseen vaikuttavat ensisijaisesti ympäristötekijät, mutta isäntätyyppinen genotyyppi vaikuttaa myös mikrobiomiin vähemmän. Esimerkki tällaisesta suhteesta ovat fukosyylitransferaasi 2 -entsyymiä koodaavan FUT2-geenin muunnokset, jotka ovat vastuussa muun muassa veriryhmiin liittyvien antigeenien muodostamiseksi.

Ihmiset, joilla on epäsuotuisa muunnos FUT2-geenistä, eivät tuota tiettyjä oligosakkarideja, joiden puute altistaa heidät suvun suojaavien bakteerien puutteelle Bifidobacterium. Noin 20 prosentilla eurooppalaisista on epäsuotuisa muunnos tästä geenistä.

• ikä ja toimitustapa

Ennen synnyttämistä kohdussa ruoansulatuskanava on steriili. Luonnollisen syntymän aikana ruoansulatuskanavassa on äidin emättimen mikrobiomi. Sitten imetyksen aikana maidolla prebioottiset aineet (ihmisen oligosakkaridit) siirtyvät vauvalle, mikä stimuloi hyödyllisten bakteerien, kuten Bifidobacterium.

Keinotekoisesti ruokituilla vauvoilla voi olla vähemmän näitä bakteereja. On osoitettu, että synnytys ja ruokintatapa voivat olla ratkaisevia mikrobiomin kunnolliselle kehitykselle ja esim. Allergioiden kehittymiselle. Luonnollisesti syntyneillä lapsilla on havaittu merkittäviä eroja mikrobiomin koostumuksessa verrattuna keisarileikkauksella annettuihin.

Rintaruokinnan päättymisen ja kiinteiden elintarvikkeiden käytön jälkeen suolen mikrobiomin koostumus muistuttaa vähitellen aikuisen koostumusta. Noin 15-vuotiaana hänestä tulee suhteellisen vakaa (jos henkilö on terve ja noudattaa oikeaa elämäntapaa).

Ihmisen seuraava vaihe, kun suoliston mikrobiomin koostumuksessa havaitaan muutos, on noin 65-vuotiaiden jälkeinen aika. Iäkkäillä suvun suojaavien bakteerien määrä vähenee Bifidobacterium ja mahdollisesti patogeenisten bakteerien, kuten Clostridium.

Vähennä Bifidobacterium, jotka vähentävät suoliston limakalvon tulehdusta, voivat olla yksi tekijöistä, jotka pahentavat ikään liittyviä sairausprosesseja. Miksi tämä tapahtuu? Tämä on suurelta osin seurausta siitä, että kehomme tulee vähemmän tehokkaaksi iän myötä, ts. Hampaiden kunto heikkenee, erittyvän syljen määrä ja elinten, esim. Haiman, tehokkuus vähenevät.

• Ruokavalio

Ruokavalio on yksi vaikuttavimmista tekijöistä suolen mikrobiomin koostumuksessa. Jos toimitamme mikrobiomillemme oikean määrän monimutkaisia ​​hiilihydraatteja, mikro-organismit tuottavat aineita, kuten lyhytketjuisia rasvahappoja (SCFA), esim. Butyraattia tai maitohappoa, joilla on suotuisa vaikutus kehoon, mukaan lukien vaimentamalla tulehdusvasteita.

On arvioitu, että 10-20% kulutetuista hiilihydraateista on vastustuskykyisiä ihmisen suoliston entsyymien pilkkomiseen. Nämä ovat sulamattomia hiilihydraatteja, kuten resistentti tärkkelys ja ei-tärkkelyspolysakkaridit (esim. Pektiinit ja selluloosa), jotka ovat ihanteellisia "ravintoaineita" mikrobiomille.

Toisaalta, jos ruokavaliossamme on liikaa jalostettuja elintarvikkeita, yksinkertaisia ​​sokereita, tyydyttyneitä rasvoja ja eläinproteiineja, mikro-organismit alkavat tuottaa haitallisia aineita, kuten biogeenisiä amiineja (esim. Tyramiini), skatolia, indolia tai ammoniakkia. Nämä aineet voivat vahingoittaa suoliston epiteelisoluja, aiheuttaa tulehdusta ja johtaa suoliston esteen läpäisevyyden häiriöihin.

Suoritettiin tutkimus, jossa verrattiin Italiassa elävien ja länsimaisen ruokavalion mallin mukaan syövien lasten suoliston mikrobiomin koostumusta (runsaasti eläinproteiineja, rasvoja ja yksinkertaisia ​​sokereita) Burkina Fason maaseudulla asuvien lasten ruokavalioon (runsaasti kompleksihiilihydraatteja ja vähän eläinproteiinia) . Ne osoittivat, että mikrobiomin koostumus molemmissa ryhmissä oli diametraalisesti erilainen.

Italialaisilla lapsilla lihaville ihmisille tyypillinen bakteeriryhmä (Yritysyritykset), mädäntyvien bakteerien kasvu oli lisääntynyt, ja ulosteista löytyi vähentynyttä butyraatin ja muun SCFA: n pitoisuutta. Tätä ei ole löydetty Burkina Fason lapsilta. Tämä osoittaa, kuinka väärät ruokailutottumukset vaikuttavat suoliston mikrobiomin häiriöihin.

Ruokavaliot, joissa on vähän monimutkaisia ​​hiilihydraatteja (esim. Liukoista kuitua), vähentävät suolen mikrobiomin monimuotoisuutta, etenkin suvun suojaavia bakteereja Bifidobacterium. Esimerkki tällaisesta ruokavaliosta on FODMAP-ruokavalio ja väärin tasapainotettu gluteeniton ruokavalio.

Välimeren ruokavalio on tutkimuksessa suotuisin, koska se sisältää suuren määrän ravintokuitua lisäksi polyfenoleja. Kuten tuoreet tutkimukset osoittavat, 90-95% polyfenoleista kerääntyy paksusuoleen, jossa suoliston mikrobiomi muuttaa ne läpi erilaisia ​​biokemiallisia muutoksia.

• Psykologinen stressi

Hiirillä ja ihmisillä tehdyissä tutkimuksissa on osoitettu, että psykologinen stressi vähentää sukujen suojaavien bakteerien määrää Lactobacillus ja Bifidobacterium. Lisäksi stressi stimuloi mahdollisesti patogeenisten bakteerien kasvua Escherichia Coli. Tämä johtuu todennäköisesti stressihormonin kortisolin eritystä.

On myös osoitettu, että polyfenoleilla, kuten viinirypäleissä olevalla resveratrolilla tai teessä olevilla katekiineilla, on positiivinen vaikutus suoliston mikrobin koostumukseen, mikä toimii prebiootteina.

LUE MYÖS:

• PROBIOTIIKKA - parantavat ominaisuudet, tyypit ja lähteet
• Hyvät bakteerit kehossa: mikrobit, jotka suojaavat tauteilta
• Usein pesu lyhentää elämää? Kyllä, ja siitä on todisteita!

Mikrobiomi ja sivilisaatiotaudit

Mikrobiomia verrataan usein "elimeen", jonka nykyaikainen lääketiede on unohtanut. Tutkimukset osoittavat selvästi, että mikrobiomi, kuten mikä tahansa muu elin, pystyy vastaanottamaan ja reagoimaan ympäristöstä tuleviin tietoihin - kuten pH-muutoksiin, ravinteiden, immuunisolujen ja hormonien läsnäoloon. Tätä järjestelmää kutsutaan koorumin havaitsemiseksi ja se mahdollistaa molekyylidialogin mikrobiomin ja ihmisen solujen ja elinten välillä.

Mikrobiomin monitasoisen vaikutuksen vuoksi kehoomme ei tule olla yllätys, että mikrobomin kvalitatiiviset ja kvantitatiiviset häiriöt, joita kutsutaan suoliston dysbioosiksi, voivat vaikuttaa monien sivilisaatiosairauksien, kuten:

• liikalihavuus
• diabetes
• autoimmuunisairaudet
• allergiat
• masennushäiriöt
• autismi
• Alzheimerin tauti

Mikrobiomin ja ihmisten terveyden välisen tutkimuksen läpimurto oli American National Institute of Healthin vuonna 2007 aloittama projekti "Human Microbiome Project". Siinä käytetään nykyaikaisimpia molekyylibiologian menetelmiä, joiden avulla määritettiin erot ihmisen mikrobiomin koostumuksessa leveysasteesta, genotyypistä, iästä ja ruokavaliosta riippuen.

Mikrobiomi ja liikalihavuus

Ensimmäiset tutkimukset, jotka osoittavat suoliston mikrobiomin suhdetta liikalihavuuteen, tehtiin hiirillä. Havaittiin, että liikalihavat hiiret ovat - laihiin hiiriin verrattuna - häirinneet suhteita ryhmän bakteerien välillä Yritysyritykset (liikaa) i Bacteroides (ei tarpeeksi).

Tällä hetkellä uskotaan, että suolen mikrobiomi voi vaikuttaa liikalihavuuden kehittymiseen vähintään kolmella mekanismilla:

• tuottamalla lisää kilokaloreita (mikrobiomi tuottaa 4-10% ruoasta saadusta energiasta, se on noin 80-200 kcal / päivä)
• indusoimalla matalan tason tulehdusta (ns. metabolinen endotoksikemia, joka voi aiheuttaa insuliiniresistenssin)
• nälän ja kylläisyyden keskuksen säätely (mikrobiomi vaikuttaa mm. glukagonin kaltaisen peptidin-1 ja peptidin YY eritykseen ja suoliston kulkemisen aikaan)

Mikrobiomi ja hermosto

Hiirillä tehdyt kokeelliset tutkimukset ovat osoittaneet, että suolen mikrobiomi vaikuttaa hermoston kehitykseen, stressivasteeseen ja käyttäytymiseen. Yhä useammat tutkimukset osoittavat myös suoran yhteyden suolen mikrobiomin ja masennushäiriöiden välillä.

Tässä yhteydessä ns suolisto-aivojen akseli ja vagus-hermo, jotka ovat vastuussa signaalien lähettämisestä suolesta aivoihin.

Muita mekanismeja, joilla mikro-organismit voivat vaikuttaa käyttäytymiseemme, on niiden osallistuminen tryptofaanin metaboliaan (se on "onnenhormonin" - serotoniinin synteesin edeltäjä) tai suoraan välittäjäaineiden, esim. Suvun bakteerien, synteesin kautta. Escherichia ja Enterococcus voi tuottaa serotoniinia ja sukua Lactobacillus GABA (välittäjäaine, joka on vastuussa rauhoittumisesta ja rentoutumisesta).

Lisäksi tutkimus osoittaa suolen mikrobiomin osallistumisen sellaisten häiriöiden kehittymiseen kuin:

• autismi
• skitsofrenia
• ADHD
• kaksisuuntainen mielialahäiriö

Tietämisen arvoinen

SIBO eli ohutsuolen bakteerien lisääntyminen on eräänlainen suoliston dysbioosi, johon liittyy paksusuolelle ominaisten bakteerien liiallinen kasvu ohutsuolessa.

SIBO on syy ruoansulatus- ja imeytymishäiriöihin. Sitä esiintyy samanaikaisesti monien sairauksien kanssa, kuten:

• ärtyvän suolen oireyhtymä (84%)
• keliakia (66%)
• maha-ruokatorven refluksitauti (50%)
• kilpirauhasen vajaatoiminta (54%)
• haimatulehdus (35%)

SIBO: n syyt voivat olla:

• suoliston liikkuvuushäiriöt
• antasidit
• mahasairaudet
• ruoansulatusentsyymien puutteet
• vanhuus
• antibioottihoito

Mikrobiomi - miten hoitaa sitä?

• syödä vihanneksia ja hedelmiä, joissa on runsaasti polyfenoleja (mustikoita, mustikoita, vadelmia) ja prebioottisia aineita, jotka ovat "ravintoa" suoliston mikro-organismeille (palkokasvit, sitrushedelmät, maapähkinä, purjo, sipulit, parsa, banaanit)
• syö monimutkaisia ​​hiilihydraatteja, kuten ruskea riisi, kauran leseet ja kauran leseet, jotka sisältävät liukoista kuitua, joka stimuloi butyraatin tuotantoa
• syödä laadukkaita rasvoja, esimerkiksi oliiviöljyssä
• juo vihreää teetä, koska se sisältää polyfenoleja, kuten katekiinit
• lisätä marinoitujen vihannesten, kuten kaali, kurkut, punajuuret ja maitotuotteet, kuten jogurtti, kefiiri, kulutusta, koska ne ovat probioottisten mikro-organismien lähde
• vältä suuria määriä alkoholia, ja jos jo käytät sitä, valitse punaviini, joka sisältää polyfenoleja, kuten resveratroli
• Poista ruokavaliosta jalostetut roskaruoat, makeutetut juomat, evästeet ja palkit, koska ne ovat yksinkertaisten sokereiden ja transrasvojen lähde
• välttää psykologista stressiä ja, jos tämä on mahdotonta, käytä rentoutumistekniikoita
• huolehdi riittävästä unen määrästä
• Harjoittele säännöllisesti

Kirjallisuus

1. Gałęcka M. ja Szachta P. Kyberkompakt - ruoansulatuskanavan nykyaikaisen mikrobiologisen diagnostiikan merkitys. Infektiot 5/2013.
2. De Filippo C. et ai.Ruokavalion vaikutus suoliston mikrobin muokkaamiseen paljastui vertailevassa tutkimuksessa Euroopasta ja Afrikan maaseudulta tulevilla lapsilla. Proc Natl Acad Sci USA. 2010, 17, 107 (33), 14691-6. online-yhteys
3. Tomás-Barberán F.A. et ai.Suolen mikrobiotan vuorovaikutukset ruokavalion polyfenolien kanssa ja seuraukset ihmisten terveydelle. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2016, 19 (6), 471-476. online-yhteys
4. Wacklin P. et ai.Sekretorin genotyyppi (FUT2-geeni) liittyy voimakkaasti ihmisen suolistossa olevien bifidobakteerien koostumukseen. PLoS One 2011, 6, e20113. online-yhteys
5. De Filippis F. et ai.Välimeren ruokavalion noudattaminen korkealla tasolla vaikuttaa suotuisasti suoliston mikrobiotaan ja siihen liittyvään metabolomiin. Gut. 2016, 65 (11), 1812-1821. online-yhteys
6. Reddel S. et ai.Pienen FODMAP: n, gluteenittomien ja ketogeenisten ruokavalioiden vaikutus suoliston mikrobiota-modulointiin patologisissa olosuhteissa. Ravinteet. 2019, 12, 11 (2), E373. online-yhteys
7. Wołkowicz T. et ai.Ruoansulatuskanavan mikrobiomi ja sen dysbioosi tärkeänä tekijänä, joka vaikuttaa ihmiskehon terveydentilaan. Med. Exp. Mikrobiol., 2014, 66: 223-235. online-yhteys
8. Ostrowska L.Suolen mikrobiotan vaikutus aineenvaihduntahäiriöihin ja liikalihavuuteen - internistin ja ravitsemusterapeutin näkökulma.Gastroenterologia Kliniczna 2016, 8, 2, 62-73. online-yhteys
9. Gulas E. et ai. Kuinka mikrobiologia voi vaikuttaa psykiatriaan? Suoliston kasviston ja mielenterveyden häiriöiden väliset suhteet. Psykiatri. Puoli. 2018, 9, 1--17. online-yhteys

Kirjailijasta

Karolina Karabin, tohtori, molekyylibiologi, laboratoriodiagnostiikka, Cambridge Diagnostics Polska Koulutettu biologiksi erikoistuneena mikrobiologiaan ja laboratoriodiagnostiikkana yli 10 vuoden kokemuksella laboratoriotyöstä. Valmistunut molekyylilääketieteen korkeakoulusta ja Puolan ihmisgenetiikan seuran jäsen. Tutkimusapurahojen johtaja Varsovan lääketieteellisen yliopiston hematologian, onkologian ja sisätautien laitoksen molekyylidiagnostiikan laboratoriossa. Hän puolusti lääketieteellisen tohtorin tutkintoa lääketieteellisen biologian alalta Varsovan lääketieteellisen yliopiston 1. lääketieteellisessä tiedekunnassa. Kirjoittaja monille tieteellisille ja suosituille tiedeille laboratoriodiagnostiikan, molekyylibiologian ja ravitsemuksen aloilla. Laboratoriodiagnostiikan asiantuntijana hän johtaa päivittäin Cambridge Diagnostics Polskan aineellista osastoa ja tekee yhteistyötä ruokavalion erikoisryhmän kanssa CD Dietary Clinicissa. Hän jakaa käytännön tietonsa sairauksien diagnostiikasta ja ruokavalion hoidosta asiantuntijoille konferensseissa, koulutuksissa sekä aikakauslehdissä ja verkkosivuilla. Häntä kiinnostaa erityisesti modernin elämäntavan vaikutus kehon molekyyliprosesseihin.

Lue lisää tämän kirjoittajan artikkeleita