Mikrobiom - hvad er det, og hvad er dets funktioner?

Mikrobiomet er en type "organ", som er blevet glemt i mange år af moderne medicin. Men i over et dusin år er der gennemført en masse forskning takket være udviklingen af ​​biomedicinske videnskaber, hvis resultater viser, at mikrobiomet er mere end bare en gruppe mikroorganismer, der bebor vores krop. Hvad er mikrobiomet? Hvorfor er det så vigtigt for vores helbred? Hvordan tager man sig af det?

Indholdsfortegnelse

1. Mikrobiome, mikrobiota eller mikroflora?
2. Mikrobiomet - hvad består det af?
3. Mikrobiomet - hvad er dets funktioner?
4. Mikrobiomet - hvad påvirker det?
5. Mikrobiomer og civilisationssygdomme
6. Mikrobiom og fedme
7. Mikrobiomet og nervesystemet
8. Microbiome - Hvordan plejer man det?

Mikrobiomet (mikrobiota, mikroflora) er en gruppe af mikroorganismer, der er karakteristiske for et givet naturligt habitat. Som et habitat skal vi ikke kun forstå havet eller jorden, men også organismen hos mennesker og andre dyr. Derfor ud over mikrobiomet i havene og jorden skelner vi mellem tarm, hud, kønsorganer, øre og oral mikrobiom.

Sammensætningen af ​​mikrobiomet varierer afhængigt af det habitat, det har. I øjeblikket udføres den mest forskning på de mest talrige mikrobiomer i vores krop, dvs. fordøjelseskanalen.

Mikrobiome, mikrobiota eller mikroflora?

Udtrykket "mikrobiom" blev først brugt i 2001 af nobelpristageren Joshua Lederberg, der brugte det til at beskrive genomet af alle mikrober, der befolker menneskekroppen. Derfor bruges udtrykket oftere i denne forstand.

Når vi taler om indsamling af alle mikroorganismer som celler, skal udtrykket "mikrobiota" bruges.

Til gengæld er udtrykket "mikroflora" et gammelt udtryk, der bruges sjældnere, og det går tilbage til det tidspunkt, hvor de fleste mikroorganismer blev klassificeret i planteriget (udtrykket "flora" beskriver den samlede planteart, der findes i et givet område).

Mikrobiomet - hvad består det af?

Mikrobiomet består af bakterier, gær, svampe, protozoer, vira og arkæer. Husk at de ikke altid skal være "venlige" over for deres vært. Mikrobiotaen kan også omfatte mikroorganismer, der er potentielt patogene for mennesker, f.eks. Escherichia Coli.

På grund af mikroorganismernes enorme værdi fortjener gastrointestinalt mikrobiom særlig opmærksomhed, som hovedsageligt består af bakterier fra 4 undergrupper:

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

Hos raske mennesker er individuelle sektioner i fordøjelseskanalen karakteriseret ved en variabel mangfoldighed af mikroorganismer. Maven og tolvfingertarmen er praktisk talt sterile, da den sure pH i mavesaft skaber et ugunstigt miljø for de fleste mikroorganismer. I tyndtarmen er antallet større, der spænder fra 10.000 til 100.000 i 1 gram madindhold.

Acidofile bakterier af slægten dominerer her Lactobacillus og Streptococcus. Det største antal mikroorganismer er i tyktarmen, og det er endda en billion celler i 1 gram madindhold! Langt de fleste er iltintolerante mikroorganismer (anaerober) såsom bakterier af slægten Bifidobacterium om Clostridium.

Det anslås, at der er ti gange flere mikroorganismer i fordøjelseskanalen end celler i menneskekroppen (ca. 100 billioner celler, der vejer ca. 2 kg), og antallet af gener i dem er 3,3 millioner. Til sammenligning er det menneskelige genom kun 21.000 gener.

Bakterier, der befinder sig i fordøjelseskanalen, kan opdeles i henhold til de funktioner, de spiller i kroppen:

• proteolytiske bakterier (også kendt som putrefaktive) er potentielt patogene bakterier, hvis overvækst i tarmen kan påvirke kroppen negativt; de inkluderer blandt andre bakterier af slægten Klebsiella, Enterobacter, Serratia, Citrobacter, Pseudomonas
• beskyttende (probiotiske) bakterier er bakterier, der hæmmer væksten af ​​patogene mikroorganismer, forsegler tarmepitelet og producerer næringsstoffer til tarmepitelet; de inkluderer blandt andre bakterier af slægten Lactobacillus og Bifidobacterium
• immunstimulerende bakterier stimulerer cellerne i immunsystemet, reducerer den inflammatoriske respons og stimulerer produktionen af ​​IgA-antistoffer gennem slimhinden; de inkluderer blandt andre bakterier af slægten Enterococcus og Escherichia coli. Sidstnævnte er også potentielt patogen under ugunstige forhold

Mikrobiomet - hvad er dets funktioner?

Tarmmikroorganismerne kan metabolisere madstoffer - kulhydrater, proteiner, fedtstoffer og dem, der er direkte afledt af mennesker, såsom døde celler og slim. Mikrobiomet bruger dem til at understøtte grundlæggende livsaktiviteter.

Derfor kan mikrobiotas funktioner sammenlignes med en type bioreaktor, der producerer utallige mængder bioaktive stoffer under fermenteringsprocessen. Mængden og arten af ​​disse stoffer afhænger stort set af den måde, vi spiser på.

Ud over at støtte fordøjelsesprocesser, tarmmikrobiomet:

• producerer B-vitaminer og vitamin K.
• øger absorptionen af ​​mineraler som magnesium og calcium
• forhindrer kolonisering af tarmen af ​​patogene bakterier
• stimulerer modning af immunsystemets celler og understøtter dets arbejde
• beroliger inflammatoriske processer
• påvirker modning og differentiering af tarmepitelceller
• inaktiverer toksiner og kræftfremkaldende stoffer
• deltager i metabolismen af ​​kolesterol og bilirubin

Mikrobiomet - hvad påvirker det?

• gener

Mens sammensætningen af ​​tarmmikrobiomet primært er påvirket af miljøfaktorer, påvirker værtsgenotypen også mikrobiomet i mindre grad. Et eksempel på en sådan sammenhæng er varianter af FUT2-genet, der koder for enzymet fucosyltransferase 2, ansvarlig bl.a. til dannelse af antigener forbundet med blodgrupper.

Mennesker med en ugunstig variant af FUT2-genet producerer ikke visse oligosaccharider, hvis mangel disponerer dem for mangel på beskyttende bakterier i slægten Bifidobacterium. Omkring 20% ​​af europæerne har en ugunstig variant af dette gen.

• alder og leveringsmetode

Før fødslen i livmoderen er vores fordøjelseskanal steril. Under naturlig fødsel befolkes mave-tarmkanalen af ​​moderens vaginale mikrobiom. Under amning med mælk overføres præbiotiske stoffer (humane oligosaccharider) til babyen, som stimulerer væksten af ​​gavnlige bakterier såsom Bifidobacterium.

Kunstigt fodrede babyer kan have færre af disse bakterier. Det er vist, at fødsel og fodringsmetoden kan være afgørende for den korrekte udvikling af mikrobiomet og udviklingen af ​​f.eks. Allergier. Der er observeret signifikante forskelle i mikrobiomets sammensætning hos naturligt fødte spædbørn sammenlignet med dem, der blev leveret ved kejsersnit.

Efter amningens afslutning og introduktionen af ​​faste fødevarer ligner tarmmikrobiomets gradvist sammensætning af en voksen. I en alder af omkring 15 år bliver han relativt stabil (hvis personen er sund og fører en korrekt livsstil).

Den næste fase af menneskeliv, når der observeres en ændring i tarmmikrobiomet, er perioden efter omkring 65 år. Hos ældre er der et fald i antallet af beskyttende bakterier i slægten Bifidobacterium og en stigning i antallet af potentielt patogene bakterier, såsom Clostridium.

Formindske Bifidobacterium, som reducerer betændelse i tarmslimhinden, kan være en af ​​de faktorer, der forværrer aldersrelaterede sygdomsprocesser. Hvorfor sker dette? I vid udstrækning er dette en konsekvens af det faktum, at vores krop bliver mindre effektiv med alderen, dvs. tændernes tilstand forringes, mængden af ​​spyt udskilles og effektiviteten af ​​organer, fx bugspytkirtlen, falder.

• Kost

Kost er en af ​​de mest påvirkende faktorer i sammensætningen af ​​tarmmikrobiomet. Hvis vi forsyner vores mikrobiom med den rigtige mængde komplekse kulhydrater, vil mikroorganismer producere stoffer såsom kortkædede fedtsyrer (SCFA), fx butyrat eller mælkesyre, som har en gavnlig virkning på kroppen, herunder ved at dæmpe inflammatoriske reaktioner.

Det anslås, at 10-20% af forbrugte kulhydrater er modstandsdygtige over for fordøjelse af humane tarmenzymer. Disse er ikke-fordøjelige kulhydrater, såsom resistent stivelse og ikke-stivelse polysaccharider (fx pektiner og cellulose), som er ideelle "næringsstoffer" til mikrobiomet.

På den anden side, hvis vores diæt indeholder et overskud af forarbejdede fødevarer, enkle sukkerarter, mættede fedtstoffer og animalsk protein, vil mikroorganismerne begynde at producere skadelige stoffer såsom biogene aminer (fx tyramin), skatol, indol eller ammoniak. Disse stoffer kan beskadige tarmepitelcellerne, inducere betændelse og føre til forstyrrelser i permeabiliteten af ​​tarmbarrieren.

En undersøgelse blev udført, hvor sammensætningen af ​​tarmmikrobiomet hos børn, der bor i Italien og spiser i henhold til den vestlige diætmodel (rig på animalsk protein, fedt og enkle sukkerarter) blev sammenlignet med diætet hos børn, der bor i landdistrikterne Burkina Faso (rig på komplekse kulhydrater og lavt animalsk protein) . De viste, at sammensætningen af ​​mikrobiomet i begge grupper adskilte sig radikalt.

Hos børn fra Italien er gruppen af ​​bakterier, der er karakteristiske for overvægtige (Firmicutes), var der en overvækst af putrefaktive bakterier og et reduceret indhold af butyrat og anden SCFA i fæces. Dette er ikke fundet hos børn fra Burkina Faso. Dette viser, hvordan ukorrekte spisevaner påvirker forstyrrelsen i tarmmikrobiomet.

Diæter med lavt indhold af komplekse kulhydrater (fx opløselig fiber) reducerer tarmmikrobiomets mangfoldighed, især de beskyttende bakterier i slægten Bifidobacterium. Et eksempel på en sådan diæt er FODMAPs diæt og en ukorrekt afbalanceret glutenfri diæt.

Middelhavskosten er den mest gunstige i forskningen, fordi den ud over en stor mængde kostfibre indeholder polyphenoler. Nylige undersøgelser viser, at 90-95% af polyphenoler akkumuleres i tyktarmen, hvor de gennemgår forskellige biokemiske ændringer af tarmmikrobiomet.

• Psykologisk stress

Det er blevet vist i mus og menneskelige studier, at psykologisk stress reducerer antallet af beskyttende bakterier fra slægterne Lactobacillus og Bifidobacterium. Derudover stimulerer stress udvæksten af ​​potentielt patogene bakterier Escherichia Coli. Dette skyldes sandsynligvis udskillelsen af ​​stresshormonet kortisol.

Det har også vist sig, at polyphenoler, såsom resveratrol i druer eller catechiner i te, har en positiv effekt på sammensætningen af ​​tarmmikrobioten, der fungerer som præbiotika.

LÆS OGSÅ:

• PROBIOTIK - helbredende egenskaber, typer og kilder
• Gode ​​bakterier i kroppen: mikrober, der beskytter mod sygdom
• Hyppig vask forkorter levetiden? Ja, og der er tegn på det!

Mikrobiomer og civilisationssygdomme

Mikrobiomet sammenlignes ofte med et "organ", som er blevet glemt af moderne medicin. Forskning viser tydeligt, at mikrobiomet, ligesom ethvert andet organ, er i stand til at modtage og reagere på information fra miljøet - såsom ændringer i pH, tilstedeværelsen af ​​næringsstoffer, immunceller og hormoner. Dette system kaldes kvorum sensing og tillader molekylær dialog mellem mikrobiomet og humane celler og organer.

På grund af mikrobiomets indflydelse på flere niveauer på vores krop bør det ikke komme som nogen overraskelse, at kvalitative og kvantitative lidelser i mikrobomen, kaldet tarmdysbiose, kan påvirke dannelsen af ​​mange civilisationssygdomme, såsom:

• fedme
• diabetes
• autoimmune sygdomme
• allergier
• depressive lidelser
• autisme
• Alzheimers sygdom

Et gennembrud i forskningen om forholdet mellem mikrobiomet og menneskers sundhed var projektet "Human Microbiome Project", der blev igangsat i 2007 af American National Institute of Health. Det bruger de mest moderne metoder til molekylærbiologi, som gjorde det muligt at bestemme forskellene i sammensætningen af ​​det humane mikrobiom afhængigt af breddegrad, genotype, alder og diæt.

Mikrobiom og fedme

De første undersøgelser, der pegede på forholdet mellem tarmmikrobiomet og fedme, blev udført hos mus. Det blev bemærket, at overvægtige mus - sammenlignet med magre mus - har forstyrret proportionerne mellem bakterier fra gruppen Firmicutes (for meget) i Bacteroides (ikke nok).

Det menes i øjeblikket, at tarmmikrobiomet kan påvirke udviklingen af ​​fedme gennem mindst tre mekanismer:

• ved at producere yderligere kilokalorier (4-10% af den energi, der opnås fra mad, genereres af mikrobiomet, det er ca. 80-200 kcal / dag)
• inducerer lavt niveau betændelse (såkaldt metabolisk endotoksikæmi, som kan forårsage insulinresistens)
• regulering af sult- og mæthedscentret (mikrobiomet påvirker blandt andet udskillelsen af ​​glucagon-lignende peptid-1 og peptid YY og tidspunktet for tarmtransit)

Mikrobiomet og nervesystemet

Eksperimentelle undersøgelser hos mus har vist, at tarmmikrobiomet påvirker nervesystemets udvikling, stressrespons og adfærd. Flere og flere undersøgelser indikerer også et direkte forhold mellem tarmmikrobiomet og depressive lidelser.

I denne sammenhæng er den såkaldte tarmhjerneaksen og vagusnerven, som er ansvarlige for at transmittere signaler fra tarmen til hjernen.

Andre mekanismer, hvormed mikroorganismer kan påvirke vores opførsel, er deres deltagelse i metabolismen af ​​tryptophan (det er en forløber for syntesen af ​​"lykkehormonet" - serotonin) eller direkte gennem syntesen af ​​neurotransmittere, fx bakterier af slægten Escherichia og Enterococcus kan producere serotonin og af slægten Lactobacillus GABA (en neurotransmitter, der er ansvarlig for at berolige og slappe af).

Derudover indikerer forskning, at tarmmikrobiomet deltager i udviklingen af ​​lidelser som:

• autisme
• skizofreni
• ADHD
• maniodepressiv

Værd at vide

SIBO, eller bakteriel overvækst af tyndtarmen, er en type tarmdysbiose, der involverer overdreven vækst af bakterier i tyndtarmen, der er karakteristiske for tyktarmen.

SIBO er årsagen til fordøjelses- og absorptionsforstyrrelser. Det eksisterer sammen med mange sygdomme, såsom:

• irritabel tarmsyndrom (84%)
• cøliaki (66%)
• gastroøsofageal reflukssygdom (50%)
• hypothyroidisme (54%)
• pancreatitis (35%)

Årsagerne til SIBO kan være:

• tarmmotilitetsforstyrrelser
• antacida
• mave sygdomme
• fordøjelsesenzymmangel
• alderdom
• antibiotikabehandling

Mikrobiomet - hvordan skal man passe på det?

• spis grøntsager og frugter rig på polyfenoler (blåbær, blåbær, hindbær) og præbiotiske stoffer, der er "næring" til tarmmikrober (bælgfrugter, citrusfrugter, jordskokk, porre, løg, asparges, bananer)
• spis komplekse kulhydrater såsom brun ris, havreklid og havreklid, der indeholder opløselig fiber, der stimulerer produktionen af ​​butyrat
• spis fedt af god kvalitet, for eksempel i olivenolie
• drik grøn te, da den indeholder polyphenoler som catechiner
• øge forbruget af syltede grøntsager, fx kål, agurker, rødbeder og mejeriprodukter, fx yoghurt, kefir, da de er en kilde til probiotiske mikroorganismer
• undgå store mængder alkohol, og hvis du allerede spiser det, skal du vælge rødvin, der indeholder polyphenoler som resveratrol
• Fjern forarbejdet junkfood, sødede drikkevarer, kager og barer fra din kost, da de er en kilde til enkle sukkerarter og transfedtstoffer
• undgå psykologisk stress, og hvis dette er umuligt, brug afslapningsteknikker
• sørg for tilstrækkelig mængde søvn
• Træn regelmæssigt

Litteratur

1. Gałęcka M. og Szachta P. Kyberkompakt - vigtigheden af ​​moderne mikrobiologisk diagnostik i mave-tarmkanalen. Infektioner 5/2013.
2. De Filippo C. et al. Indflydelse af diæt i udformningen af ​​tarmmikrobiota afsløret ved en sammenlignende undersøgelse hos børn fra Europa og landdistrikterne i Afrika. Proc Natl Acad Sci USA. 2010, 17, 107 (33), 14691-6. online adgang
3. Tomás-Barberán F.A. et al. Interaktioner mellem tarmmikrobiota og polyphenoler i kosten og konsekvenser for menneskers sundhed. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2016, 19 (6), 471-476. online adgang
4. Wacklin P. et al. Sekretorgenotype (FUT2-gen) er stærkt forbundet med sammensætningen af ​​Bifidobakterier i den menneskelige tarm. PLoS One 2011, 6, e20113. online adgang
5. De Filippis F. et al. Overholdelse på højt niveau af en middelhavsk kost påvirker tarmmikrobiota og tilhørende metabolom til gavn. Tarm. 2016, 65 (11), 1812-1821. online adgang
6. Reddel S. et al. Virkningen af ​​lav-FODMAP'er, glutenfri og ketogen diæt på tarmmikrobiota-modulering under patologiske forhold. Næringsstoffer. 2019, 12, 11 (2), E373. online adgang
7. Wołkowicz T. et al. Mikrobiom i mave-tarmkanalen og dens dysbiose som en vigtig faktor, der påvirker den menneskelige krops sundhedstilstand. Med. Exp. Mikrobiol., 2014, 66: 223-235. online adgang
8. Ostrowska L. Indflydelse af tarmmikrobiota på metaboliske lidelser og fedme - internists og diætistens synspunkt.Gastroenterologia Kliniczna 2016, 8, 2, 62-73. online adgang
9. Gulas E. et al. Hvordan kan mikrobiologi påvirke psykiatrien? Forholdet mellem tarmfloraen og psykiske lidelser. Psykiatr. Halvt. 2018, 9, 1-17. online adgang

Om forfatteren

Karolina Karabin, MD, ph.d., molekylærbiolog, laboratoriediagnostiker, Cambridge Diagnostics Polska Uddannet som biolog med speciale i mikrobiologi og laboratoriediagnostiker med over 10 års erfaring i laboratoriearbejde. En kandidat fra College of Molecular Medicine og medlem af det polske selskab for human genetik. Leder af forskningsstipendier ved Laboratoriet for Molekylær Diagnostics ved Institut for Hæmatologi, Onkologi og Interne Sygdomme ved det medicinske universitet i Warszawa. Hun forsvarede titlen som læge inden for medicinsk videnskab inden for medicinsk biologi ved det 1. fakultet for medicin ved det medicinske universitet i Warszawa. Forfatter til mange videnskabelige og populærvidenskabelige arbejder inden for laboratoriediagnostik, molekylærbiologi og ernæring. På daglig basis, som specialist inden for laboratoriediagnostik, driver han den materielle afdeling hos Cambridge Diagnostics Polska og samarbejder med et team af ernæringseksperter på CD Dietary Clinic. Han deler sin praktiske viden om diagnostik og diætterapi af sygdomme med specialister på konferencer, kurser og i magasiner og hjemmesider. Hun er især interesseret i indflydelsen af ​​moderne livsstil på molekylære processer i kroppen.

Læs flere artikler af denne forfatter