Mikrobioma nozīme cilvēka organismā. Kas ir zarnu mikrobioms un ko tas ietekmē? Vairāk bioloģiskās pārtikas uzturā

Kopš 70-80% imūnsistēma atrodas jūsu kuņģa-zarnu traktā zarnu trakts Ir vērts apsvērt iespēju optimizēt zarnu mikrobiomu, jo tas ilgtermiņā ietekmēs jūsu fizisko veselību un emocionālo labsajūtu. Būtisks pirmais solis ceļā uz līdzsvarotu zarnu floru ir izvairīšanās no cukura, īpaši cukura, kas atrodams pārstrādātos pārtikas produktos.

Arvien lielāka uzmanība tiek pievērsta zarnu veselībai, un pamatota iemesla dēļ 70–80% jūsu imūnās funkcijas atrodas kuņģa-zarnu traktā. Tas nozīmē, ka ir vērts rūpēties par zarnu mikrobioma optimizāciju, un tas ilgtermiņā ietekmēs fizisko veselību un emocionālo labsajūtu.

Probiotikas zarnu mikrobiomam

• Kā probiotikas var palīdzēt

Pirmais svarīgais solis ceļā uz līdzsvarotu zarnu floru ir izvairīšanās no cukura, īpaši cukura, kas atrodams pārstrādātos pārtikas produktos. Pēc tam varat sākt ēst raudzētu pārtiku, piemēram, kefīru, kimchi, natto, skābētus kāpostus un neapstrādātu organisko jogurtu.

Veselīgs uzturs, kas ietver prebiotisko pārtikas produktu patēriņu, pozitīvi ietekmē jūsu veselību, jo tas palīdz radīt optimālu vidi labvēlīgām zarnu baktērijām, vienlaikus samazinot patogēno vai slimību izraisošo baktēriju, sēnīšu un rauga sēnīšu skaitu.

Probiotiku vai uz baktērijām balstītu probiotisko piedevu lietošana var arī būt noderīga, jo īpaši antibiotiku terapijas laikā un pēc tās, jo tie veicina mikrobiomu atjaunošanos un veselību. Daudzi neapzinās, ka zarnu baktērijas var ietekmēt uzvedību un gēnu ekspresiju. Viņiem ir arī nozīme autisma, diabēta un aptaukošanās attīstībā.

Uzkrājošie zinātniskie pierādījumi joprojām liecina, ka liela daļa no organisma barības vielām ir veselību veicinošo baktēriju barošanai. To darot, jūs varat kontrolēt kaitīgos mikrobus, pārvaldīt savu svaru un pasargāt sevi no hroniskas slimības... Ņemot vērā tā nozīmi jūsu vispārējai veselībai, ir pienācis laiks "uzticēties savām zarnām!"

Pētījumi liecina, ka jūsu ķermeņa mikrobiomu veido aptuveni 1 triljons baktēriju. Tomēr ir daudz vairāk, jo katrai baktērijai ir vismaz 10 vīrusi un sēnītes, kas dzīvo jūsu ķermenī vai iekšpusē, kas palīdz nodrošināt dzīvībai svarīgas funkcijas, kas bez tām nebūtu iespējamas. Jūsu mikrobioms veidojas agrīnā vecumā.

Turklāt, ja esat piedzimis ar maksts dzemdībām, jūs, ejot cauri dzemdību kanālam, klāja mātes mikrobi. Vēl vairāk baktēriju tiek nodotas mātes pienā, jo tam ir daudz zarnu barojošu īpašību.

Dzīves sākumā jūsu ģimene, uzturs un vides iedarbība palīdzēja veidot jūsu mikrobiomu tā, lai tas arī turpmāk ietekmētu jūsu veselību visas dzīves garumā. Jūsu mikrobiomu veido vairākas dažādas zonas, tostarp acis, dzimumorgāni, mute un āda, kā arī zarnas, kas to satur.

Ikdienas darbības, piemēram, zobu tīrīšana, ēšana, skūpstīšanās vai rotaļas ar mājdzīvnieku, ietekmē jūsu mikrobiomu. Jāatzīmē, ka tai ir nozīme attīstībā:

• Autisms

Normālas zarnu floras izveide pirmajās dzīves nedēļās ir būtiska mazuļa imūnsistēmai. Zīdaiņiem ar patoloģisku zarnu flora ir novājināta imūnsistēma, un viņi ir īpaši pakļauti ADHD, autisma un mācīšanās problēmu attīstības riskam, īpaši, ja viņi ir vakcinēti.

• Uzvedības problēmas

Pētījumā, kas publicēts žurnālā Neurogastroenterology and Motility, konstatēts, ka peles, kuru zarnās ir maz baktēriju, uzvedas savādāk nekā parastās peles. Viņu izmainītā uzvedība tiek uzskatīta par "augstu risku", un to pavada neiroķīmiskas izmaiņas smadzenēs. Ir plaši zināms, ka zarnas darbojas kā otrās smadzenes, ražojot vairāk neirotransmitera serotonīna, kas pozitīvi ietekmē garastāvokli.

• Cukura diabēts

Saskaņā ar Dānijā veiktu pētījumu, baktēriju populācija diabēta slimnieku zarnās atšķiras no veseliem cilvēkiem, un 2. tipa cukura diabēts ir saistīts ar zarnu mikrobiotas sastāva izmaiņām, uzsverot saikni starp vielmaiņas slimībām un baktēriju populācijām zarnās.

• Gēnu ekspresija

Zarnu veselību lielā mērā ietekmē epigenētika, visprogresīvākā medicīnas joma, kas par prioritāti izvirza dzīvesveida lomu gēnu ekspresijā. Kā minēts ScienceDaily:

"Jaunais pētījums palīdz atklāt mehānismus tam, kā zarnu mikrobioms sazinās ar saimniekšūnām gēnu maiņai. Pētījumi parāda, kā kuņģī esošo baktēriju ražotie metabolīti ķīmiski sazinās ar šūnām, tostarp tālu aiz resnās zarnas, lai ietekmētu gēnu ekspresiju un saimniekorganisma veselību.

• Aptaukošanās

Tā kā probiotikas var palīdzēt cīnīties ar aptaukošanos, zarnu floras optimizēšana ir svarīga, ja jums ir grūtības zaudēt svaru.

Raudzētas pārtikas nozīme

Es bieži pieminu, cik svarīgi ir fermentēti pārtikas produkti, lai “dziedētu un noblīvētu” zarnas, veicinot veselību un/vai novēršot slimības. Dārzeņu audzēšana ir vienkārša un lēta. Mājas jogurtu var pagatavot arī pats.

Citi raudzētu pārtikas produktu piemēri ir kefīrs, kimchi, natto un skābēti kāposti. Šie pārtikas produkti ir ne tikai piesātināti ar labām baktērijām, bet arī ir saistīti ar šādiem ieguvumiem veselībai:

• Augsts saturs barības vielas - Daži fermentēti pārtikas produkti ir izcili svarīgu uzturvielu avoti, piemēram, K2 vitamīns, kas palīdz novērst osteoporozi un aterosklerozi, ko sauc arī par artēriju sacietēšanu. Biezpiena uzkodas ir lielisks probiotiku un K2 vitamīna avots, tāpat kā daži raudzēti pārtikas produkti, piemēram, natto vai dārzeņi, kas tiek raudzēti mājās ar starteru kultūru, kas iegūta no baktērijām, kas ražo K2 vitamīnu. Viņi arī ražo daudzus B vitamīnus.
• Imūnsistēmas stiprināšana- Sakarā ar to, ka aptuveni 80% jūsu imūnsistēmas atrodas zarnās, probiotikām ir izšķiroša nozīme gremošanas trakta uzturēšanā darba kārtībā. Veselas zarnas ir jūsu pirmā aizsardzības līnija pret slimībām un galvenais faktors, kas palīdz uzturēt optimālu veselību un labklājību.
• Spēcīgs detoksikācijas līdzeklis- Fermentēti pārtikas produkti ir viens no labākajiem helātu veidotājiem. Tajos esošās labvēlīgās baktērijas ir ļoti spēcīgs detoksikācijas līdzeklis, kas spēj izvadīt no asinīm vairākus toksīnus un smagos metālus, kas pēc tam tiek izvadīti caur nierēm.
• Ekonomiskā efektivitāte- Neliela daudzuma raudzētu pārtikas produktu pievienošana katrai ēdienreizei ir rentabla, jo tie satur 100 reizes vairāk probiotiku nekā vidēji uztura bagātinātāji. Ņemot vērā to, ka augstas kvalitātes probiotikas ir dārgas, jūs varat raudzēt dārzeņus pats par daļu no šīm izmaksām.
• Dabiskā mikrofloras daudzveidība Ja jūs ēdat dažādus fermentētus un kultivētus pārtikas produktus, jūs iegūsit daudz plašāku labvēlīgo baktēriju klāstu, nekā tas ir iespējams uztura bagātinātāju veidā.

Prebiotisku pārtikas produktu ēšana var palīdzēt barot jūsu zarnas

Jūs varat pozitīvi ietekmēt labvēlīgās zarnu baktērijas, nodrošinot tās ar barības vielām, kas tām nepieciešamas, lai tās varētu attīstīties prebiotiku veidā, kas galvenokārt atrodamas šķiedrvielām bagātā pārtikā, kas ir ideāli piemērots, jo labās zarnu baktērijas uzplaukst, izmantojot nesagremojamas šķiedras.

Inulīns ir ūdenī šķīstoša šķiedra, kas atrodama sparģeļos, ķiplokos, puravi un baltajos sīpolos. un tas palīdz barot labās baktērijas jūsu zarnās. Laboratorijas pētījumos ar jaunām žurkām tika atklāts, ka uztura prebiotikas būtiski ietekmē REM un NREM miegu, kas var uzlabot miega kvalitāti.

Pētnieki, kas pētīja prebiotiku ietekmi uz zarnu veselību un REM miegu, baroja eksperimentālos dzīvniekus ar prebiotikām bagātu pārtiku, sākot no 3 nedēļu vecuma, un atklāja:

• Žurkām, kas lietoja prebiotikas, bija vairāk labvēlīgo zarnu baktēriju nekā kontroles
• Tā kā draudzīgās baktērijas metabolizē prebiotiskās šķiedras, tās ne tikai aug un vairojas, bet arī atbrīvo metabolītu, kas ir labvēlīgs smadzeņu veselībai.
• Prebiotiku bagātā uztura grupa pavadīja vairāk laika mierīgā un atjaunojošā NREM miegā nekā kontroles grupa
• Prebiotiskās žurkas pēc stresa pavadīja vairāk laika REM miegā, kas ir ļoti svarīgi atveseļošanai

Pētījuma autori teica: “Ņemot vērā, ka pietiekams NREM miegs un pareizu uzturu var ietekmēt smadzeņu attīstību un darbību un ka miega problēmas ir izplatītas agrīnā dzīves posmā, iespējams, ka ar prebiotikām bagāts uzturs jau no mazotnes var uzlabot miegu, atbalstīt zarnu mikrofloru un veicināt optimālu garīgo veselību..

Tālāk minētie veselie pārtikas produkti palīdz jūsu uzturā pievienot prebiotiskās šķiedras un veicina mikrobiomu veselību, tādējādi uzlabojot vispārējais stāvoklis veselība:

Kā probiotikas var palīdzēt

Lai gan es ļoti iesaku lielāko daļu uzturvielu iegūt no īstas pārtikas, probiotikas piedevas var būt noderīgas, īpaši, ja nevarat ēst raudzētu pārtiku. Tomēr, lai probiotikas darbotos, jums ir jāoptimizē vide, kurā šīs "labās" baktērijas zels.

Pirmais solis ir barot savu mikrobiomu ar īstu pārtiku. Ja jūs joprojām ēdat daudz apstrādātu pārtikas produkti kas satur pievienotu cukuru, jūs barosiet tikai potenciāli patogēnās baktērijas jūsu zarnās. Viņi izraisa slimības un mīl cukuru!

No otras puses, šie mikrobi neattīstīsies šķiedrvielām bagātu vai sarežģītu ogļhidrātu, veselīgu tauku un olbaltumvielu klātbūtnē. Ja koncentrējaties uz veselu, dabīgu pārtiku, jūs atbalstāt labvēlīgo zarnu baktēriju augšanu. Pētījumi liecina, ka probiotiku priekšrocības neaprobežojas tikai ar zarnām, tās ietekmē arī jūsu smadzenes.

Tas ir tieši tā, jo jūsu zarnas ir savienotas ar smadzenēm caur zarnu-smadzeņu asi, kas nozīmē, ka tas, kas ietekmē gremošanas traktu, ietekmē arī smadzenes un otrādi.

Tātad, ja jūsu zarnu mikrobioms nav līdzsvara, tas var ietekmēt jūsu imūnsistēmu, garīgo veselību, garastāvokli un pat jūsu smadzeņu darbību. Probiotikas samazina depresijas simptomus. Faktori, pēc kuriem var noteikt augstas kvalitātes probiotikas piedevu:

• Pārliecinieties, vai tas ir uzticams zīmols, kas nesatur ĢMO un ir ražots saskaņā ar pašreizējo labo ražošanas praksi.
• Meklējiet kolonijas veidojošās vienības (CFU) no 50 miljardiem
• Pārbaudiet KVV derīguma termiņu un izvairieties no kapsulām, kurām KVV numurs ir norādīts tikai "ražošanas laikā".
• Izvēlieties produktu, kas satur vairāku veidu baktērijas; parasti ieteicamas laktobacillus un bifidobaktērijas.publicēts.

Džozefs Merkola

P.S. Un atceries, tikai mainot savu apziņu – kopā mēs mainām pasauli! © econet

Pēdējo gadu hīts "Diēta" - paleo diēta... Pamatprincips ir vienkāršs: ēdīsim tos pašus ēdienus, ko mūsu tālie senči no akmens laikmeta (2,6 miljoni – 10 tūkstoši gadu pirms mūsu ēras) lietoja pirms lauksaimniecības izgudrošanas. Kāpēc uz zemes? Cilvēka gēni attīstās daudz lēnāk nekā smadzenes. Kopumā šodien tie ir tādi paši kā tajā tālajā laikmetā, kad cilvēki bija mednieki un vācēji. Un ja tā, tad mūsdienu pārtika mums kategoriski neder. Bet mūsu ķermenis ir daudz elastīgāks, nekā domā paleo diētas. Patiešām, "akmens laikmeta diēta" neņem vērā svarīgu faktoru: mikrobioms.

Mikrobioms ir triljonu baktēriju kopiena, kas apdzīvo mūsu kuņģa-zarnu traktu. Tas sver aptuveni 1,4 kg – gandrīz tikpat, cik smadzenes. Baktēriju ir ļoti daudz – skaita ziņā tās proporcionāli apiet dzīvās cilvēka šūnas 9 pret 1... Mikrobiomu diētas radītājs ārsts jokojot saka, ka cilvēki ir tikai "baktērijas uzvalkos".

Un baktēriju gēnu ir vairāk nekā cilvēka gēnu, 150 (!) reizes... Bieži baktēriju gēnu ietekme uz mūsu ikdienu izrādās vēl nozīmīgāka nekā “native” genoma gadījumā.

Kad mikrobioms ir līdzsvarots, mums ir ļoti spēcīgs sabiedrotais. Pateicoties "apmierinātajiem" mikrobiem, ķermenis paliek vesels, gremošana - laba, domāšana - skaidra. Ja līdzsvars tiks izjaukts, sekas negaidīs ilgi - “migla” galvā, depresija, nemiers, ādas problēmas un bezmiegs, aptaukošanās, cukura diabēts, vēzis kļūs vai var kļūt par jūsu dzīves pavadoņiem.

Mikrobioma pieeja ir pretrunā ar paleo diētu galvenokārt - ātrumā. Jā, cilvēka gēni tik ātri nemainās (lai gan ātrāk, nekā domā vairums ortodoksālo paleo aizstāvju). Taču mums ļoti svarīgā mikrobioma populācija mainās ļoti ātri – tikai vienas dienas laikā!

“Viena mikroba dzīves cikls ir tikai 20 minūtes. Tas ir pietiekami, lai viss jūsu mikrobioms mainītu tā sastāvu. (Rafaels Kelmans).

Gēni mainās līdz ar sastāvu. Pirmdien varat pamosties ar vienu mikrobioma gēnu komplektu, bet otrdien - ar citu.

Mikrobiomu populāciju ietekmē daudzi faktori: vide, vingrinājumi, miegs, stress. Bet vissvarīgākais ir uzturs.

"Tas, kā jūs ēdat, nosaka, kuri mikrobi jūsu iekšienē dzīvo laimīgi un kuri izmirst un pazūd."

Tādējādi paleo dietologi visu ir apgriezuši kājām gaisā. Nav tā, ka mūsu gēni ir ieprogrammējuši mūs ievērot tikai noteiktu diētu. Ātrāk, mūsu diēta ieprogrammē mūsu mikrobiomu — un viņa (mums ļoti svarīgiem) gēniem.

Eksperimentējiet

2011. gadā zinātnieki no Hārvarda un Djūka universitāte veica ārkārtīgi interesantu pētījumu. Brīvprātīgajiem tika piedāvātas divas pilnīgi atšķirīgas diētas. Pirmās grupas dalībnieki ēda ēdienu augsts olbaltumvielu saturs: Bekons, olas, cūkas ribiņas, krūtis, salami, siers un sprakšķi. Otrajā grupā viņi ēda daudz šķiedrvielu- augļi, dārzeņi, graudi un pupiņas. Izdalījumu baktēriju analīze parādīja lielu un gandrīz tūlītēju uztura ietekmi uz zarnu baktērijām abās grupās.

Sākās tādu baktēriju veidošanās, kas palīdzēja sagremot tos pārtikas veidus, ko cilvēki tikko bija ēduši. Tikai 24 stundu laikā "gaļas ēdāji" saņēma palielinātu baktēriju devu, kas ir izturīgas pret žultsskābēm (produkts, kas rodas gaļas gremošanas procesā). Ja jūs ēdat gaļu, šīs baktērijas ir neaizstājamas, un mikrobioms ir attiecīgi reaģējis. Otrās grupas "veģetāriešiem" šādu baktēriju bija daudz mazāk, jo tās nebija vajadzīgas.

Šī mikrobioma “elastība” izskaidro, kāpēc mūsu ķermenis tik ātri pielāgojas gandrīz jebkurai pārtikai. Cilvēka gēniem ar to nav nekāda sakara, mums nevajag māt par to lēnumu. Daba ir nodrošinājusi cilvēku ar lielisku izdzīvošanas mehānismu, kas palīdz viņam pierast pie visdažādākajām diētām.

"Mikrobioma" produkti

Paleo diētas piekritēji ir pārliecināti: cilvēki nespēj "sagremot" graudaugus; turklāt tie ir daudzu slimību cēlonis. Dr Kelman nepiekrīt: veseli graudi kavē attīstību sirds un asinsvadu slimība, aptaukošanās un cukura diabēts. Pozitīvā ietekme izpaužas arī tāpēc, ka graudaugu šķiedras baro mikrobiomu.

Tagad nāk jautrākā daļa. Kādi pārtikas produkti ir "labi" mikrobiomam? Kelmans raksta, ka mikrobiomu specifiskās diētas ir diezgan dažādas. Jums nav jāēd tik daudz gaļas – jūsu mikrobiomam nav nepieciešami 55% no jūsu ikdienas kaloriju daudzuma, kā to iesaka Paleo diētas. Saskaņā ar jaunākajiem zinātniskajiem pierādījumiem, gaļas produkti lielos daudzumos sāp mūsu baktērijas. Rietumu pasaulei raksturīgie pārtikas produkti – rafinēti milti, cukurs, neveselīgie tauki, piedevas, konservanti, mākslīgās krāsvielas – arī būtu jāizslēdz no uztura.

Pagriezienā, svaigu, dabīgu dārzeņu, augļu, pākšaugu un veselu graudu pārpilnība- kaut kas tāds, kas novedīs tavu mikrobiomu uz neaprakstāmu prieku. Sparģeļi, burkāni, ķiploki, topinambūrs, saldie kartupeļi, sīpoli, puravi, redīsi, tomāti- tas ir tas, kam pēc iespējas biežāk vajadzētu būt uz jūsu galda. Ļoti labs uztura papildinājums - raudzēta pārtika (Korejiešu kāpostu kimči, mūsu radinieku skābēti kāposti, marinēti gurķi, kefīrs). Tas ir dabiski probiotikas stimulējot labvēlīgu baktēriju augšanu. Var ņemt un probiotikas savā "aptiekas" variācijā- kapsulas, pulveri utt.

R. Kelmana grāmatas "Mikrobiomu diēta" vāks

Mikrobiomu teorija izskaidro, kā cilvēki jūtas labi, ievērojot dažādas diētas. Piemēram, jūs varat būt veģetārietis, kurš patērē milzīgus daudzumus graudu un pākšaugus - paleo diētā šis ēdiens tiek atzīts par gandrīz velnišķīgu - un sajust "100". Vai ēdiet kvalitatīvu, svaigu pārtiku ar mērenām vistas un zivju porcijām, nelielām liellopa vai jēra gaļas "šļakatām" - un arī jūtaties ļoti labi. Detaļām nav nozīmes. Vissvarīgākais ir atbalstīt savus mazos draugus sevī.

Mikrobiota jeb mikrobioms – šis jēdziens arvien vairāk tiek iekļauts mūsu ikdienas dzīvē. Vēl nesen ārsti izmantoja tādu jēdzienu kā zarnu mikroflora, un šodien, pēc autoritatīvu zinātnieku domām, tas ir novecojis. Mēs dzīvojam unikālā laikā, kad regulāri tiek veikti lieli zinātniski atklājumi. Pateicoties tam, mēs varam labāk izprast procesus, kas notiek mūsu organismā. Ir pienācis laiks runāt par baktēriju nozīmi cilvēka veselībai. Daudzi būs pārsteigti, uzzinot, ka mikrobi var ietekmēt mūsu garastāvokli un paradumus.

Revolūcija mūsu domāšanā par mikroorganismiem. Vai Roberts Kohs kļūdījās?

Lai arī dažu zinātnieku idejas atgādina zinātniskās fantastikas romāna sižetu, jāatzīst, ka mikrobioloģija šodien piedzīvo īstus ziedu laikus. Viņas atklājumiem, visticamāk, būs liela ietekme uz nākotni. medicīna un farmācija... Pēdējos gados ir bijis revolūcija uzskatos par mikrobu lomu, kas plašākai sabiedrībai palika nepamanīta. Teiksim dažus vārdus par koncepciju, ko radīja mikrobioloģijas dibinātāji Luiss Pastērs un Roberts Kohs... Viņi norādīja, ka infekcija ir vairāku slimību cēlonis, un tāpēc ir jācīnās ar mikrobiem.

Pateicoties šīm idejām, bija iespējams uzvarēt daudzas epidēmijas. Piemēram, Roberts Kohs atklāja Sibīrijas mēra bacilli, tuberkulozes bacilli, holēras vibrio, par ko viņam 1905. gadā tika piešķirta Nobela prēmija. Viņš arī kopā ar savu palīgu Jūliju Petri izgudroja metodi mikrobu kultivēšanai īpašos laboratorijas stikla traukos (Petri trauciņā).

Pēdējo 30 gadu laikā zinātnieki ir nonākuši pie divi ļoti svarīgi atklājumi... Pirmkārt, Petri trauciņā izaudzējamo mikrobu skaits ir maza daļa no kopējā cilvēka organismā mītošo mikroorganismu skaita. Un otrkārt, tēze par mikrobu kopējais kaitīgums cilvēkam. Līdzās patiešām bīstamiem mikroorganismiem mūs nemitīgi pavada tie, kas palīdz dzīvot, būt stipriem un veseliem. Tas ir cilvēks.

Kā ģenētika palīdzēja mikrobiologiem. Mikrobiota spēlē endokrīno orgānu lomu

Molekulārās ģenētikas un informātikas straujā attīstība ļāva uz baktērijām paskatīties savādāk. Viņu krustpunktā parādījās genomika - zinātne, kas pēta gēnus un genomus. Tā kā ģenētika palīdzēja mikrobiologi? Šeit ir vērts pieminēt starptautisko pētniecības projektu "The Human Genome Project" (HGP), kas aizsākās 1986. gadā. Tolaik zinātnieku grupa no ASV nolēma izveidot pilnu cilvēka DNS secību. Ja kāds nezina, tad genoms ir konkrēta organisma gēnu kopums.

Projekta veidotāji nolēma pārbaudīt savas metodes uz kaut kā vienkārša, piemēram, uz baktērijām, kas apdzīvo mūsu ķermeni. Tad kļuva skaidrs, ka viņu skaits ir vienkārši milzīgs, un lielākā daļa no tiem atrodas zarnās. Cilvēka ķermenis, kas sver 90 kg, satur 3 kg baktēriju. Jau tagad dzirdamas zinātnieku balsis, kuri šo baktēriju uzkrāšanos sauc par mūsu ķermeņa daļu. Ja šis jēdziens ir pareizs, tad tas tā ir mikrobi -lielākais cilvēka orgāns, un nepavisam ne smadzenes vai sirds, kā parasti tiek uzskatīts. Kāpēc mikrobiotu var uzskatīt par orgānu, mēs sīkāk paskaidrosim tālāk.

Turklāt izrādījās, ka mikrobi iesaistās dažādās mijiedarbībās ar mūsu ķermeni, bieži vien arī pozitīvā. Izrādās, vielmaiņu lielā mērā nodrošina fermenti, kurus ražo mikrobi. Turklāt tie ir atkarīgi no mūsu ieradumi, garšas izvēles, uzvedība un pat garastāvoklis.

No mikrobioloģijas viedokļa jau tagad var izskaidrot, kāpēc mājās gatavots ēdiens daudziem šķiet garšīgāks nekā jebkur citur. Fakts ir tāds, ka vienas ģimenes locekļiem ir līdzīgas baktērijas. Bērns ar mātes pienu arī uzņem "ģimenes" mikroorganismus. Aptuveni runājot, ne katrai konkrētai ģimenei ir noteiktas garšas izvēles, bet gan mikrobiem, kas apdzīvo šo ģimeni iekšā.

Vēl viens svarīgs aspekts sadarbībā mikrobioloģija un genomika- par zarnu veselību atbildīgo mikrobu identificēšana. Zinātnieki un ārsti cenšas uzturēt mikrobiotu aktīvu. Šobrīd šajā virzienā ir daudz sasniegts. Nav nejaušība, ka ASV jau 30 gadus attīstās pārsteidzošas tehnoloģijas - baktēriju pārnešana no vesels cilvēks slims. Tajā jāiekļauj tāds, maigi izsakoties, eksotisks terapijas veids kā fekāliju transplantācija (fekāliju transplantācija).

Datorzinātņu un ģenētikas attīstība ir devusi iespēju pētīt mikroorganismu ģenētisko struktūru. Pateicoties tam, zinātnieki var salīdzināt slima un veselīga cilvēka mikrobu DNS secību. Genomika ir arī konstatējusi, ka jūs varat ņemt tamponus, lai pētītu baktērijas no jebkuras ķermeņa daļas.

Kam domāts cilvēka mikrobiotas jēdziens?

Mainoties uzskatiem par baktēriju ietekmi, radās nepieciešamība pēc jaunas terminoloģijas. Tāpēc mūsdienu zinātne formulēja koncepciju mikrobioms vai mikrobiota... Tātad, cilvēka mikrobioms ir mikroorganismu kopiena, sava veida iekšējā ekosistēma. Viņu ietekmē daudzi faktori, piemēram, diēta, zarnu slimības un medikamenti.

Mikrobiota ir visu cilvēka baktēriju kolekcija, un tās atrodas gandrīz visā ķermenī. Bet mūsu ķermenī ir tikai piecas vietas, kuras īpaši mīl baktērijas: zarnas, āda, Elpceļi, mutes dobums, uroģenitālā sistēma. Turklāt lielākā daļa mikrobioms plkst cilvēks koncentrējas zarnās.

Vidēji katra pieauguša cilvēka organismā ir 2 – 3 kg baktēriju, un to skaits ir patiesi milzīgs – tas desmit reizes pārsniedz mūsu pašu šūnu skaitu. Ņemot vērā jaunākos atklājumus mikrobioloģijā, izteicienu “bagāta iekšējā pasaule” var uztvert burtiski.

Baktērijas un cilvēki: senā izdzīvošanas alianse

Zinātnieki uzskata, ka mikrobi un cilvēki kopā ir nogājuši garu ceļu. Tas droši vien ir ļoti senā savienība... Tas ir par kopīgu evolūciju. Izpētījuši dažas pērtiķu sugas vai drīzāk to baktērijas, mikrobiologi ir identificējuši gēnu, kas atrodams visu primātu, arī cilvēku, zarnu baktēriju DNS. Biologi liek domāt, ka mūsu kopīgajam priekštecim bija neliela baktēriju kolekcija, tostarp viena, kas ietver atklāto gēnu. Bija nepieciešami aptuveni 15 miljoni gadu, līdz primāti izveidoja savu moderno mikrobu daudzveidību. Ir noskaidrots, ka dažāda veida pērtiķiem ir savas baktērijas.

Patiesībā cilvēki un mikrobiota ir divu dzīvības formu simbioze. Šis senā savienība diezgan saprotams skaidrojums: mikrobiem ir nepieciešama dzīvotne un barība un cilvēka ķermenis tam ir ideāls. Turklāt evolūcijas gaitā šīs abas pasaules ir iemācījušās "sarunāt" viena ar otru. Piemēram, baktērijas ietekmē imūnās šūnas zarnu siena tādā veidā, lai tie tos nedaudz samazinātu. Iespējams, tāpēc bērniem, kuri uzauguši bez mātes un viņas baktērijām, ir lielāka iespēja saslimt ar dažāda veida alerģijām un autoimūnām slimībām.

Tagad zinātniekiem tas ir skaidrs mikrobi rīkoties cilvēku divos veidos: daži no tiem palīdz organismam funkcionēt, bet citi to iznīcina.

Zarnas kā endokrīnais orgāns. Vai jūsu garastāvokli ietekmē baktērijas?

Mikrobi, kas apdzīvo gremošanas sistēmu, ir īpaši svarīgi veselībai. Tie iedarbojas uz zarnu sieniņām ar īpašu vielu palīdzību, vienlaikus iedarbojoties uz mūsu smadzenēm. Kad zinātnieki pētīja šo savienojumu ķīmisko sastāvu, viņi bija pārsteigti. Izrādījās, ka baktērijas ražo mūsu pašu hormonu analogus: serotonīns, testosterons, norepinefrīns, dopamīns, histamīns. Viņi arī atšķir dažādus fermenti un proteīni.

Pārsteidzoši, ka mūsu garastāvokli var ietekmēt tas, kā darbojas mūsu zarnu mikrobiota. Izrādījās, ka mikrobi spēj sintezēties benzodiazepīni kam ir sedatīvs efekts un pēc formulas ir līdzīgas fenazepāmam. Un tas nav viss vielu saraksts, pētījums cilvēka mikrobioms turpinās. Tādējādi mēs varam teikt, ka zarnas ir papildu endokrīnais orgāns... Šī zarnu funkcija veidojas no dzimšanas, kad mazulis mātes pienā saņem visas viņam nepieciešamās labvēlīgās baktērijas. Tāpēc nepārdomāta narkotiku lietošana ir nepieņemama, īpaši bērniem.

Sporta baktērijas – mīts vai realitāte?

Hārvardas universitātes zinātnieki pēta mikrobu ietekmi uz sportisko sniegumu. Izklausās neticami, vai ne? Izpētot airētāju un skrējēju mikrobiomu, viņi secināja, ka ir baktērijas, kas ir atbildīgas par izturība, ātra atveseļošanās un psiholoģiskā stabilitāte... Tāpat eksperti ir konstatējuši, ka noteikta veida darbība veido noteiktu mikrobiotu. Viņi ir pārliecināti, ka ir t.s sporta baktērijas.

Džonatans Šeimans no Universitātes Medicīnas skolas kopā ar asistentiem pārbaudīja izkārnījumu paraugus, kas ņemti no 20 skrējējiem, kuri startēja Bostonas maratonā. Šajā gadījumā analīžu paraugu ņemšana tika veikta pirms un pēc sacensībām. Rezultātā izrādījās, ka pēc sacensībām sportistiem bija vairāk noteikta veida mikroorganismi... Jau sen zināms, ka ir baktērijas, kas spēj pārstrādāt pienskābi. Un, kā zināms, šī skābe ir neaizstājams katabolisko procesu pavadonis un rodas aktīvas fiziskās aktivitātes laikā. "Sporta baktērijas" vienkārši palīdziet ķermenim tikt galā ar sāpēm, mazinot muskuļu sāpes.

Tāpat zinātniekus interesēja, cik atšķirīga ir pārstāvju mikrobiota dažādi veidi sports. Viņi salīdzināja mikrobus, kas dzīvo ultramaratona skrējēju un airētāju ķermeņos. Pirmās organismā tika atrastas daudzas baktērijas, kas ir atbildīgas par ogļhidrātu un šķiedrvielu pārstrāde, kas palīdz pārvarēt lielus attālumus.

Zinātnieki uzskata, ka, pamatojoties uz atrastajiem mikroorganismiem, būs iespējams izveidot uztura bagātinātājus, lai sportisti varētu sasniegt labākus rezultātus.

Aktivitāte vecumdienās ir baktēriju jautājums

Vēl vienu interesantu pētījumu veica ASV Emory Universitātes Medicīnas skolas darbinieki. Viņi uzskata, ka ir atraduši veidu, kā palīdzēt cilvēkiem ietaupīt ... Lielāko daļu darba veica patoloģijas un laboratorijas medicīnas profesors Daniels Kalmans.

Zinātnieks un viņa palīgi īpašu uzmanību pievērsa kuņģa-zarnu trakta baktērijām, kas ražo indolu. Šīs smaržas rodas sabrukšanas rezultātā aminoskābe triptofāns ir kāpostu smarža. Šos savienojumus plaši izmanto parfimērijā un farmācijā. Starp citu, indolu tuvākais radinieks ir hormons auksīns, kas palīdz augiem labāk attīstīties.

Veicot eksperimentus ar apaļajiem tārpiem (nematodēm), profesors atklāja, ka indols palīdz tiem retāk slimot. Eksperimenta laikā daži tārpi tika baroti ar baktērijām, kas spēj ražot indoles kamēr citi ir normāli. gadā Kalmanam izdevās panākt īpašu efektu pieredze ar vecākiem tārpiem... Parasti viņi nedaudz pārvietojas, slikti ēd, saslimst un pie paaugstinātas temperatūras telpā nekavējoties mirst.

Pēc labvēlīgo baktēriju saņemšanas to aktivitāte ievērojami palielinājās. Arī šie tārpi novecoja lēnāk nekā viņu kolēģi un labprāt patērēja pārtiku, labi panesa karstumu. Tajā pašā laikā nematodes saglabāja spēju vairoties 2,4 reizes ilgāk nekā kontroles grupā. Peles un Drosophila mušas uz šīm baktērijām reaģēja līdzīgi. Izrādās, ka aktivitāte vecumdienās lielā mērā ir atkarīgs no tā, cik veselīga ir mikrobiota.

Fitoterapija ir daudzsološa medicīnas joma. Kāpēc metronidazols un vankomicīns ir bīstami?

Ņemot vērā jaunos faktus par priekšrocībām baktērijas cilvēku veselībai tad tas kļūst skaidrs narkotiku ārstēšana ne vienmēr ir optimāla... Nākotnē nav šaubu profilakse kļūs par spēcīgu instrumentu cilvēkiem baltos mēteļos. Tāpēc mūsdienu augu izcelsmes zāles - daudzsološs medicīnas virziens.

Jums jāsaprot, ka jebkuras spēcīgas zāles ir blakusefekts... Parasti tiek ietekmēti šādi orgāni: aknas, nieres, sirds. Nav nejaušība, ka Pasaules Veselības organizācija ir aicinājusi antibiotikas lietot tikai ekstremālākajos gadījumos. Protams, pirmkārt, to izraisa gripas vīrusa imunitāte pret vairākām zālēm. Taču šim PVO aicinājumam iedzīvotājiem ir vēl viens iemesls.

Fakts ir tāds zarnu mikrobiotas traucējumi ir nopietns drauds veselībai un dzīvībai. Vairākās valstīs, kur bieži lieto antibiotikas metronidazols un vankomicīns, palielinājusies zarnu baktērijas Clostridium difficile izraisītas caurejas sastopamība. Zinātniskais nosaukumsšis traucējums gremošanas sistēma - pseidomembranozais enterokolīts... Katru gadu ASV šīs kaites dēļ slimnīcās nonāk 250 tūkstoši cilvēku, un 14 tūkstoši mirst. Iemesls ir tāds, ka ir pietiekami grūti atjaunot izjaukto baktēriju līdzsvaru zarnās.

Ņemot vērā mūsdienu zinātniskos pierādījumus, mēs varam no jauna paskatīties uz to, kas ir fitoterapija... Kā minēts iepriekš, antibiotikas nogalina zarnu mikrobiotu, kas samazina baktēriju hormonu ražošanu. Tādējādi mēs paši sev atņemam papildu endokrīnais orgāns, kas ir īpaši bīstami vecumdienās. Augu lietošana kā zāles palīdz no tā izvairīties. Garšaugi maigi ietekmē zarnu sienas, saglabā mūsu mikrobiomu un novērš slimības cēloni.

Iespējams, ka daudzu ārstniecības augu vērtīgā darbība ir saistīta ar zarnu baktēriju darbu. Tāpēc vērtība augu izcelsmes zāles nākamajos gados tas tikai augs. Ārsti fitoterapeiti mēs esam pārliecināti, ka zarnas spēj paņemt no auga visu, kas ķermenim nepieciešams, un pēc tam nosūtīt iegūtās vielas uz slimo orgānu. Tāpēc uzņēmums "Parapharm" izvēlējās tādu tehnoloģiju izmantošanu kā krio-ārstēšana... Ņemiet vērā, ka uztura bagātinātāju ražošana no ārstniecības augi krioapstrādes tehnoloģijas izmantošana ļauj izmantot augu šķiedras, kas darbojas kā dabisks prebiotikas līdzeklis zarnu mikroflorai. Tādējādi ārstniecības augi ir labvēlīgi visam ķermenim. Pateicoties viņai, mūsējie saglabā maksimālo bioloģiski aktīvo vielu daudzumu. Izvēloties mūsu uzņēmuma produktus, jūs sperat soli pretim veselīgam ilgmūžībai!

CILVĒKA MIKROBIOMS

CILVĒKA MIKROBIOMS — JAUNS LAIKOTNE MIKROFLORAS IZPRATnē

Cilvēka ķermeņa baktēriju un mikrobu "populācija" ir ārkārtīgi daudzveidīga - mikroorganismu skaits dažādu cilvēku organismā var būt vienāds ar viņu pašu šūnu skaitu vai varbūt desmit reizes lielāks, liecina pirmie starptautiskās pētījumu rezultāti. projektuCilvēka mikrobioma projekts (HMP).

M mikrobioms - mikroorganismu kolektīvais nosaukums simbiozē ar saimniekorganismu. Arī mikrobioms nozīmē cilvēku mikrobu populāciju genomu kopumu. Atšķirt ādas mikrobiomu,mutes dobums, zarnas utt.

Līdzās jēdzienam "mikrobioma" pastāv arī jēdziens "mikrobiota". Faktiski tiem ir tāda pati semantiskā nozīme, it īpaši, ja šiem terminiem tiek pievienota lokalizācija, piemēram, mikrobioms zarnas vai zarnu mikrobiota. Tomēr atsevišķi (stingri zinātniskā vidē) termini tiek saprasti dažādi:

Termins "mikrobiota" attiecas uz mikrobu (baktērijas, arhejas, sēnītes, vīrusi un vienšūņi) kolekciju noteiktā vidē, citiem vārdiem sakot, uz kopienas locekļu taksonomiju un pārpilnību, savukārt "mikrobioms" ir mikrobiotas kolekcija. genomi, un to bieži izmanto, lai aprakstītu entītiju mikrobu pazīmes (funkcijas), ko kodē mikrobiota[ Šlāpi, K .; Bulgarelli, D. Augu mikrobioms darbā. Mol. Plant Microbe Interact. 2015, 28, 212-217.].

Mikrobiota To izmanto, lai raksturotu atsevišķu orgānu un sistēmu mikrobiocenozi, ģenētisko materiālu un attiecības ekoloģiskās nišas ietvaros noteiktā laika periodā noteiktā teritorijā. Mikrobiota mijiedarbojas ar citiem orgāniem un sistēmām, nosakot organisma darbību kopumā gan veselā cilvēkā, gan slimībās. UZšai sadaļai ir pievienota atsevišķa sadaļa par mikrobiotu:

Skatīt sīkāku informāciju:

CILVĒKS KĀ EKOSISTĒMA

No mikrobiologa viedokļa cilvēks ir staigājoša ekosistēma - cilvēka organismā dzīvo daudz dažādu mikroorganismu. Pirmie dati par mūsu iekšējiem "kaimiņiem" tika publicēti pirms 300 gadiem, neilgi pēc mikroskopa izgudrošanas. Tomēr tagad, kad parādās genoma izpētes metodes, cilvēka iekšējo ekosistēmu jēdziens var radikāli mainīties.

Viena cilvēka ķermenī dzīvo simts triljoni baktēriju. Katrai mūsu ķermeņa šūnai ir desmit baktēriju šūnas, un katram gēnam ir 100 baktēriju gēni. Zinātnieki lēš, ka katrs pieaugušais pārnēsā no pusotra līdz trīs kg mikrobu.Pirmās baktērijas jaundzimušā organismā nonāk jau dzemdību kanālā, un tad baktēriju kopiena mūs nepamet līdz pat dzīves beigām.Mainās tikai tā sugu sastāvs.

Dzīvošanai kopā ar baktērijām ir milzīga ietekme uz mūsu veselību. Daļu enzīmu un vitamīnu, kas nepieciešami normālai gremošanai un cilvēka dzīvībai kopumā, izdala zarnās mītošie mikrobi.Tātad evolūcija ir pavēlējusi.

Mūsu augošā izpratne par veselīgu mikrobiomu

Agrīna izpēte mērķis bija noteikt normālu mikrobu kopumu, kas kolonizē veselus cilvēkus, galvenokārt zarnās, kultūras un fizioloģisko īpašību īpašību ziņā. Šādi pētījumi ir vislabākie, lai izolētu organismus, kas labi aug in vitro, piemēram, Escherichia coli. Šīs pārmaiņas ir radījušas priekšstatu, ka E. coli ir bagātīgs un bagātīgs cilvēka zarnu mikrobioma loceklis. Stingri anaerobo metožu ieviešana 1970. gados ļāva no zarnām iegūt vairāk nekā 300 baktēriju veidus; turklāt dzīvotspējīgo šūnu skaitīšana standartizētos sērijveida atšķaidījumos selektīvā barotnē ļāva kvantitatīvi novērtēt šīs sugas. Kopsavilkums par četriem galvenajiem šī laikmeta pētījumiem, kuros tika aplūkoti izkārnījumu paraugi no 141 amerikāņa, kurš ievēroja dažādas diētas, parādīja, ka Bacteroides ģints baktērijas un anaerobās cocci bija izplatītas un bagātīgas, savukārt Clostridium ģints bija visuresoša, bet ar mazāku daudzumu. lai gan viena suga (kā toreiz noteikts) tika novērota visos subjektos. Citas izplatītas, bet retāk sastopamas baktērijas bija Bifidobacterium, Eubacterium, Lactobacillus un Streptococcus ģints pārstāvji, kā arī fakultatīvi anaerobi, piemēram, Escherichia.

Tajā laikā jau tika pieņemts, ka liels skaits ar cilvēkiem saistītu mikrobu sugu nekad nav identificētas, un vienā pētījumā tika novērtēta aptuveni 400 mikrobu sugu vienlaicīga klātbūtne veselā resnajā zarnā. Tomēr dažu mikrobu sarežģītās prasības un to audzēšanai nepieciešamā darba darbietilpīgais raksturs radīja būtisku šķērsli to atklāšanai. Turklāt ne visus mikrobus var labi izolēt kā sugas vai celmus, kultivējot tikai selektīvās barotnēs. Tādējādi bija vajadzīgas jaunas metodes, lai pētītu šos veselīga mikrobioma aspektus.

Jaunas mikrobiomu izpētes metodes

Pašlaik no kultūras neatkarīgas metodes, piemēram, DNS sekvencēšana un fluorescences in situ hibridizācija (FISH), ir kļuvušas plaši izplatītas, un to demokratizācija ir ļāvusi tieši izpētīt DNS saturu mikrobu paraugos. Agrīnie pētījumi, izmantojot FISH, kas vērsti uz 16S ribosomu RNS gēnu, ir parādījuši, ka vismaz divas trešdaļas zarnu baktēriju Rietumeiropas kohortā var attiecināt uz sešu grupu kopumu aptuveni sugas/ģints līmenī: divi Bacteroides, divi Clostridium, Clostridium. , Streptococcus / Lactococcus un Eubacterium rectale.

Daži no agrīnajiem mēģinājumiem sekvencēt gēnus16S rRNStieši no paraugiem parādīja, ka 85–95% no zināmajām sugām atbilstošā baktēriju daudzuma var attiecināt uz trim baktēriju grupām, kas saistītas ar Bacteroides, Clostridium XIVa kopu un Clostridium IV klasteru. 16S pētījumi arī parādīja lielu taksonomiskā sastāva daudzveidību gan starp veseliem indivīdiem, gan starp cieši saistītām bioģeogrāfiskām vietām vienā un tajā pašā indivīdā (piemēram, gļotādas un fekāliju paraugi). Tomēr visos šajos pētījumos lielākā daļa (75–80%) secību kopu neatbilda nevienai no tajā laikā dokumentētajām sugām, kas izskaidro daudzveidības nepietiekamu novērtēšanu iepriekšējā darbā.

Ir vērts atzīmēt arī metagenomisko sekvencēšanu, kas ir spēcīga alternatīva rRNS sekvencēšanai sarežģītu mikrobu kopienu analīzei. Piemēram, lai iegūtu plašāku izpratni par cilvēka zarnu mikrobu gēniem, MetaHIT projekta (par to tiks runāts tālāk) zinātnieki 2010. gadā izmantoja šo tehnoloģiju.Illuminakopējās DNS dziļai sekvencēšanai no fekāliju paraugiem no 124 Eiropas pieaugušajiem. Viņi ģenerēja 576,7 GB secību, kas ir gandrīz 200 reizes vairāk nekā visos iepriekšējos pētījumos, apvienoja to kontigos un paredzēja 3,3 miljonus unikālu atvērtu lasīšanas kadru (ORF).

Masīvi paralēlas sekvences parādīšanās ar bises metode(augstas caurlaidspējas sekvencēšanas tehnoloģijas) ir būtiski atrisinājušas šīs mikrobu "tumšās vielas" taksonomisko sastāvu, lai gan vēl ir jāraksturo pārsteidzošs funkcionālās daudzveidības procents (līdz 50%), kā arī nereferences populāciju sastāvs. Sākotnējie rezultāti atkārtoja lielas starppersonu atšķirības, pat starp dvīņiem, bet arī nozīmēja, ka pastāv mikrobu gēnu kopums, kas ir kopīgs visiem cilvēkiem. Tas palīdzēja izveidot modeli, saskaņā ar kuru, tāpat kā konservatīvos gēnus atsevišķos organismos, "pamata mikrobiomu" var definēt funkcionālā, nevis taksonomiskā līmenī.

Mikrobiomu pētījumu pamatgrupas

Kopš tā laika ir uzsākti liela mēroga projekti, lai raksturotu mikrobu sastāva daudzveidību un tā funkcionālo potenciālu, pamatojoties uz arvien pieaugošo sekvencēšanas un citu molekulāro analīžu caurlaidspēju un rentabilitāti. 2010. gadā pētījumā "Cilvēka zarnu trakta metagenomi" (MetaHIT - Cilvēka zarnu trakta metagenomika) ziņoja par zarnu metagenomiem no izkārnījumu paraugiem no 124 (galvenokārt "veselīgiem" Eiropas pieaugušajiem), kas tajā laikā gandrīz 200 reizes pārsniedza visu iepriekšējo mikrobiomu pētījumu sekvencēšanas apjomu. 2012. gadā Cilvēka mikrobioma projekta ietvaros (HMP) iepazīstināja ar 16S profilēšanas rezultātiem 242 veseliem pieaugušajiem no Amerikas Savienotajām Valstīm un metagenomiskās sekvencēšanas rezultātus 139 cilvēku apakšgrupā ar paraugiem, kas pārstāv 18 ķermeņa biotopus, kas sadalīti pa pieciem galvenajiem ķermeņa reģioniem. Liels Ķīnas pētījums par 2. tipa diabētu drīz vien radīja papildu 145 zarnu metagenomas, no kurām aptuveni puse bija no kontroles, kas nav saistīta ar diabētu. Turklāt kopš tā laika MetaHIT konsorcijs ir turpinājis publicēt jaunus zarnu metagenomus pieaugušajiem eiropiešiem.

Īsumā par projektu" cilvēka zarnu trakta metagenomika "

MetaHIT (Cilvēka zarnu trakta metagenomika ) ir kopīgs Eiropas Komisijas finansēts projekts, kas apvieno 15 institūcijas no 8 valstīm. Tiešām labi mācījies ( 2019. gadam — red.) tikai daži zarnu un kuņģa mikrofloras pārstāvji, piemēram, Escherichia coli vai Helicobacter pylori. Par pārējo ir maz zināms. Pat enterobaktēriju sugu daudzveidība tiek lēsta ļoti aptuveni - no 300 līdz 1000 sugām. Taču tagad situācija sāk mainīties, pateicoties Eiropas projektam MetaHIT. MetaHIT projekts ir zarnu baktēriju populācijas skaitīšana. Cilvēka kuņģa-zarnu trakts ir sarežģīta ekosistēma, ideāla dzīvotne daudzām baktērijām. Zinātnieki tagad mēģina izpētīt savu sugu daudzveidību, izmantojot ģenētiskās analīzes metodes. No 70 līdz 80 procentiem baktēriju, kas mīt cilvēka zarnās, laboratorijas apstākļos nav iespējams audzēt un vairoties, tāpēc projektā MetaHIT tiek pētīts baktēriju iedzimtais materiāls. Tāpat kā savulaik projektā Human Genome, pētnieku uzdevums ir sekvencēšana, tas ir, nukleotīdu secību atkodēšana DNS molekulās. Bet ir arī būtiska atšķirība: tagad mēs runājam nevis par vienu daudzšūnu organismu, kura katrai šūnai ir vienāds gēnu komplekts, bet gan par daudziem vienšūnu organismiem ar dažādiem gēnu komplektiem. Tie ir simtiem baktēriju sugu, tie ir miljoniem gēnu.

Tipiski mikrobioma baktēriju komponenti

Resnās zarnas ekosistēma ir visintensīvāk pētītā organisma dzīvotne, jo tā lepojas ar pārsteidzošu daudzveidību starp cilvēkiem un mikrobu biomasu (šūnu skaitu), kas par vairāk nekā vienu kārtu pārsniedz citu ķermeņa daļu ekosistēmu. Apvienojumā ar agrīnu 16S rRNS gēnu sekvencēšanas metožu un anaerobās kultūras metožu parādīšanos šīs zarnu īpašības ir izraisījušas īpaši spēcīgu literatūru, kas koncentrējas uz baktēriju zarnu mikrobiomu iemītniekiem.

Šobrīd raksturotas vairāk nekā 1000 baktēriju sugas zarnu, kas nodrošina ievērojamu baktēriju komponentu "detaļu sarakstu". Interesanti, ka pēdējos gados (sākot no 90. gadu vidus) molekulārā filoģenētika ir novedusi pie daudzu šo sugu pārklasificēšanas. Īpašu interesi rada sugas bakterioīdu sastāvā (iepriekš tika uzskatītas par visizplatītāko un izplatītāko baktēriju ģints zarnās), kas tika pārklasificētas piecās ģintīs: Alistipes, Prevotella, Paraprevotella, Parabacteroides un Odoribacter, turpinot papildu kultūras un no kultūras neatkarīgs molekulārais darbs. Tiek lēsts, ka MetaHIT grupas zarnu mikrobiomās dominēja 1000-1150 baktēriju sugas, no kurām vidēji bija ~ 160 sugas uz vienu cilvēku. Veselīgos zarnu mikrobiomos, kas novērtēti pēc sekvencēšanas, pastāvīgi dominē divu veidu baktērijas - Bakteroīds un Firmicuts(Bacteroidetes un Firmicutes), lai gan, pat ņemot vērā šo plašo klasifikācijas līmeni, indivīdu attiecība atšķiras par vairāk nekā lielumu Firmas / Bakteroīdi... Kopējās baktērijas izkārnījumos, kas tika identificētas, izmantojot molekulārās metodes, ir paplašinājušas mikrobiomu sarakstu, iekļaujot baktērijas no vismaz astoņām ģimenēm (1. attēls). Lai gan tie ir mazāk pētīti nekā zarnas, daudzas citas veselu cilvēku ķermeņa biotopus aizņem mikrobu kopienas. Sabiedrības sastāvs ir līdzīgāks biotopu iekšienē, nevis starp tiem, savukārt garenvirziena svārstības ir būtiskas un vēl nav pilnībā izskaidrojušas iemeslus.

1. att. Tipiskas ģintis (ģimenes) cilvēka mikrobiomā... Agrīnās "veselīga" mikrobioma definīcijas parasti koncentrējās uz taksonu kopām, kas varētu dominēt veseliem indivīdiem. Kaut arī jebkura veida tīri taksonomiski kodoli palika nenotverami pat salīdzinoši šauri definētās populācijās, katrs ķermeņa apgabala biotops ir ļoti filoģenētisks. Tipiskas dzemdības ( ģimenes zarnās) ir parādīti veselām populācijām dažādās vietās.

Mikrobiomu veidošanās un agrīna kolonizācija

Faktori, kas ietekmē mikrobiomu dinamika agrīnā vecumā ir svarīgi veselīga mikrobioma veicinātāji. Mikrobu iekļaušanās un noturība ir daļēji stohastisks process, ko ietekmē daudzi elementi, kā rezultātā veselīga, pieaugušajiem līdzīga konfigurācija rodas tikai pēc dažiem pirmajiem dzīves gadiem. Zīdaiņa zarnu mikrobioma bagātināšana ar simbiontiem, piemēram, Bacteroides, Parabacteroides, Clostridium, Lactobacillus, Bifidobacterium un Faecalibacterium prausnitzii, nodrošina vairākus veselīgu mikrobiomu noteicošos faktorus. Kad tie ir izveidoti, tie ir primārie īso ķēžu taukskābju (SCFA) ražotāji, kas ir svarīgs enerģijas avots no nesagremojamiem ogļhidrātiem. SCFA ir imūnmodulējoši, inhibē parastos patogēnus, un ir pierādīts, ka tiem ir audzēju nomācošas īpašības. Zarnu mikrobioms ir būtiska prasība imūnsistēmas izveidošanai un funkcionēšanai, un labvēlīgo baktēriju ģinšu veidošanās agrīnā vecumā veicina imūno toleranci un tādējādi var mazināt vai mainīt autoimūnās slimības.

Piegādes veids var ietekmēt mikrobiotas veidošanos agrīnā vecumā, tādējādi ķeizargrieziens ir saistīts ar oportūnistu, tostarp Haemophilus spp., Enterobacter Cancerogenus / E. hormaechei, Veillonella dispar / V. parvula un Staphylococcus, bagātināšanu. Šie mikrobi turpina pastāvēt vismaz pirmo dzīves gadu un var veicināt bērnu infekciju slogu. Diēta arī rada spēcīgu selektīvu spiedienu uz mikrobiomu, un barošana ar krūti(kā pirmā diēta) dod priekšroku noteiktām mikrobu sugām no sākotnējās mikrobiotas, kuras, iespējams, ir savāktas nejauši. Piemēram, mātes piena oligosaharīdus (HMO) kā vienīgo oglekļa avotu var izmantot tikai dažas Bifidobacterium un Bacteroides sugas.

Par vesela cilvēka mikrobioma uzbūvi

Pamatojoties uz Konsorcija materiāliem HMP(The Human Microbiome Project Consortium. Vesela cilvēka mikrobioma struktūra, funkcija un daudzveidība. Daba. 2012 ; 486: 207-14)

Cilvēka mikrobioma pētījumi ir parādījuši, ka pat veseli cilvēki ievērojami atšķiras mikrobu ziņā, kas atrodas tādās dzīvotnēs kā zarnas, āda un maksts. Liela daļa šīs šķirnes paliek neizskaidrojama, lai gan diēta, vide, saimnieka ģenētika un agrīna mikrobu iedarbība. Attiecīgi, lai raksturotu ar cilvēkiem saistīto mikrobu kopienu ekoloģiju, "" jeb HMP (Human Microbiome Project) analizēja līdz šim lielāko kohortu un atlasīto klīniski nozīmīgu biotopu kopu. Pētnieki atklāja, ka raksturīgo mikroorganismu daudzveidība un pārpilnība katrā biotopā ļoti atšķiras pat veselu indivīdu vidū ar spēcīgu nišas specializāciju gan cilvēku iekšienē, gan starp cilvēkiem. Projekts saskārās ar aptuveni 81–99% ģinšu, enzīmu ģimeņu un kopienas konfigurāciju, ko aizņem veselīgs rietumu mikrobioms. Metagenomiskā metabolisma ceļu pārnešana bija stabila starp indivīdiem, neskatoties uz atšķirībām kopienas struktūrā, un tika konstatēts, ka etniskā / rasu izcelsme ir viena no spēcīgākajām gan ceļu, gan mikrobu asociācijām ar klīniskajiem metadatiem. Tādējādi šie rezultāti iezīmē strukturālo un funkcionālo konfigurāciju klāstu, kas ir normālas mikrobu kopienās veselās populācijās, ļaujot turpmāk raksturot cilvēka mikrobioma epidemioloģiju, ekoloģiju un translācijas pielietojumu.

Bagātīgi taksoni cilvēka mikrobiomā, kas ir metagenomiski un taksonomiski labi definēti HMP populācijā

Rīsi. 2. Baktēriju taksoni veselīgā mikrobiomā... A-C) Taksonu pārpilnība (intensitāte, krāsa, kas apzīmē veidu/klasi) un pārpilnība (zaru klātbūtne un izmērs) veselīgā mikrobiomā. Visizplatītākie: A) metagenomiski identificēti, B)PATRIKS"Patogēni" (metagenomiskie) un C) 16S identificētās ģintis. Populācijas lielums un HMP sekvencēšanas dziļums labi noteica mikrobiomu visos analizētajos ķermeņa reģionos, ko novērtēja pēc pievienotās kopienas piesātinājuma.

Baktēriju funkcijas, kas ir svarīgas dzīvībai zarnās

Plašs neapgrūtināts cilvēka zarnu trakta baktēriju gēnu katalogs ļauj identificēt dzīvībai svarīgas baktēriju funkcijas šajā vidē. Ir funkcijas, kas baktērijām ir nepieciešamas, lai tās attīstītos zarnu kontekstā (t.i., "minimāli zarnu genoms") un tie, kas piedalās visas ekosistēmas homeostāzē un ir kodēti daudzās sugās ("minimums zarnu metagenoms"). Paredzams, ka pirmā funkciju kopa būs lielākajā daļā vai visu veidu zarnu baktēriju, bet otrā - lielākajā daļā vai visos cilvēka zarnu paraugos.

Lai definētu funkcijas, kas kodētas ar minimumu zarnu genoms Zinātnieki izmantoja faktu, ka šīm funkcijām ir jābūt lielākajā daļā vai visu veidu zarnu baktērijās, un tāpēc tās parādās gēnu katalogā tādā biežumā, kas pārsniedz to funkciju biežumu, kas atrodamas tikai dažu veidu zarnu baktērijās. Dažādu funkciju relatīvo biežumu var secināt no gēnu skaita, kas pieņemti darbā dažādās Bioloģiskās informācijas datu bāzes klasteros.eggNOG, pēc gēna garuma un kopijas skaita normalizācijas. Pētnieki sarindoja visas kopas pēc gēnu frekvencēm un noteica diapazonu, kas ietvēra kopas, kas nosaka labi zināmas būtiskās baktēriju funkcijas, piemēram, tās, kas eksperimentāli tika atrastas labi izpētītajam Firmicut. Bacillus subtilis, pieņemot, ka papildu kopas šajā diapazonā ir vienlīdz svarīgas. Kā gaidīts, diapazons, kas ietvēra lielāko daļu galveno klasteru B. subtilis(86%), atradās ranga secības pašā augšgalā. Apmēram 76% klasteru ar būtiskiem gēniem Escherichia coli bija šajā diapazonā, apstiprinot autoru pieejas pamatotību. Tas liek domāt, ka diapazonā atrastās 1244 metagenomiskas kopas nosaka zarnu dzīvībai svarīgas funkcijas.

Zinātnieki starp diapazona kopām atklāja divu veidu funkcijas: tās, kas nepieciešamas visām baktērijām ("uzkopšana"), un tās, kas potenciāli ir raksturīgas zarnām. Starp daudzajiem pirmās kategorijas piemēriem ir funkcijas, kas ir daļa no galvenajiem vielmaiņas ceļiem (piemēram, centrālā oglekļa metabolisms, aminoskābju sintēze), kā arī svarīgi proteīnu kompleksi (RNS polimerāze, DNS polimerāze, ATP sintāze, vispārējais sekrēcijas aparāts ).

Rīsi. 3. Minimālā zarnu genoma un metagenoma funkcionālais sastāvs (minimālā genoma un metagenoma funkcijas: reti- reti, bieži - bieži).

Iespējamās zarnu specifiskās funkcijas ietver tās, kas saistītas ar adhēziju ar saimniekolbaltumvielām (kolagēnu, fibrinogēnu, fibronektīnu) vai glikolipīdu globozaģentu komplektēšanu, kas rotā asinis un epitēlija šūnas. Turklāt 15% diapazona klasteru kodē funkcijas, kas atrodas<10% геномов Базы данных eggNOG и в значительной степени (74,3%) не определены (рис. 3). Детальное их изучение должно привести к более глубокому пониманию бактериальной жизни в кишечнике.

(pamatojoties uz 16S sekvencēšanas un metagnomiskās sekvencēšanas rezultātiem no projekta autoriem MetaHIT)

Ir aprēķināts, ka mikrobi mūsu ķermeņos kopā veido 100 triljonus šūnu, kas ir desmit reizes vairāk nekā cilvēka šūnu skaits, un tiek lēsts, ka tie kodē 100 reizes vairāk unikālu gēnu nekā mūsu pašu genoms. Lielākā daļa mikrobu mīt zarnās, tiem ir liela ietekme uz cilvēka fizioloģiju un uzturu, un tie ir būtiski cilvēka dzīvībai. Turklāt zarnu mikrobi veicina enerģijas atgūšanu no pārtikas, un izmaiņas zarnu mikrobiomā var būt saistītas ar zarnu slimībām vai aptaukošanos.

A) 16S secība

Autors materiāliemDavid A. Relman, u.c. al. Cilvēka zarnu mikrofloras daudzveidība. Zinātne... 2005 10. jūnijs; 308 (5728): 1635-1638.

Lai izprastu un izmantotu zarnu mikrobu ietekmi uz cilvēka veselību un labklājību, ir nepieciešams atšifrēt zarnu mikrobu kopienas saturu, daudzveidību un darbību. Metodes, kuru pamatā ir 16S ribosomu RNS (16S rRNS) gēnu sekvencēšana, ir parādījušas, ka divas baktēriju nodaļas, Bacteroidetes un Firmicutes, veido vairāk nekā 90% no zināmajām filoģenētiskajām kategorijām un dominē distālās zarnas mikrobiotā. Saistītā pētījumā pētnieki koncentrējās uz 16S rDNS, ņemot vērā tās universālo izplatību starp visiem prokariotiem un tā uzticamību filoģenētisko attiecību noteikšanai. Gļotādas un fekāliju paraugi tika iegūti no trim veseliem pieaugušiem subjektiem (A, B, C), kuri bija daļa no plašāka, uz populāciju balstīta gadījuma kontroles pētījuma. Gļotādas paraugi tika iegūti kolonoskopijas laikā no veselām vietām sešos galvenajos cilvēka resnās zarnas reģionos: aklajā zarnā, augošajā resnajā zarnā, šķērsvirziena resnajā zarnā, lejupejošā resnajā zarnā, sigmoidajā resnajā zarnā un taisnajā zarnā. Katram subjektam fekāliju paraugi tika ņemti arī 1 mēnesi pēc kolonoskopijas (kopā no katra subjekta tika ņemti 7 paraugi). Pētnieki, kā minēts iepriekš, koncentrējās uz 16S rDNS. 16S rDNS pastiprināts no paraugiem ar polimerāzes ķēdes reakciju (PCR) un bakteriālajiem un arheālajiem plaša spektra primeriem. No septiņiem paraugiem no subjekta B un no fekāliju parauga no subjekta C tika iegūti arheoloģiski produkti; Visi 21 paraugs ražoja baktēriju produktus. PCR produkti tika klonēti un sekvencēti divos virzienos, un tika izmantotas skaitliskās ekoloģiskās pieejas.

No 395 baktēriju filotipiem 244 (62%) bija jauni, un 80% bija sekvences no sugām, kuras netika kultivētas. Lielākā daļa iespējamo organismu bija Firmicutes un Bacteroidetes locekļi, kas atbilst citām zarnu floras molekulārajām analīzēm (1, 2, 4). Tips Firmicutes sastāvēja no 301 filotipa, no kuriem 191 bija jauns; lielākā daļa (95%) Firmicutes sekvenču bija Clostridia klases pārstāvji. Pētnieki atklāja ievērojamu skaitu Firmicutes, kas ir saistītas ar zināmām butirātu ražojošām baktērijām (2454 sekvences, 42 filotipi), kuras visas ir Clostridium klasteru IV, XIVa un XVI dalībnieki. Mēs gaidījām šīs funkcionālās grupas izteiktu prezentāciju mūsu veselajiem kontroles subjektiem, ņemot vērā tās lomu normāla resnās zarnas epitēlija uzturēšanā un aizsardzībā. Starp subjektiem tika novērotas lielas atšķirības starp 65 Bacteroidetes filotipiem, kā aprakstīts iepriekš (,). B. thetaiotaomicron ir atrasts katram subjektam, un ir zināms, ka suga ir iesaistīta labvēlīgās funkcijās, tostarp barības vielu uzsūkšanā un epitēlija šūnu nobriešanā un uzturēšanā. Salīdzinoši maz secību ir saistītas ar proteobaktēriju, aktinobaktērijas, fusobaktērijas un verrucomicrobia veidiem. Zemais proteobaktēriju (tostarp Escherichia coli) secību saturs nebija negaidīts, ņemot vērā, ka fakultatīvās sugas var pārstāvēt aptuveni 0,1% baktēriju resnās zarnas stingrā anaerobā vidē; tas atbilst iepriekšējiem rezultātiem (, 3,).

B) Metagenomiskā secība

Pamatojoties uz materiāliem Qin J, Li R, Raes J, Arumugam M, Burgdorf KS, Manichanh C u.c. Cilvēka zarnu mikrobu gēnu katalogs, kas izveidots ar metagenomisko sekvencēšanu. Daba. 2010; 464: 59-65.

Metagenomiskā secība nodrošina spēcīgu alternatīvu rRNS sekvencēšanaipriekšsarežģītu mikrobu analīzekopienas. Attiecībā uz cilvēka zarnām šādi pētījumi jau ir izveidojuši aptuveni 3 GB līdz 2010. gadam (GB - šeit Gigabāze = 1 miljards bāzes pāru) mikrobu secības no fekāliju paraugiem no 33 cilvēkiem no ASV vai Japānas. Tātad, lai iegūtu plašāku izpratni par cilvēka zarnu mikrobu gēniem, cita pētījuma autori no projekta MetaHIT (Metagenomics of the Human Intestin Tract) izmantoja Illumina Genome Analyzer tehnoloģiju (GA) kopējās DNS dziļai sekvencēšanai no fekāliju paraugiem no 124 Eiropas pieaugušajiem. Viņi ģenerēja 576,7 GB secību, kas ir gandrīz 200 reizes vairāk nekā visos iepriekšējos pētījumos, apvienoja to kontigos un paredzēja 3,3 miljonus unikālu atvērtu lasīšanas kadru (ORF). Šis gēnu katalogs satur praktiski visus izplatītos zarnu mikrobu gēnus MetaHIT kohortā, sniedz plašu izpratni par funkcijām, kas ir svarīgas baktēriju dzīvībai zarnās, un norāda, ka daudzas baktēriju sugas ir kopīgas dažādiem cilvēkiem. Rezultāti arī parāda, ka īstermiņa metagenomisko sekvencēšanu var izmantot, lai globāli raksturotu videi izaicinošu vidi ģenētisko potenciālu.

Kopējais baktēriju kodols

Dziļa metagenomiskā sekvencēšana ļauj izpētīt kopīgas mikrobu sugu kopas (kopējā kodola) esamību kohortā. Šim nolūkam autori izmantoja nesamazinātu 650 sekvencētu baktēriju un arheālu genomu komplektu. Viņi saskaņoja katra cilvēka zarnu mikrobu parauga Illumina GA rādījumus ar genomu kopu, izmantojot 90% identitātes slieksni, un noteica to genomu īpatsvaru, kurus aptver nolasījumi, kas ir izlīdzināti tikai vienā komplekta pozīcijā. Ar pārklājumu 1%, kas tipiskam zarnu baktēriju genomam atbilst vidējam apmēram 40 kb garumam, kas ir aptuveni 25 reizes garāks nekā 16S gēns, ko parasti izmanto sugu identificēšanai, pētnieki atklāja 18 sugas visos indivīdos, 57 pie ≥90% un 75% ≥50% cilvēku. Ar 10% pārklājumu, kas prasa apmēram 10 reizes palielināt izlases lielumu, zinātnieki joprojām atrada 13 no iepriekšminētajām sugām ≥90% indivīdu un 35 — ≥50%.

Kad uzkrātais secības garums palielinājās no 3,96 GB līdz 8,74 GB un no 4,41 GB līdz 11,6 GB izmantotajiem paraugiem MH0006 un MH0012 (attiecīgi 156,9 MB un 154,7 MB), abiem paraugiem koplietoto celmu skaits bija 1%. pārklājuma slieksnis, palielināts par 25%, no 135 līdz 169. Tas liecina, ka pastāv daudz lielāks kopējais kodols, nekā mēs varētu novērot secības dziļumā, ko parasti izmanto katrai personai.

Mikrobu sugu skaita mainīgums indivīdos var spēcīgi ietekmēt kopējā kodola noteikšanu. Lai vizualizētu šo mainīgumu, pētnieki salīdzināja sekvencēšanas nolasījumu skaitu, kas saskaņoti dažādos genomos cilvēkiem no viņu MetaHIT kohortas. Pat visbiežāk sastopamajām 57 sugām, kas sastopamas ≥90% indivīdu ar > 1% genoma pārklājumu, starpsugu mainīgums bija no 12 līdz 2187 reizēm ( rīsi. 4 .). Kā gaidīts, vislielākais skaits bija Bacteroidetes un Firmicutes.

Papildu materiāls

BACTEROIDETS, FIRMS un CITI

Zināšanas, kas iegūtas vairāk nekā gadsimtu, pētot cilvēka kuņģa-zarnu trakta mikrobiotu, ir pierādījušas, ka šī ekosistēma patiešām ir "aizmirsts orgāns". Daudzi dati par kuņģa-zarnu trakta mikrobiotu laika gaitā ir ļoti izkliedēti, un tāpēc ir ārkārtīgi nepieciešams pārskatīšanas darbs, lai sistematizētu zināšanas šajā jomā. Un ir tāds darbs. Pēc zinātniskās literatūras analīzes (IXX beigas - XXI gs. sākums) tajā sniegts sistemātisks pārskats un detalizētas atsauces uz 1057 zarnu mikrobu sugām.

Mūsu tīmekļa vietnē neliela daļa no šī pārskata ir iekļauta sadaļā par baktērijām un firmicuts. Šāda izvēle nav nejauša, un to nosaka pieaugošā interese par dominējošo zarnu mikrofloru, kurā ietilpst Firmicutes un Bacteroidetes pārstāvji, kā arī nesenā vairāku atsevišķu hierarhisku zarnu mikroorganismu grupu un veidu pārklasificēšana. Plašāku informāciju skatiet šeit:

Arī iesniegts cilvēka kuņģa-zarnu trakta mikrobiota, kurā skaidri nošķirami iepriekš minētie firmicuts un bakteroids. Ir zināms, ka Firmicutes un Bacteroidetes attiecība cilvēkiem ar aptaukošanos un liesu cilvēku ir atšķirīga, un šī proporcija samazinās, zaudējot svaru, ievērojot zemu kaloriju diētu. Tāpēc ir saprātīgi pieņemt, ka cilvēku skaita palielināšanos, ko, iespējams, izraisa viņu augstas kaloritātes diēta, var uzskatīt par noderīgu aptaukošanās biomarķieri.

Arī papildus prezentēts grafiskais pārskats cilvēka zarnu mikrobiotas sastāva galveno veidu relatīvā pārpilnība dažādos dzīves posmos. Dati iegūti no pētījumiem par šādiem stāvokļiem: barošana ar krūti un mākslīgā barošana, zīdaiņu cietā barība, antibiotikas maziem bērniem, veselīgi vai nepietiekami baroti mazuļi, veseli pieaugušie, vecāka gadagājuma cilvēki un 100 gadus veci cilvēki un pieaugušie ar aptaukošanos.

Zarnu mikrobiotas pārtika

Uzturs un zarnu mikrobioma konfigurācija

Kopš mikrobiomu pētījumu atdzimšanas pēdējā desmitgadē ir uzkrāts daudz zināšanu par spēkiem, kas veido cilvēka zarnās dzīvojošo mikroorganismu arhitektūru un funkcionalitāti. No daudziem endogēniem un eksogēniem ar saimniekorganismu saistītajiem faktoriem uzturs ir galvenais zarnu mikrobiotas kopienas struktūras un darbības noteicošais faktors. Ieviešot uztura signālus saiknē starp saimniekorganismu un tā mikrobiotu, uzturs uztur homeostāzi vai veicina uzņēmību pret slimībām. Mikrobiota modulē slimību patoģenēzi, progresēšanu un ārstēšanu, sākot no vielmaiņas traucējumiem līdz neiroloģiskām patoloģijām. Mainot mijiedarbības veidu starp saimniekorganismu un mikrobiotu, izmantojot personalizēts uzturs ir jauna terapeitiskā joma gan slimību kontrolei, gan profilaksei. Zarnu mikrobiotas sastāvs un funkcija veidojas jau zīdaiņa vecumā, un nākotnē to spēcīgi ietekmē daudzi vides faktori, no kuriem diēta - ir galvenais noteicējs mikrobiotas konfigurācija, modulējot konkrētu sugu skaitu un to individuālās vai kolektīvās funkcijas. Turklāt konkrētas diētas ietekme uz indivīdiem populācijā atšķiras no cilvēka uz cilvēku un var būt atkarīga no saimnieka un mikrobiomu īpašību kombinācijas, jo pēdējās lielākoties ir vides, nevis ģenētiskas, un tāpēc tās var būt vairāk pakļautas iejaukšanās. Izpratne par to, kā uztura barības vielas modulē zarnu mikrobiomu, ir ļoti svarīga pārtikas attīstībai un Diētas modeļi, lai cīnītos pret neinfekcijas slimību globālo slogu... Mūsdienu pētījumi liecina, kapārtikas šķiedra, tostarp arabinoksilāni, galakto-oligosaharīdi, inulīns un oligofruktoze, veicina vairāku labvēlīgu baktēriju attīstību un kavē potenciāli kaitīgās sugas. Preklīniskie pierādījumi liecina, ka tauku daudzums un veids modulē gan labvēlīgos, gan potenciāli kaitīgos mikrobus, kā arī attiecību. / zarnās. Klīniskie un preklīniskie pētījumi liecina, ka olbaltumvielu veidam un daudzumam uzturā ir arī nozīmīga un diferencēta ietekme uz zarnu mikrobiotu. Tas pats attiecas uz vitamīniem, mikroelementiem, minerālvielām, polifenoliem, pārtikas piedevām utt.

Skatiet saites, lai uzzinātu, cik svarīga ir ass diēta-mikrobioms-saimnieks:

• Uztura barības vielu loma mikrobiotas modulēšanā

No mikrobioma izpētes vēstures

Pirmie projekta rezultāti HMP

Cilvēka mikrobioma projekts

Projekta sākotnējais mērķis ir atšifrēt 900 pilnīgus mikrobu genomus, kurus pārstāv vienkāršākie vienšūnu dzīvnieki, baktērijas un arhejas, taču arī šis daudzums galu galā būs tikai neliela daļa no informācijas par visiem dzīvojošajiem mikrobiem. cilvēka organismā, kas veido t.s"MIKROBIOMS".

Cilvēka mikrobioma projekts ir loģiska projekta "Human Genome" attīstība, kura mērķis ir pilnīga cilvēka genoma atšifrēšana. Neskatoties uz to, ka projekts tika uzsākts 1990. gadā un pirmais pilnīgais cilvēka genoms tika publicēts 2003. gadā, šis projekts joprojām nav pabeigts, jo dažas cilvēka DNS sadaļas joprojām nav atšifrētas.

Piecas galvenās cilvēka ķermeņa vietas, proti, zarnas, mutes dobums, elpceļi, āda un uroģenitālā sistēma, ir bagātīgi apdzīvotas. Dažādi mikrobi. Šajā sakarā tiem ir svarīga loma imunitātes, vielmaiņas, gremošanas un citu funkciju uzturēšanā.

Gremošanas trakts- patvērums lielākajai daļai mūsu mikroskopisko istabas biedru, tieši šeit atrodas cilvēka mikrobioms. Tas ir, zarnu mMikrobioms ir tas, ko agrāk sauca par zarnu mikrofloru.

Tagad, sākoties plaša mēroga genoma pētījumiem par visdažādākajām baktēriju sabiedrībām (piemēram, dažām okeāna dibena daļām, notekūdeņiem utt.), mikrobioma nosaukums ir kļuvis populārāks. Tas nozīmē ne tik daudz pašu mikrobu, bet visu mikrobu gēnu kolekciju, kas ietekmē vidi, kurā tie pastāv.Cilvēka ķermenis ir arī mikrobu dzīvotne ...

JAUNS SKATĪJUMS UZ CILVĒKA BIOLOĢIJU

Projekta "Cilvēka mikrobioms" rezultāti

Amerikas zinātnieku konsorcijs 2012. gadā. publicēja piecu gadu darba rezultātus Nacionālo veselības institūtu projektā Cilvēka mikrobioma projekts. Cilvēka mikrobioma projekta darbā piedalījās aptuveni 200 zinātnieku no 80 daudznozaru zinātniekiem. pētniecības institūti... Pētījuma kopējās izmaksas bija 173 miljoni USD.

Projekta mērķis bija raksturot visus cilvēka organismā esošos mikrobus, kam zinātnieki paņēma audu paraugus no 15 ķermeņa vietām 129 vīriešiem un no 18 vietām 113 sievietēm. Visi brīvprātīgie – veseli cilvēki vecumā no 18 līdz 40 gadiem – nodrošināja trīs gļotādas paraugus ar iekšā vaigiem, degunu, ādu aiz auss un elkoņiem, kā arī fekāliju paraugus.

Saskaņā ar biomateriāla ģenētiskās analīzes rezultātiem tika konstatēts, ka cilvēka organismā dzīvo vairāk nekā 10 tūkstoši dažādu mikrobu sugu. Pēc pētījuma autoru domām, šāda mikrobioma daudzveidība nodrošina cilvēku ar daudz vairāk gēnu, nekā varētu iedomāties. Tātad, ja cilvēka genomā ir 22 tūkstoši gēnu, kas kodē olbaltumvielas metabolisma regulēšanai, mikrobioms pievieno vēl aptuveni astoņus miljonus unikālu baktēriju gēnu.

"Jautājums par to, kā veselu cilvēku baktēriju veidu individuālās variācijas ietekmē iespējamo slimības attīstību, paliek atklāts," saka viens no konsorcija dalībniekiem Entonijs Fodors (Antonijs Fodors).

Izrādās, gandrīz katra cilvēka organismā ir zems daudzums kaitīgo baktēriju, patogēno mikroorganismu, kas jau kļuvuši zināmi to izraisīto infekciju dēļ. Bet, kad cilvēks ir vesels, tāpat kā tie 242 pieaugušie amerikāņi, kuri brīvprātīgi pieteicās testēšanai projektā, šie mikroorganismi mierīgi sadzīvo ar labvēlīgajiem mikrobiem, kas savukārt "notur tos kontrolē".

Nākamais jautājums, ko ārsti vēlas noskaidrot, ir tas, kāpēc patogēni mikroorganismi kaitē dažiem cilvēkiem un tajā pašā laikā neietekmē citus? Kādas izmaiņas notiek cilvēka mikrovidē, kas rada risku dažādas slimības no kairinātu zarnu sindroma infekcijām līdz psoriāzei?

Visi šie un daudzi citi jautājumi tika uzdoti zinātniekiem, kas piedalījās vienā no lielākajiem Nacionālo veselības institūtu projektiem ASV.Iegūtie rezultāti jau tagad maina zinātnieku uzskatus par to, kā cilvēki paliek veseli un otrādi – slimo.

"Šī ir pilnīgi jauna perspektīva uz cilvēka bioloģiju un cilvēka slimībām, un tas ir iespaidīgi," komentēja Dr. Filips Tars no Vašingtonas universitātes Sentluisā, viens no vadošajiem zinātniekiem 173 miljonus dolāru vērtajā projektā, ko finansē ASV Nacionālie institūti. Veselība.

"Šīs baktērijas nav mūsu ķermeņa pasažieri," uzsvēra Tars. "Tās ir metaboliski aktīvas. Viņi ir kā kopiena, un mums ar viņiem jārēķinās tāpat kā mēs izturamies pret meža vai ūdens ekosistēmu. Un tāpat kā vides ekosistēmās, mikrobu sastāvs katrā jūsu ķermeņa daļā ir atšķirīgs. Piemēram, jūsu āda ir pielīdzināma lietus mežam, un jūsu zarnas ir pārpildītas ar dažāda veida mikroorganismiem, piemēram, okeānu.

Zinātnieki jau sen ir zinājuši, ka cilvēka organismā līdzās pastāv triljoniem atsevišķu baktēriju. To sauc par cilvēka mikrobiomu. Līdz šim pētījumi tika veikti tikai ar tiem mikrobiem, kas bija dažādu slimību izraisītāji. Jūs varat atcerēties, cik bieži ārsti saka, ka katrs trešais cilvēks nēsā Staphylococcus aureus (degunā vai uz ādas), kas var inficēt citus. Bet neviens nezina visu veidu mikroorganismus, kas apdzīvo veselīga cilvēka ķermeni, kur tie atrodas un kā tie ietekmē mūsu ķermeni. Apmēram 200 zinātnieku no 80 pētniecības organizācijām piecus gadus strādāja kopā pirmajā tautas skaitīšanā, lai atbildētu uz šiem jautājumiem, atšķetinot mikroorganismu DNS, izmantojot vienu no metodēm, ko izmanto cilvēka ģenētikas atšifrēšanai. Šo pētījumu rezultāti tika publicēti žurnālu ziņojumu sērijā. Dabas un publiskā zinātnes bibliotēka.

Vispirms zinātniekiem bija jāievāc audu paraugi no dažādām cilvēka ķermeņa daļām – mutes, deguna, dažām ādas vietām, sieviešu maksts un no izkārnījumiem. Tad viņi atdalīja baktēriju DNS no cilvēka DNS un sāka analizēt sarežģītas baktērijas: lactobacillus, streptococcus, corynebacterium.

"Katrā cilvēka ķermeņa šūnā dzīvo apmēram 10 baktēriju šūnas, taču tās ir tik mikroskopiskas, ka visu mikroorganismu kopējā masa ir 1 līdz 3 procenti no cilvēka ķermeņa svara," skaidroja Dr. Ēriks Grīns no Nacionālā cilvēku centra. Genoma pētījumi Amerikas Savienoto Valstu Nacionālajā veselības organizācijā (NIH). Tas nozīmē, ka cilvēks, kas sver 90 kg, satur līdz 3 kg baktēriju.

Cilvēka genomā ir aptuveni 22 000 gēnu. Bet, saskaņā ar jaunā projekta aplēsēm, mikrobi mūsu ķermenim piešķir vēl lielāku spēku, kas vienāds ar 8 miljoniem gēnu. Baktēriju gēni veic noteiktu darbu saistībā ar mūsu ķermeni. Dažiem no tiem ir svarīga loma tās cilvēka šūnas veselībā un attīstībā, kurā tie atrodas, norāda Dr. Brūss Birrens, cits projekta pētnieks. Piemēram, zarnu baktēriju gēni sadala noteiktus proteīnus un taukus. Tie arī ražo noderīgus savienojumus, kas cīnās ar visa veida iekaisumiem.Un tomēr zinātnieki ir atklājuši, ka nav mikroorganismu pamatsastāva, kas pilda noteiktas funkcijas, to var izdarīt dažādas baktēriju kombinācijas.

MIKROBIOMA ATŠĶIRĪBA STARP ETNISKĀM GRUPĀM

Neliela atkāpe. 2018. gadā zinātnieki atklāja 12 konkrētus baktēriju veidus, kuru daudzums regulāri atšķiras atkarībā no etniskās piederības. Tā kā etniskā piederība ietekmē daudzus faktorus, sākot no uztura līdz ģenētikai, ir grūti pateikt, kāpēc, sacīja Endrjū Brūkss, Vanderbiltas universitātes Vanderbiltas Ģenētikas institūta doktorants. analizēts dati, ko sniedz American Gut Project un Human Microbiome Project. Bet tas ir pamats, lai izprastu veselīgu mikrobiomu atšķirības starp cilvēkiem ...

"Ikvienam organismā ir atšķirīgs baktēriju sastāvs, taču tie ir organizēti, lai veiktu noteiktas funkcijas," sacīja Birrens. Iespējams, ka mūsu dzīvesveids un vide ir veicinājusi šāda veida mehānisma rašanos, kas darbojas mūsu labā.

Ieslēgts Šis brīdis tiek veikti pētījumi, kas parādītu, kā mikroorganismu sastāvs atšķiras cilvēkam ar noteiktu slimību no vesela cilvēka ar tālāko mērķi slimību profilaksei un ārstēšanai.

Apsveriet, piemēram, kuņģa-zarnu trakta superinfekciju (baktērijas, kas ir rezistentas pret antibiotikām, tostarp Staphylococcus aureus), kas bieži inficē cilvēkus, kuri atrodas slimnīcā un no kuras viņi dažreiz mirst. Filips Tars (Vašingtonas Universitāte) vēlas uzzināt, kāds zarnu baktēriju sastāvs var novērst disbakteriozes bojājumus kuņģa-zarnu traktā vai mazināt tās kaitīgo ietekmi un noskaidrot, kurš no cilvēkiem ir uzņēmīgāks pret infekciju.

Baylor College of Medicine pētnieki ziņoja, ka baktērijām, kas atrodamas grūtnieces makstī, ir iespēja mainīties grūtniecības laikā, iespējams, lai radītu bērnam visveselīgāko vidi. Iepriekšējie pētījumi ir arī parādījuši, ka baktērijas zīdaiņiem, kas dzimuši tradicionālās dzemdībās, atšķiras no tām zīdaiņiem, kuri dzimuši ar ķeizargriezienu. Tas izskaidro, kāpēc ķeizargrieziens palielina bērna risku saslimt ar noteiktām infekcijām.

"Katra jauna informācija mūs ir šokējoša, jo tā parāda, cik daudz darba ir jādara, lai izprastu pasauli, kas pastāv mūsos," sacīja infekcijas slimību speciālists Dr. Deivids Relmens (Stenfordas universitāte), kurš uzrakstīja pārskatu par šī projekta rezultāti žurnālā Nature.

Piemēram, projektā galvenokārt piedalījās baltie brīvprātīgie, kas dzīvoja Hjūstonas un Sentlūisas apgabalos. Dr. Relmans atzīmēja, ka vēl ir daudz darāmā, lai noteiktu dažādas rases, etniskās un ģeogrāfiskās izcelsmes cilvēku mikrobiomu. Ir arī daudz atklātu jautājumu par to, kā šie mikrobi mijiedarbojas ar cilvēka ģenētiku.

"Patiesībā mēs pilnībā nezinām, kādas funkcijas nodrošina mūsu iekšienē esošā mikrobu ekosistēma un kā tā ietekmē mūsu veselību," sacīja Relmans.

VIDEOLEKCIJA PAR MICROBIOM

Konstantīns Severinovs - bioloģijas zinātņu doktors, Krievijas Zinātņu akadēmijas Molekulārās ģenētikas institūta Prokariotu elementu gēnu ekspresijas regulēšanas laboratorijas vadītājs, Gēnu bioloģijas institūta Mikroorganismu molekulārās ģenētikas laboratorijas vadītājs Krievijas Zinātņu akadēmijas profesors, Rutgersa universitātes (ASV) profesors, Skolkovas Zinātņu un tehnoloģiju institūta (SkolTech) profesors

Konstantīns Severinovs:

"Lielākais orgāns mūsu ķermenī nav aknas vai smadzenes, bet gan mikrobi, kas veido tā saukto mikrobiomu ..." (

Facebook

Twitter

Saskarsmē ar

klasesbiedriem

Google+