Mikrobiyom - nedir ve işlevleri nelerdir?

Mikrobiyom, modern tıp tarafından uzun yıllardır unutulmuş bir tür "organdır". Bununla birlikte, bir düzineden fazla yıldır, biyomedikal bilimlerin gelişmesi sayesinde, mikrobiyomun vücudumuzda yaşayan bir grup mikroorganizmadan daha fazlası olduğunu kanıtlayan çok sayıda araştırma yapılmıştır. Mikrobiyom nedir? Sağlığımız için neden bu kadar önemli? Bununla nasıl ilgilenilir?

İçindekiler

1. Mikrobiyom, mikrobiyota veya mikroflora?
2. Mikrobiyom - nelerden oluşur?
3. Mikrobiyom - işlevleri nelerdir?
4. Mikrobiyom - Onu Ne Etkiler?
5. Mikrobiyom ve medeniyet hastalıkları
6. Mikrobiyom ve obezite
7. Mikrobiyom ve sinir sistemi
8. Mikrobiyom - Nasıl Bakılır?

Mikrobiyom (mikrobiyota, mikroflora), belirli bir doğal yaşam alanı için karakteristik olan bir mikroorganizma grubudur. Yaşam alanı olarak sadece denizi veya toprağı değil, aynı zamanda insan ve diğer hayvanların organizmalarını da anlamalıyız. Bu nedenle denizlerin ve toprağın mikrobiyomunun yanı sıra bağırsak, deri, genital kanal, kulak ve ağız mikrobiyomunu da ayırt ederiz.

Mikrobiyomun bileşimi, kapladığı habitata bağlı olarak değişir. Şu anda, en çok araştırma vücudumuzdaki en çok sayıda mikrobiyom, yani sindirim sistemi üzerinde gerçekleştirilmektedir.

Mikrobiyom, mikrobiyota veya mikroflora?

"Mikrobiyom" terimi ilk kez 2001 yılında, insan vücudunda yaşayan tüm mikropların genom setini tanımlamak için kullanan Nobel ödüllü Joshua Lederberg tarafından kullanıldı. Bu nedenle terim bu anlamda daha sık kullanılmaktadır.

Tüm mikroorganizmaların hücre olarak toplanmasından bahsederken "mikrobiyota" terimi kullanılmalıdır.

Buna karşılık, "mikroflora" terimi daha az kullanılan eski bir terimdir ve çoğu mikroorganizmanın bitki aleminde sınıflandırıldığı zamana kadar uzanır ("flora" terimi, belirli bir alanda bulunan bitki türlerinin toplamını tanımlar).

Mikrobiyom - nelerden oluşur?

Mikrobiyom, bakteriler, mayalar, mantarlar, protozoa, virüsler ve arkelerden oluşur. Ev sahiplerine her zaman "arkadaş canlısı" olmaları gerekmediğini unutmayın. Mikrobiyota ayrıca, insanlar için potansiyel olarak patojenik mikroorganizmaları, ör. Escherichia Coli.

Mikroorganizmaların büyüklüğü nedeniyle, gastrointestinal mikrobiyom, esas olarak 4 alt gruptan bakterilerden oluşan özel bir ilgiyi hak ediyor:

• Firmicutes (64%)
• Bakteroidler (23%)
• Proteobakteriler (8%)
• Aktinobakteriler (3%)

Sağlıklı insanlarda, sindirim sisteminin ayrı bölümleri, değişken mikroorganizma çeşitliliği ile karakterize edilir. Mide suyunun asidik pH'ı çoğu mikroorganizma için elverişsiz bir ortam yarattığından mide ve oniki parmak bağırsağı pratikte sterildir. İnce bağırsakta sayıları daha büyüktür ve 1 gram gıda içeriğinde 10.000 ila 100.000 arasındadır.

Cinsin asidofilik bakterileri burada baskındır. Lactobacillus ve Streptokok. En fazla sayıda mikroorganizma kalın bağırsaktadır ve 1 gram besin içeriğinde bir trilyon hücre bile vardır! Büyük çoğunluğu, cinsin bakterileri gibi oksijene tahammülsüz mikroorganizmalardır (anaeroblar) Bifidobacterium olup olmadığı Clostridium.

Sindirim sisteminde insan vücudundaki hücrelere göre 10 kat daha fazla mikroorganizma olduğu tahmin edilmektedir (yaklaşık 2 kg ağırlığında yaklaşık 100 trilyon hücre) ve içlerindeki gen sayısının 3,3 milyon olduğu tahmin edilmektedir. Karşılaştırıldığında, insan genomu yalnızca 21.000 gendir.

Sindirim sisteminde yaşayan bakteriler vücutta oynadıkları işlevlere göre bölünebilir:

• proteolitik bakteriler (aynı zamanda çürütücü olarak da bilinir) bağırsakta aşırı çoğalması vücudu olumsuz etkileyebilen potansiyel olarak patojenik bakterilerdir; diğerleri arasında içerirler cinsin bakterileri Klebsiella, Enterobacter, Serratia, Citrobacter, Pseudomonas
• koruyucu (probiyotik) bakteriler, patojenik mikroorganizmaların büyümesini engelleyen, bağırsak epitelini kapatan ve bağırsak astarı için besin üreten bakterilerdir; diğerleri arasında içerirler cinsin bakterileri Lactobacillus ve Bifidobacterium
• immün sistemi uyarıcı bakteriler, bağışıklık sisteminin hücrelerini uyarır, enflamatuar tepkiyi azaltır ve mukoza yoluyla IgA antikorlarının üretimini uyarır; diğerleri arasında içerirler cinsin bakterileri Enterokok ve Escherichia coli. İkincisi ayrıca olumsuz koşullar altında potansiyel olarak patojeniktir

Mikrobiyom - işlevleri nelerdir?

Bağırsak mikroorganizmaları gıda maddelerini - karbonhidratlar, proteinler, yağlar ve ölü hücreler ve mukus gibi doğrudan insanlardan türetilenler - metabolize edebilir. Mikrobiyom bunları temel yaşam aktivitelerini desteklemek için kullanır.

Bu nedenle, mikrobiyotanın işlevleri, fermantasyon işlemi sırasında sayısız miktarda biyoaktif madde üreten bir tür biyoreaktör ile karşılaştırılabilir. Bu maddelerin miktarı ve niteliği büyük ölçüde yeme şeklimize bağlı olacaktır.

Sindirim süreçlerini desteklemenin yanı sıra bağırsak mikrobiyomu:

• B vitamini ve K vitamini üretir.
• magnezyum ve kalsiyum gibi minerallerin emilimini artırır
• bağırsakta patojenik bakteriler tarafından kolonileşmeyi önler
• bağışıklık sistemi hücrelerinin olgunlaşmasını uyarır ve çalışmasını destekler
• enflamatuar süreçleri yatıştırır
• bağırsak epitel hücrelerinin olgunlaşmasını ve farklılaşmasını etkiler
• toksinleri ve kanserojenleri inaktive eder
• kolesterol ve bilirubin metabolizmasına katılır

Mikrobiyom - onu ne etkiler?

• genler

Bağırsak mikrobiyomunun bileşimi öncelikle çevresel faktörlerden etkilenirken, konakçı genotip ayrıca mikrobiyomu daha az ölçüde etkiler. Böyle bir ilişkinin bir örneği, fukosiltransferaz 2 enzimini kodlayan FUT2 geninin varyantlarıdır. kan grupları ile ilişkili antijenlerin oluşumu için.

FUT2 geninin elverişsiz bir varyantına sahip kişiler, belirli oligosakaritleri üretmezler, bu da onları cinsin koruyucu bakteri eksikliğine yatkın hale getirir. Bifidobacterium. Avrupalıların yaklaşık% 20'si bu genin olumsuz bir varyantına sahiptir.

• yaş ve doğum yöntemi

Rahim içi doğumdan önce sindirim sistemimiz sterildir. Doğal doğum sırasında, gastrointestinal sistem annenin vajinal mikrobiyomu tarafından doldurulur. Daha sonra süt ile emzirme sırasında bebeğe prebiyotik maddeler (insan oligosakkaritleri) geçerek, örneğin yararlı bakterilerin büyümesini uyarır. Bifidobacterium.

Yapay olarak beslenen bebeklerde bu bakterilerden daha azı olabilir. Mikrobiyomun uygun şekilde gelişmesinde ve örneğin alerjilerin gelişmesinde doğumun ve beslenme şeklinin çok önemli olduğu gösterilmiştir. Sezaryen ile doğurtulanlara kıyasla, doğal olarak doğan bebeklerde mikrobiyomun bileşiminde önemli farklılıklar gözlenmiştir.

Emzirmenin sona ermesinden ve katı yiyeceklerin verilmesinden sonra, bağırsak mikrobiyomunun bileşimi yavaş yavaş bir yetişkininkine benzer. Yaklaşık 15 yaşına geldiğinde, nispeten istikrarlı hale gelir (eğer kişi sağlıklıysa ve doğru bir yaşam tarzı sürüyorsa).

Bağırsak mikrobiyomunun bileşiminde bir değişikliğin gözlendiği insan yaşamının bir sonraki aşaması, yaklaşık 65 yaş sonrası dönemdir. Yaşlılarda, cinsin koruyucu bakteri sayısında azalma var Bifidobacterium ve potansiyel olarak patojenik bakteri sayısında bir artış, örneğin Clostridium.

Azaltmak BifidobacteriumBağırsak mukozasındaki iltihabı azaltan, yaşa bağlı hastalık süreçlerini şiddetlendiren faktörlerden biri olabilir. Bu neden oluyor? Bu büyük ölçüde vücudumuzun yaşla daha az verimli hale gelmesinin, yani dişlerin durumunun kötüleşmesinin, salgılanan tükürük miktarının ve örneğin pankreas gibi organların etkinliğinin azalmasının bir sonucudur.

• Diyet

Beslenme, bağırsak mikrobiyomunun bileşimindeki en etkili faktörlerden biridir. Mikrobiyomumuza doğru miktarda kompleks karbonhidrat sağlarsak, mikroorganizmalar kısa zincirli yağ asitleri (SCFA), örneğin butirat veya laktik asit gibi vücut üzerinde yararlı bir etkiye sahip maddeler üretecektir. enflamatuar tepkileri susturarak.

Tüketilen karbonhidratların% 10-20'sinin insan bağırsak enzimleri tarafından sindirime dirençli olduğu tahmin edilmektedir. Bunlar, mikrobiyom için ideal "besinler" olan dirençli nişasta ve nişasta olmayan polisakkaritler (örn., Pektinler ve selüloz) gibi sindirilemeyen karbonhidratlardır.

Bununla birlikte, diyetimiz fazla miktarda işlenmiş gıda, basit şekerler, doymuş yağlar ve hayvansal protein içeriyorsa, mikroorganizmalar biyojenik aminler (örn. Tiramin), skatole, indol veya amonyak gibi zararlı maddeler üretmeye başlayacaktır. Bu maddeler bağırsak epitel hücrelerine zarar verebilir, iltihaplanmaya neden olabilir ve bağırsak bariyerinin geçirgenliğinde bozulmalara neden olabilir.

İtalya'da yaşayan ve Batı diyet modeline göre (hayvansal protein, yağlar ve basit şekerler açısından zengin) yemek yiyen çocukların bağırsak mikrobiyomunun kompozisyonunun, Burkina Faso kırsalında yaşayan çocukların diyetiyle (kompleks karbonhidrat bakımından zengin ve hayvansal protein bakımından düşük) karşılaştırıldığı bir çalışma yapılmıştır. . Her iki gruptaki mikrobiyom bileşiminin kökten farklı olduğunu gösterdiler.

İtalya'daki çocuklarda, obez insanlara özgü bakteri grubu (Firmicutes), çürütücü bakterilerin aşırı çoğalması ve dışkıda azalmış bütirat ve diğer SCFA içeriği bulunmuştur. Bu, Burkina Faso'daki çocuklarda bulunamadı. Bu, yanlış beslenme alışkanlıklarının bağırsak mikrobiyomunun bozulmasını nasıl etkilediğini gösterir.

Karmaşık karbonhidratlar (örneğin çözünür lif) bakımından düşük diyetler, bağırsak mikrobiyomunun çeşitliliğini, özellikle de bu cinsin koruyucu bakterilerini azaltır. Bifidobacterium. Böyle bir diyetin bir örneği, FODMAP diyeti ve uygun olmayan şekilde dengelenmiş glütensiz bir diyettir.

Akdeniz diyeti araştırmada en uygun olanıdır çünkü büyük miktarda diyet lifine ek olarak polifenoller içerir. Son çalışmaların gösterdiği gibi, polifenollerin% 90-95'i, bağırsak mikrobiyomu tarafından çeşitli biyokimyasal değişikliklere uğradıkları kalın bağırsakta birikmektedir.

• Psikolojik stres

Farelerde ve insan çalışmalarında, psikolojik stresin cinsin koruyucu bakteri sayısını azalttığı gösterilmiştir. Lactobacillus ve Bifidobacterium. Ek olarak, stres potansiyel olarak patojenik bakterilerin büyümesini uyarır. Escherichia Coli. Bunun nedeni muhtemelen stres hormonu kortizolün salgılanmasıdır.

Üzümlerdeki resveratrol veya çaydaki kateşinler gibi polifenollerin prebiyotik olarak işlev gören bağırsak mikrobiyotasının bileşimi üzerinde olumlu bir etkiye sahip olduğu da gösterilmiştir.

AYRICA OKUYUN:

• PROBİYOTİKLER - iyileştirici özellikler, türleri ve kaynakları
• Vücuttaki iyi bakteriler: hastalıklara karşı koruyan mikroplar
• Sık yıkamak ömrü kısaltır mı? Evet ve bunun kanıtı var!

Mikrobiyom ve medeniyet hastalıkları

Mikrobiyom, genellikle modern tıp tarafından unutulmuş bir "organ" ile karşılaştırılır. Araştırmalar, diğer organlar gibi mikrobiyomun da çevreden gelen bilgileri alabildiğini ve bunlara yanıt verebildiğini açıkça gösteriyor - pH değişiklikleri, besinlerin varlığı, bağışıklık hücreleri ve hormonlar gibi. Bu sisteme çekirdek algılama denir ve mikrobiyom ile insan hücreleri ve organları arasında moleküler diyaloga izin verir.

Mikrobiyomun vücudumuz üzerindeki çok düzeyli etkisinden dolayı, bağırsak disbiyozu adı verilen mikrobun kalitatif ve kantitatif bozukluklarının aşağıdakiler gibi birçok medeniyet hastalığının oluşumunu etkileyebilmesi şaşırtıcı olmamalıdır:

• obezite
• şeker hastalığı
• otoimmün hastalıklar
• Alerjiler
• depresif bozukluklar
• otizm
• Alzheimer hastalığı

Mikrobiyom ve insan sağlığı arasındaki ilişkiyi araştıran bir atılım, Amerikan Ulusal Sağlık Enstitüsü tarafından 2007 yılında başlatılan "İnsan Mikrobiyom Projesi" projesidir. Enlem, genotip, yaş ve diyete bağlı olarak insan mikrobiyomunun bileşimindeki farklılıkları belirlemeye izin veren en modern moleküler biyoloji yöntemlerini kullanır.

Mikrobiyom ve obezite

Bağırsak mikrobiyomunun obezite ile ilişkisine işaret eden ilk çalışmalar farelerde yapılmıştır. Obez farelerin - zayıf farelere kıyasla - gruptaki bakteriler arasındaki oranları bozduğu fark edildi. Firmicutes (çok fazla) ben Bakteroidler (yeterli değil).

Şu anda bağırsak mikrobiyomunun en az üç mekanizma yoluyla obezitenin gelişimini etkileyebileceğine inanılmaktadır:

• ek kilokalori üreterek (Gıdalardan elde edilen enerjinin% 4-10'u mikrobiyom tarafından üretilir, yaklaşık 80-200 kcal / gündür)
• düşük seviyeli iltihaplanma (insülin direncine neden olabilen metabolik endotoksemi olarak adlandırılır)
• açlık ve tokluk merkezinin düzenlenmesi (mikrobiyom, diğerleri arasında, glukagon benzeri peptid-1 ve peptid YY'nin salgılanmasını ve bağırsak geçiş zamanını etkiler)

Mikrobiyom ve sinir sistemi

Farelerde yapılan deneysel çalışmalar, bağırsak mikrobiyomunun sinir sisteminin gelişimini, stres tepkisini ve davranışını etkilediğini göstermiştir. Giderek daha fazla çalışma, bağırsak mikrobiyomu ile depresif bozukluklar arasında doğrudan bir ilişki olduğunu da göstermektedir.

Bu bağlamda sözde bağırsaktan beyne sinyaller iletmekten sorumlu olan bağırsak-beyin ekseni ve vagus siniri.

Mikroorganizmaların davranışımızı etkileyebileceği diğer mekanizmalar, triptofan metabolizmasına ("mutluluk hormonu" - serotonin sentezinin bir öncüsüdür) veya doğrudan nörotransmiterlerin sentezi yoluyla katılımlarıdır, örneğin cins bakteriler Escherichia ve Enterokok serotonin ve cinsi üretebilir Lactobacillus GABA (sakinleşmek ve rahatlamaktan sorumlu bir nörotransmiter).

Ek olarak, araştırmalar bağırsak mikrobiyomunun aşağıdaki gibi bozuklukların gelişimine katılımını göstermektedir:

• otizm
• şizofreni
• DEHB
• bipolar bozukluk

Bilmeye değer

SIBO veya ince bağırsağın aşırı bakteriyel büyümesi, kalın bağırsağın özelliği olan ince bağırsakta aşırı bakteri büyümesini içeren bir bağırsak disbiyozu türüdür.

SIBO, sindirim ve emilim bozukluklarının nedenidir. Aşağıdakiler gibi birçok hastalıkla bir arada bulunur:

• irritabl bağırsak sendromu (% 84)
• çölyak hastalığı (% 66)
• gastroözofageal reflü hastalığı (% 50)
• hipotiroidizm (% 54)
• pankreatit (% 35)

SIBO'nun nedenleri şunlar olabilir:

• bağırsak hareketliliği bozuklukları
• antasitler
• mide hastalıkları
• sindirim enzimi eksiklikleri
• ihtiyarlık
• antibiyotik tedavisi

Mikrobiyom - ona nasıl bakılır?

• Polifenoller (yaban mersini, yaban mersini, ahududu) ve bağırsak mikroorganizmaları için "besin" olan prebiyotik maddeler (baklagiller, turunçgiller, Yer elması, pırasa, soğan, kuşkonmaz, muz) açısından zengin sebze ve meyveler yiyin
• Bütirat üretimini uyaran çözünür lif içeren kahverengi pirinç, yulaf kepeği ve yulaf kepeği gibi karmaşık karbonhidratlar yiyin
• örneğin zeytinyağında kaliteli yağlar tüketin
• kateşinler gibi polifenoller içerdiğinden yeşil çay için
• Probiyotik mikroorganizma kaynağı oldukları için lahana, salatalık, pancar ve yoğurt, kefir gibi süt ürünleri gibi sebze turşusu tüketimini artırmak
• Çok miktarda alkolden kaçının ve zaten tüketiyorsanız, resveratrol gibi polifenoller içeren kırmızı şarabı seçin
• Basit şeker ve trans yağ kaynağı oldukları için işlenmiş abur cuburları, şekerli içecekleri, kurabiyeleri ve barları diyetinizden çıkarın.
• psikolojik stresten kaçının ve bu imkansızsa gevşeme tekniklerini kullanın
• yeterli miktarda uykuya dikkat et
• düzenli egzersiz

Edebiyat

1. Gałęcka M. ve Szachta P. Kyberkompakt - gastrointestinal sistemin modern mikrobiyolojik teşhislerinin önemi. Enfeksiyonlar 5/2013.
2. De Filippo C. ve ark.Avrupa ve kırsal Afrika'daki çocuklarda yapılan karşılaştırmalı bir çalışmada diyetin bağırsak mikrobiyotasını şekillendirmedeki etkisi ortaya çıktı. Proc Natl Acad Sci ABD. 2010, 17, 107 (33), 14691-6. çevrimiçi erişim
3. Tomás-Barberán F.A. et al .Bağırsak mikrobiyotasının diyet polifenolleri ile etkileşimleri ve insan sağlığı üzerindeki sonuçları. Curr Opin Clin Nutr Metab Bakımı. 2016, 19 (6), 471-476. çevrimiçi erişim
4. Wacklin P. ve diğerleri Sekretor genotipi (FUT2 geni), insan bağırsağındaki Bifidobacteria bileşimi ile güçlü bir şekilde ilişkilidir. PLoS One 2011, 6, e20113. çevrimiçi erişim
5. De Filippis F. ve diğerleri Akdeniz diyetine yüksek düzeyde bağlılık, bağırsak mikrobiyotasını ve ilişkili metabolomu faydalı bir şekilde etkiler. Bağırsak. 2016, 65 (11), 1812-1821. çevrimiçi erişim
6. Reddel S. ve diğerleri Düşük FODMAP'ler, Glutensiz ve Ketojenik Diyetlerin Patolojik Koşullarda Bağırsak Mikrobiyota Modülasyonu Üzerindeki Etkisi. Besinler. 2019, 12, 11 (2), E373. çevrimiçi erişim
7. Wołkowicz T. ve diğerleri, insan vücudunun sağlık durumunu etkileyen önemli bir faktör olarak gastrointestinal sistemin mikrobiyomu ve disbiyozu. Med. Tecrübe. Mikrobiol., 2014, 66: 223-235. çevrimiçi erişim
8. Ostrowska L. Bağırsak mikrobiyotasının metabolik bozukluklar ve obezite üzerindeki etkisi - dahiliye uzmanı ve diyetisyenin bakış açısı Gastroenterologia Kliniczna 2016, 8, 2, 62-73. çevrimiçi erişim
9. Gulas E. ve diğerleri Mikrobiyoloji psikiyatriyi nasıl etkileyebilir? Bağırsak florası ile ruhsal bozukluklar arasındaki ilişkiler. Psychiatr. Yarım. 2018, 9, 1-17. çevrimiçi erişim

Yazar hakkında

Karolina Karabin, MD, PhD, moleküler biyolog, laboratuvar teşhis uzmanı, Cambridge Diagnostics Polska, mikrobiyoloji alanında uzman biyolog ve laboratuvar çalışmalarında 10 yılı aşkın deneyime sahip laboratuvar teşhis uzmanı olarak eğitim almıştır. Moleküler Tıp Fakültesi mezunu ve Polonya İnsan Genetiği Derneği üyesi, Varşova Tıp Üniversitesi Hematoloji, Onkoloji ve İç Hastalıkları Bölümü Moleküler Tanı Laboratuvarı'nda araştırma bursları başkanı. Varşova Tıp Üniversitesi 1. Tıp Fakültesi'nde tıbbi biyoloji alanında tıp bilimleri doktoru unvanını savundu. Laboratuvar teşhisi, moleküler biyoloji ve beslenme alanında birçok bilimsel ve popüler bilim eserinin yazarı. Günlük olarak, laboratuvar teşhisleri alanında bir uzman olarak, Cambridge Diagnostics Polska'da temel departmanı yönetiyor ve CD Diyet Kliniğinde bir diyetisyen ekibi ile işbirliği yapıyor. Hastalıkların teşhisi ve diyet tedavisi konusundaki pratik bilgilerini konferanslarda, eğitimlerde, dergilerde ve web sitelerinde uzmanlarla paylaşmaktadır. Özellikle modern yaşam tarzının vücuttaki moleküler süreçler üzerindeki etkisiyle ilgileniyor.

Bu yazarın diğer makalelerini okuyun