Mikrobiome ir sava veida "orgāns", kuru daudzu gadu garumā mūsdienu medicīna ir aizmirsusi. Tomēr vairāk nekā divpadsmit gadu laikā, pateicoties biomedicīnas zinātņu attīstībai, ir veikts daudz pētījumu, kuru rezultāti pierāda, ka mikrobioms ir vairāk nekā tikai mūsu organismā dzīvojošu mikroorganismu grupa. Kas ir mikrobioms? Kāpēc tas ir tik svarīgi mūsu veselībai? Kā par to rūpēties?
Satura rādītājs
- Mikrobioma, mikrobiota vai mikroflora?
- Mikrobiome - no kā tā sastāv?
- Mikrobiome - kādas ir tās funkcijas?
- Mikrobioms - kas to ietekmē?
- Mikrobiomu un civilizācijas slimības
- Mikrobiome un aptaukošanās
- Mikrobiome un nervu sistēma
- Mikrobiome - kā par to rūpēties?
Mikrobiome (mikrobiota, mikroflora) ir mikroorganismu grupa, kas raksturīga noteiktam dabiskajam biotopam. Kā biotops mums vajadzētu saprast ne tikai jūru vai augsni, bet arī cilvēku un citu dzīvnieku organismus. Tādēļ papildus jūru un augsnes mikrobiomam mēs izšķiram zarnu, ādas, dzimumorgānu trakta, ausu un perorālo mikrobiomu.
Mikrobioma sastāvs mainās atkarībā no tā, kurā dzīvotnē tas atrodas. Pašlaik visvairāk pētījumu veic ar vislielāko mikrobiomu mūsu ķermenī, t.i., gremošanas traktā.
Mikrobioma, mikrobiota vai mikroflora?
Terminu "mikrobiome" pirmo reizi 2001. gadā izmantoja Nobela prēmijas laureāts Džošua Lederbergs, kurš to izmantoja, lai noteiktu visu cilvēka ķermenī dzīvojošo mikrobu genoma kopu. Tāpēc šo jēdzienu šajā nozīmē lieto biežāk.
Kad mēs runājam par visu mikroorganismu kā šūnu savākšanu, jāizmanto termins "mikrobiota".
Savukārt termins "mikroflora" ir vecs termins, ko lieto retāk, un tas datējams ar laiku, kad lielākā daļa mikroorganismu tika klasificēti augu valstībā (termins "flora" apzīmē noteiktā apgabalā sastopamo augu sugu kopumu).
Mikrobiome - no kā tā sastāv?
Mikrobiomā ietilpst baktērijas, raugi, sēnītes, vienšūņi, vīrusi un arhejas. Atcerieties, ka viņiem ne vienmēr jābūt “draudzīgiem” pret savu saimnieku. Mikrobiotā var būt arī cilvēkiem potenciāli patogēni mikroorganismi, piem. Escherichia Coli.
Mikroorganismu milzīgā daudzuma dēļ kuņģa-zarnu trakta mikrobioms ir pelnījis īpašu uzmanību, kas galvenokārt sastāv no baktērijām no 4 apakšgrupām:
- Firmicutes (64%)
- Bakteroīdi (23%)
- Proteobaktērijas (8%)
- Aktinobaktērijas (3%)
Veseliem cilvēkiem atsevišķus gremošanas trakta posmus raksturo mainīga mikroorganismu daudzveidība. Kuņģis un divpadsmitpirkstu zarnas ir praktiski sterilas, jo skābais kuņģa sulas pH rada nelabvēlīgu vidi lielākajai daļai mikroorganismu. Tievajās zarnās to skaits ir lielāks, svārstoties no 10 000 līdz 100 000 uz 1 gramu pārtikas satura.
Šeit dominē ģints acidofilās baktērijas Lactobacillus un Streptokoks. Vislielākais mikroorganismu skaits ir resnajā zarnā, un tas ir pat triljons šūnu 1 gramā pārtikas satura! Lielākā daļa ir skābekli nepanesoši mikroorganismi (anaerobi), piemēram, ģints baktērijas Bifidobaktērija vai Clostridium.
Tiek lēsts, ka gremošanas traktā ir 10 reizes vairāk mikroorganismu nekā cilvēka ķermeņa šūnās (apmēram 100 triljoni šūnu, kas sver apmēram 2 kg), un gēnu skaits tajos ir 3,3 miljoni. Salīdzinājumam - cilvēka genoms ir tikai 21 000 gēnu.
Baktērijas, kas apdzīvo gremošanas traktu, var iedalīt pēc funkcijām, kuras tās spēlē organismā:
- proteolītiskās baktērijas (pazīstamas arī kā putrefaktīvas) ir potenciāli patogēnas baktērijas, kuru aizaugšana zarnās var nelabvēlīgi ietekmēt ķermeni; tie cita starpā ietver ģints baktērijas Klebsiella, Enterobaktērija, Serratia, Citrobacter, Pseidomonas
- aizsargājošās (probiotiskās) baktērijas ir baktērijas, kas kavē patogēno mikroorganismu augšanu, aizzīmogo zarnu epitēliju un ražo barības vielas zarnu gļotādai; tie cita starpā ietver ģints baktērijas Lactobacillus un Bifidobaktērija
- imūnstimulējošās baktērijas stimulē imūnsistēmas šūnas, samazina iekaisuma reakciju un stimulē IgA antivielu veidošanos caur gļotādu; tie cita starpā ietver ģints baktērijas Enterokoks un Escherichia coli. Pēdējais ir nelabvēlīgos apstākļos arī potenciāli patogēns
Mikrobiome - kādas ir tās funkcijas?
Zarnu mikroorganismi var metabolizēt pārtikas vielas - ogļhidrātus, olbaltumvielas, taukus un tos, kas tieši iegūti no cilvēkiem, piemēram, atmirušās šūnas un gļotas. Mikrobiome tos izmanto, lai atbalstītu pamata dzīves aktivitātes.
Tāpēc mikrobiotas funkcijas var salīdzināt ar bioreaktora tipu, kas fermentācijas procesā rada neskaitāmus daudzumus bioaktīvu vielu. Šo vielu daudzums un veids lielā mērā būs atkarīgs no mūsu uztura.
Papildus gremošanas procesu atbalstam zarnu mikrobioms:
- ražo B vitamīnus un K vitamīnu.
- palielina minerālvielu, piemēram, magnija un kalcija, absorbciju
- novērš zarnu kolonizāciju ar patogēnām baktērijām
- stimulē imūnsistēmas šūnu nobriešanu un atbalsta tās darbu
- nomierina iekaisuma procesus
- ietekmē zarnu epitēlija šūnu nobriešanu un diferenciāciju
- inaktivē toksīnus un kancerogēnus
- piedalās holesterīna un bilirubīna metabolismā
Mikrobiome - kas to ietekmē?
- gēni
Lai gan zarnu mikrobioma sastāvu galvenokārt ietekmē vides faktori, arī saimnieka genotips mazākā mērā ietekmē mikrobiomu. Šādas attiecības piemērs ir FUT2 gēna varianti, kas kodē fermentu fukoziltransferāzes 2, kas cita starpā ir atbildīgs par antigēnu veidošanai, kas saistīti ar asins grupām.
Cilvēki ar nelabvēlīgu FUT2 gēna variantu neražo noteiktus oligosaharīdus, kuru trūkums viņus predisponē ģints aizsargājošo baktēriju trūkumam Bifidobaktērija. Aptuveni 20% eiropiešu ir nelabvēlīgs šī gēna variants.
- vecums un piegādes veids
Pirms dzemdībām mūsu gremošanas trakts ir sterils. Dabiskas dzemdības laikā kuņģa-zarnu traktā dzīvo mātes maksts mikrobiome. Tad zīdīšanas laikā ar pienu zīdainim tiek nodotas prebiotikas vielas (cilvēka oligosaharīdi), kas stimulē tādu labvēlīgu baktēriju augšanu kā: Bifidobaktērija.
Mākslīgi barotiem zīdaiņiem var būt mazāk šo baktēriju. Ir pierādīts, ka dzemdībām un barošanas veidam var būt izšķiroša nozīme pareizā mikrobioma attīstībā un, piemēram, alerģiju attīstībā. Dabiski dzimušiem zīdaiņiem ir novērotas būtiskas mikrobiomas sastāva atšķirības salīdzinājumā ar ķeizargrieziena dzemdībām.
Pēc zīdīšanas beigām un cietu ēdienu ieviešanas zarnu mikrobioma sastāvs pakāpeniski atgādina pieaugušo sastāvu. Apmēram 15 gadu vecumā viņš kļūst samērā stabils (ja cilvēks ir vesels un uztur pareizu dzīvesveidu).
Nākamais cilvēka dzīves posms, kurā tiek novērotas izmaiņas zarnu mikrobiomas sastāvā, ir periods pēc apmēram 65 gadu vecuma. Gados vecākiem cilvēkiem samazinās ģints aizsargājošo baktēriju skaits Bifidobaktērija un potenciāli patogēnu baktēriju skaita palielināšanās, piemēram, Clostridium.
Samazināt Bifidobaktērija, kas samazina zarnu gļotādas iekaisumu, var būt viens no faktoriem, kas saasina ar vecumu saistītos slimības procesus. Kāpēc tas notiek? Lielā mērā tas ir sekas tam, ka mūsu ķermenis ar vecumu kļūst mazāk efektīvs, t.i., pasliktinās zobu stāvoklis, samazinās izdalīto siekalu daudzums un samazinās orgānu, piemēram, aizkuņģa dziedzera, efektivitāte.
- Diēta
Diēta ir viens no visvairāk ietekmējošajiem faktoriem zarnu mikrobiomas sastāvā. Ja mēs nodrošināsim savam mikrobiomam nepieciešamo komplekso ogļhidrātu daudzumu, mikroorganismi ražos tādas vielas kā īsās ķēdes taukskābes (SCFA), piemēram, butirātu vai pienskābi, kas labvēlīgi ietekmē ķermeni, ieskaitot apklusinot iekaisuma reakcijas.
Tiek lēsts, ka 10-20% patērēto ogļhidrātu ir izturīgi pret gremošanu ar cilvēka zarnu fermentiem. Tie ir nesagremojami ogļhidrāti, piemēram, izturīga ciete un bez cietes polisaharīdi (piemēram, pektīni un celuloze), kas ir ideālas mikrobiomas "barības vielas".
No otras puses, ja mūsu uzturs satur pārmērīgu daudzumu pārstrādātu pārtikas produktu, vienkāršos cukurus, piesātinātos taukus un dzīvnieku olbaltumvielas, mikroorganismi sāks ražot tādas kaitīgas vielas kā biogēnos amīnus (piemēram, tiramīnu), skatolu, indolu vai amonjaku. Šīs vielas var sabojāt zarnu epitēlija šūnas, izraisīt iekaisumu un izraisīt zarnu barjeras caurlaidības traucējumus.
Tika veikts pētījums, kurā salīdzināja bērnu, kuri dzīvo Itālijā un ēd pēc Rietumu diētas modeļa (bagāti ar dzīvnieku olbaltumvielām, taukiem un vienkāršajiem cukuriem), zarnu mikrobiomas sastāvu ar Burkinafaso laukos dzīvojošo bērnu diētu (bagāti ar sarežģītiem ogļhidrātiem un ar zemu dzīvnieku olbaltumvielu saturu) . Viņi parādīja, ka mikrobiomu sastāvs abās grupās radikāli atšķīrās.
Bērniem no Itālijas baktēriju grupa, kas raksturīga cilvēkiem ar aptaukošanos (Firmicutes), pāraugušas baktērijas pāraugušas, un fekālijās konstatēts samazināts butirāta un citu SCFA saturs. Bērniem no Burkinafaso tas nav atrasts. Tas parāda, kā nepareizi ēšanas paradumi ietekmē zarnu mikrobiomas traucējumus.
Diētas ar zemu salikto ogļhidrātu saturu (piemēram, šķīstošās šķiedras) samazina zarnu mikrobiomu daudzveidību, īpaši ģints aizsargājošās baktērijas Bifidobaktērija. Šādas diētas piemērs ir FODMAPs diēta un nepareizi sabalansēta diēta bez lipekļa.
Vidusjūras reģiona diēta ir vislabvēlīgākā pētījumos, jo papildus lielam uztura šķiedrvielu daudzumam tā satur polifenolus. Kā rāda jaunākie pētījumi, 90-95% polifenolu uzkrājas resnajā zarnā, kur zarnu mikrobiome tiem izmaina dažādas bioķīmiskas izmaiņas.
- Psiholoģiskais stress
Pētījumos ar pelēm un cilvēkiem ir pierādīts, ka psiholoģiskais stress samazina ģinšu aizsargājošo baktēriju skaitu Lactobacillus un Bifidobaktērija. Turklāt stress stimulē potenciāli patogēnu baktēriju augšanu Escherichia Coli. Tas, iespējams, ir saistīts ar stresa hormona kortizola sekrēciju.
Ir arī pierādīts, ka polifenoli, piemēram, resveratrols vīnogās vai katehīni tējā, pozitīvi ietekmē zarnu mikrobiotas sastāvu, darbojoties kā prebiotikas.
LASI ARĪ:
- PROBIOTIKA - ārstnieciskās īpašības, veidi un avoti
- Labās baktērijas organismā: mikrobi, kas aizsargā pret slimībām
- Bieža mazgāšana saīsina dzīvi? Jā, un tam ir pierādījumi!
Mikrobiomu un civilizācijas slimības
Mikrobiomu bieži salīdzina ar "orgānu", kuru mūsdienu medicīna ir aizmirsusi. Pētījumi skaidri parāda, ka mikrobioms, tāpat kā jebkurš cits orgāns, spēj saņemt un reaģēt uz informāciju no apkārtējās vides, piemēram, pH izmaiņām, barības vielu, imūno šūnu un hormonu klātbūtnes. Šo sistēmu sauc par kvoruma uztveri, un tā nodrošina molekulāru dialogu starp mikrobiomu un cilvēka šūnām un orgāniem.
Sakarā ar mikrobioma daudzlīmeņu ietekmi uz mūsu ķermeni, nav jābrīnās, ka mikroboma kvalitatīvie un kvantitatīvie traucējumi, ko sauc par zarnu disbiozi, var ietekmēt daudzu civilizācijas slimību veidošanos, piemēram:
- aptaukošanās
- diabēts
- autoimūnas slimības
- alerģijas
- depresijas traucējumi
- autisms
- Alcheimera slimība
Izrāviens pētījumos par attiecībām starp mikrobiomu un cilvēku veselību bija Amerikas Nacionālā veselības institūta 2007. gadā aizsāktais projekts "Human Microbiome Project". Tajā tiek izmantotas vismodernākās molekulārās bioloģijas metodes, kas ļāva noteikt cilvēka mikrobiomas sastāva atšķirības atkarībā no platuma, genotipa, vecuma un uztura.
Mikrobiome un aptaukošanās
Pirmie pētījumi, kas parādīja saikni starp zarnu mikrobiomu un aptaukošanos, tika veikti ar pelēm. Tika pamanīts, ka aptaukošanās pelēm, salīdzinot ar liesām pelēm, ir traucētas baktēriju proporcijas no grupas Firmicutes (par daudz) i Bakteroīdi (nepietiekami).
Pašlaik tiek uzskatīts, ka zarnu mikrobiome var ietekmēt aptaukošanās attīstību ar vismaz trim mehānismiem:
- ražojot papildu kilokalorijas (4-10% no pārtikas iegūtās enerģijas rada mikrobioms, tas ir aptuveni 80-200 kcal / dienā)
- zema līmeņa iekaisuma izraisīšana (tā sauktā metaboliskā endotoksikēmija, kas var izraisīt insulīna rezistenci)
- bada un sāta centra regulēšana (mikrobioms, cita starpā, ietekmē glikagonam līdzīgā peptīda-1 un peptīda YY sekrēciju un zarnu tranzīta laiku)
Mikrobiome un nervu sistēma
Eksperimentālie pētījumi ar pelēm ir parādījuši, ka zarnu mikrobioms ietekmē nervu sistēmas attīstību, stresa reakciju un uzvedību. Arvien vairāk pētījumu arī norāda uz tiešu saistību starp zarnu mikrobiomu un depresijas traucējumiem.
Šajā kontekstā t.s. zarnu-smadzeņu ass un klejotājnervs, kas ir atbildīgi par signālu pārraidi no zarnām uz smadzenēm.
Citi mehānismi, ar kuriem mikroorganismi var ietekmēt mūsu uzvedību, ir viņu līdzdalība triptofāna metabolismā (tas ir "laimes hormona" - serotonīna sintēzes priekštecis) vai tieši, izmantojot neirotransmiteru, piemēram, ģints baktēriju, sintēzi. Escherichia un Enterokoks var ražot serotonīnu un ģints Lactobacillus GABA (neirotransmiteris, kas atbild par nomierināšanos un relaksāciju).
Turklāt pētījumi norāda uz zarnu mikrobiomas līdzdalību tādu traucējumu attīstībā kā:
- autisms
- šizofrēnija
- ADHD
- bipolāriem traucējumiem
SIBO jeb tievās zarnas baktēriju aizaugšana ir zarnu disbiozes veids, kas saistīts ar pārmērīgu resno zarnu raksturīgo baktēriju augšanu tievajās zarnās.
SIBO ir gremošanas un absorbcijas traucējumu cēlonis. Tas pastāv vienlaikus ar daudzām slimībām, piemēram:
- kairinātu zarnu sindroms (84%)
- celiakija (66%)
- gastroezofageālā refluksa slimība (50%)
- hipotireoze (54%)
- pankreatīts (35%)
SIBO cēloņi var būt:
- zarnu kustības traucējumi
- antacīdi
- kuņģa slimības
- gremošanas enzīmu trūkums
- vecums
- antibiotiku terapija
Mikrobiome - kā par to rūpēties?
- ēst dārzeņus un augļus, kas bagāti ar polifenoliem (mellenēm, mellenēm, avenēm) un prebiotiskām vielām, kas ir "barības līdzekļi" zarnu mikroorganismiem (pākšaugi, citrusaugļi, topinambūrs, puravi, sīpoli, sparģeļi, banāni)
- ēst kompleksus ogļhidrātus, piemēram, brūnos rīsus, auzu klijas un auzu klijas, kas satur šķīstošās šķiedras, kas stimulē butirātu ražošanu
- ēst labas kvalitātes taukus, piemēram, olīveļļā
- dzeriet zaļo tēju, jo tā satur polifenolus, piemēram, katehīnus
- palielināt marinētu dārzeņu, piemēram, kāpostu, gurķu, biešu un piena produktu, piemēram, jogurta, kefīra, patēriņu, jo tie ir probiotisko mikroorganismu avots
- izvairieties no liela alkohola daudzuma, un, ja jūs to jau lietojat, izvēlieties sarkano vīnu, kas satur polifenolus, piemēram, resveratrolu
- Izslēdziet no uztura apstrādātu neveselīgu pārtiku, saldinātus dzērienus, cepumus un batoniņus, jo tie ir vienkāršu cukuru un transtaukskābju avots
- izvairieties no psiholoģiska stresa un, ja tas nav iespējams, izmantojiet relaksācijas paņēmienus
- rūpēties par pietiekamu miega daudzumu
- regulāri vingrojiet
Literatūra
- Gałęcka M. un Szachta P. Kyberkompakt - mūsdienu kuņģa-zarnu trakta mikrobioloģiskās diagnostikas nozīme. Infekcijas 5/2013.
- De Filippo C. et al. Uztura ietekme zarnu mikrobiotas veidošanā, kas atklāta salīdzinošā pētījumā ar bērniem no Eiropas un Āfrikas lauku. Proc Natl Acad Sci ASV. 2010, 17, 107 (33), 14691-6. tiešsaistes piekļuve
- Tomás-Barberāns F.A. et al. Zarnu mikrobiotas mijiedarbība ar uztura polifenoliem un sekas cilvēka veselībai. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2016. gads, 19. (6), 471. – 476. tiešsaistes piekļuve
- Wacklin P. et al. Sekretāra genotips (FUT2 gēns) ir cieši saistīts ar bifidobaktēriju sastāvu cilvēka zarnās. PLoS One 2011, 6, e20113. tiešsaistes piekļuve
- De Filippis F. et al. Augsta līmeņa Vidusjūras diētas ievērošana labvēlīgi ietekmē zarnu mikrobiotu un ar to saistīto metabolomu. Zarnas. 2016, 65 (11), 1812. – 1821. tiešsaistes piekļuve
- Reddel S. et al. Zema FODMAP, bez lipekļa un ketogēnu diētu ietekme uz zarnu mikrobiotu modulāciju patoloģiskos apstākļos. Uzturvielas. 2019. gads, 12., 11. panta 2. punkts, E373. tiešsaistes piekļuve
- Wołkowicz T. et al. Gremošanas trakta mikrobioma un tās disbioze kā svarīgs faktors, kas ietekmē cilvēka ķermeņa veselības stāvokli. Med. Exp. Mikrobiol., 2014, 66: 223-235. tiešsaistes piekļuve
- Ostrowska L. Zarnu mikrobiotas ietekme uz vielmaiņas traucējumiem un aptaukošanos - internista un dietologa viedoklis. Gastroenterologia Kliniczna 2016, 8, 2, 62-73. tiešsaistes piekļuve
- Gulas E. un citi. Kā mikrobioloģija var ietekmēt psihiatriju? Zarnu floras un garīgo traucējumu saistība. Psihiatrs. Puse. 2018. gads, 9., 1. – 17. tiešsaistes piekļuve
Lasiet vairāk šī autora rakstus
