Что такое микробиота кишечника и микробиом человека?

Человеческое тело содержит триллионы микробов или бактерий. Некоторые из них полезны, а некоторые вредны.

Некоторые ученые подсчитали, что микробных клеток в организме в 10 раз больше, чем клеток человека, тогда как другие говорят, что соотношение может быть ближе к 1: 1.

Последние научные достижения в области генетики означают, что люди знают намного больше о микробах в организме.

Многие страны вложили большие средства в исследование взаимодействий в экосистеме человеческого тела и их значимости для здоровья и болезней.

Два термина микробиота и микробиом часто используются для обозначения одного и того же понятия и используются взаимозаменяемо. Эта статья объяснит различия между ними, а также то, как используются и исследования в современной медицине.

Обычная пища изменяет кишечные бактерии, воздействуя на вирусы

Быстрые факты о кишечной микробиоте

  • Микробиота человека состоит из триллионов клеток, включая бактерии, вирусы и грибки.
  • Самые большие популяции микробов проживают в кишечнике. Другие популярные места обитания включают кожу и гениталии.
  • Микробные клетки и их генетический материал, микробиом, живут с людьми с рождения. Эти отношения жизненно важны для нормального здоровья.
  • Микроорганизмы, живущие внутри желудочно-кишечного тракта, составляют около 4 фунтов биомассы. Каждый человек имеет уникальное сочетание видов.
  • Микробиота важна для питания, иммунитета и воздействия на мозг и поведение. Это связано с рядом заболеваний, которые вызывают нарушение нормального баланса микробов.

Что такое микробиом человека?

Микробиота человека состоит из широкого спектра бактерий, вирусов, грибков и других одноклеточных животных, которые живут в организме.

Микробиом – это имя, данное всем генам внутри этих микробных клеток.

У каждого человека есть симбиотические отношения между 10 и 100 триллионами микробных клеток. Это приносит пользу как микробам, так и их хозяевам, пока организм находится в здоровом состоянии. Оценки варьируются, но может быть более 1000 различных видов микроорганизмов, составляющих человеческую микробиоту.

Существует множество проектов, пытающихся расшифровать геном человека путем секвенирования всех генов человека. Подобным образом, микробиом подвергался интенсивным усилиям по раскрытию всей его генетической информации.

Следующее видео о человеческой экосистеме, произведенное генетической наука Учебного центром Университета штата Юта, Солт – Лейк – Сити, поможет создать картину этих деликатных , но жизненно важных отношений.

Это хорошее введение в спектр мест обитания для различных типов микробов в организме, включая различия между сухой средой предплечья и влажной и масляной средой подмышечной впадины.

Микробы в организме настолько малы, что составляют всего 2-3 процента от общего веса человеческого тела, несмотря на то, что их количество превышает число [S2].

Исследование 2012 года, опубликованное в журнале Nature консорциумом по проекту «Микробиом человека», показало следующее:

  • Образцы микробных сообществ рта и кала особенно разнообразны
  • Напротив, образцы из влагалищных участков показывают особенно простые микробные сообщества.

Исследование продемонстрировало большое разнообразие человеческого микробиома среди большой группы здоровых западных людей, но ставит вопросы для дальнейших исследований. Как микробные популяции в каждом из нас изменяются на протяжении всей жизни, и являются ли модели колонизации полезными микробами такими же, как у болезнетворных микробов?

Что такое кишечная микробиота?

Микробиота кишечника раньше называлась микрофлорой кишки.

Примерно в это же время, в 1996 году, доктор Родни Берг из отдела микробиологии и иммунологии Университета штата Луизиана написал о микробиоте кишечника, подытожив ее «глубокое» значение.

« Местная микрофлора желудочно-кишечного тракта оказывает глубокое влияние на анатомическое, физиологическое и иммунологическое развитие хозяина», – написал доктор Берг в статье, опубликованной в Trends in Microbiology.

Бумага добавляет:

«Местная микрофлора стимулирует иммунную систему хозяина быстрее реагировать на заражение болезнетворными микроорганизмами и, благодаря бактериальному антагонизму, подавляет колонизацию желудочно-кишечного тракта явными экзогенными патогенами».

Эти симбиотические отношения приносят пользу людям, и присутствие этой нормальной флоры включает в себя микроорганизмы, которые настолько присутствуют в окружающей среде, что их можно обнаружить практически у всех животных из одной среды обитания.

Тем не менее, эти местные микробы также включают вредные бактерии, которые могут преодолеть защитные силы организма, которые отделяют их от жизненно важных систем и органов. Примеры включают

Таким образом, в кишечнике есть полезные бактерии, и есть вредные бактерии, которые могут проникать в более широкие системы и вызывать местные инфекции желудочно-кишечного тракта. Эти инфекции включают пищевое отравление и другие заболевания желудочно-кишечного тракта, которые приводят к диарее и рвоте.

Микробиота кишечника содержит более 3 миллионов генов, что делает ее в 150 раз более генетически измененной, чем организм человека.

Микробиота кишечника каждого человека уникальна. Это может в значительной степени способствовать тому, как человек борется с болезнями, переваривает пищу и даже настроение и психологические процессы.

Почему важна человеческая микробиота?

Болезнь сердца микробиота
Найдены связи между кишечными микробами и болезнями сердца.

Микроорганизмы развиваются вместе с людьми и составляют неотъемлемую часть жизни, выполняя ряд жизненно важных функций.

Они связаны как со здоровьем, так и с болезнями, и исследования выявили связь между бактериальными популяциями, нормальными или нарушенными, и следующими заболеваниями:

Микробиом человека оказывает влияние на следующие четыре широкие области, важные для здоровья:

  • питание
  • иммунитет
  • поведение
  • болезнь

питание

Помимо поглощения энергии из пищи, кишечные микробы необходимы для того, чтобы помочь людям усваивать питательные вещества. Например, кишечные бактерии помогают нам расщеплять сложные молекулы в мясе и овощах. Без помощи кишечных бактерий растительная клетчатка не переваривается.

Кишечные микробы также могут использовать свою метаболическую активность, влиять на тягу к еде и чувство сытости.

Разнообразие микробиоты связано с разнообразием рациона. Младшие взрослые, пробующие разнообразные продукты, проявляют более разнообразную кишечную микробиоту, чем взрослые, которые придерживаются определенного рациона питания.

невосприимчивость

С момента рождения животного они начинают строить свой микробиом. Люди приобретают свои первые микробы у входа в шейку матери по прибытии в мир.

Без этих ранних микробных гостей адаптивный иммунитет не существовал бы. Это жизненно важный защитный механизм, который изучает, как реагировать на микробы после встречи с ними. Это позволяет быстрее и эффективнее реагировать на болезнетворные организмы.

Грызуны, которые полностью очищены от микроорганизмов, проявляют ряд патологических эффектов, и среди них слаборазвитая иммунная система.

Микробиота также связана с аутоиммунными состояниями и аллергией, которые могут быть более вероятными при раннем нарушении воздействия микробов.

Поведение

Микробиота может поражать мозг, который также участвует в пищеварении. Некоторые даже называют кишечную микробиоту «вторым мозгом».

Небольшие молекулы, выделяемые активностью кишечных бактерий, запускают реакцию нервов в желудочно-кишечном тракте.

Исследователи также наблюдали связь между микробиомом кишечника и психологическими расстройствами, такими как депрессия и расстройства аутистического спектра (ASD).

Болезнь

Бактериальные популяции в желудочно-кишечной системе обеспечили понимание состояния кишечника, включая воспалительные заболевания кишечника (ВЗК), такие как болезнь Крона и язвенный колит. Низкое микробное разнообразие в кишечнике было связано с ВЗК, а также с ожирением и диабетом 2 типа .

Состояние кишечной микробиоты было связано с метаболическим синдромом. Изменение диеты с помощью пребиотиков, пробиотиков и других добавок снизило эти факторы риска.

Кишечные микробы и их генетика влияют на энергетический баланс, развитие мозга и когнитивные функции. Продолжаются исследования о том, как именно это происходит и как эти отношения могут быть использованы для блага человека.

Нарушение микробиоты антибиотиками может привести к заболеванию, включая инфекции, которые становятся устойчивыми к антибиотику.

Микробиота также играет важную роль в противодействии чрезмерному росту кишечника у интродуцированных извне популяций, которые в противном случае могли бы вызвать заболевание – «хорошие» бактерии конкурируют с «плохими», а некоторые даже выделяют противовоспалительные соединения.

Новые данные о микробиоме

Исследователь
Продолжаются исследования влияния микробиоты кишечника на общее состояние здоровья.

Огромные инвестиции были направлены на исследование микробных популяций в организме и их генетики, изучение связей со здоровьем и болезнями.

Национальные институты здравоохранения (NIH) запустили проект «Микробиом человека» в 2007 году, исследовательский проект , целью которого является определение видов микроорганизмов, влияющих на человека, и их связь со здоровьем путем создания больших общедоступных наборов данных на основе генетических исследований.

Большинство микроорганизмов, живущих в людях, находятся в желудочно-кишечной системе, и именно здесь делаются большинство новых открытий.

Недавние разработки включают дальнейшее подтверждение способов включения нового штамма в существующую микробиоту с использованием доступности питательных веществ без ущерба для общего баланса и функции микробиома. Это открывает возможности для пробиотического лечения и новых методов анализа состава кишечной микробиоты.

В этом исследовании водоросли использовали для контроля микробиоты кишечника нескольких мышей.

Также недавно были проведены исследования того, как потенциальные патогенные микроорганизмы извне могут проникать внутрь организма и как они связаны с микробиотой кишечника. Это поможет определить способы ограничения проникновения потенциально вредных микробов и их болезнетворных эффектов.

Микробиота кишечника становится краеугольным камнем профилактической медицины.