Mikrobiota usus manusia. Jangan pandang rendah pada kuman! Apakah mikrobiom usus dan apakah kesannya? Lebih banyak makanan organik dalam diet anda

MIKROBIOM MANUSIA

MIKROBIOM MANUSIA - ERA BARU DALAM MEMAHAMI MIKROFLORA

"Populasi" bakteria dan mikrob badan manusia sangat pelbagai - bilangan mikroorganisma dalam badan orang yang berbeza boleh sama dengan bilangan sel mereka sendiri, dan boleh menjadi sepuluh kali lebih besar, mengikut keputusan pertama projek antarabangsaProjek Mikrobiom Manusia (HMP).

M icrobiome - nama kolektif untuk mikroorganisma yang bersimbiosis dengan organisma perumah. Mikrobiom juga bermaksud keseluruhan genom populasi mikrob dalam manusia. Terdapat mikrobiom kulit,rongga mulut, usus, dsb.

Bersama-sama dengan konsep "mikrobiom" terdapat juga konsep "mikrobiota". Malah, ia membawa maksud semantik yang sama, terutamanya jika penyetempatan ditambahkan pada istilah ini, contohnya, mikrobiom usus atau usus mikrobiota. Walau bagaimanapun, secara individu (dalam persekitaran saintifik yang ketat) istilah ini difahami secara berbeza:

Istilah "microbiota" merujuk kepada pengumpulan mikrob (bakteria, archaea, kulat, virus dan protozoa) dalam persekitaran tertentu, dengan kata lain, taksonomi dan kelimpahan ahli komuniti, manakala "mikrobiom" ialah koleksi genom mikrobiota, dan sering digunakan untuk menerangkan ciri mikrob entiti (fungsi) yang dikodkan oleh mikrobiota[ Schlaeppi, K.; Bulgarelli, D. Mikrobiom tumbuhan di tempat kerja. Mol. Tumbuhan Mikrob Interaksi.2015, 28, 212-217].

Mikrobiota digunakan untuk mencirikan mikrobiocenosis organ dan sistem individu, bahan genetik dan hubungan dalam niche ekologi dalam tempoh masa tertentu di wilayah tertentu. Mikrobiota berinteraksi dengan organ dan sistem lain, menentukan fungsi badan secara keseluruhan, baik dalam orang yang sihat dan dalam penyakit. KEPADABahagian berasingan tentang mikrobiota telah ditambahkan pada bahagian ini:

Lihat butiran lanjut:

MANUSIA SEBAGAI EKOSISTEM

Dari sudut pandangan ahli mikrobiologi, seseorang adalah ekosistem berjalan - banyak mikroorganisma yang berbeza hidup di dalam tubuh manusia. Data pertama tentang "jiran" dalaman kami diterbitkan 300 tahun yang lalu, sejurus selepas penciptaan mikroskop. Walau bagaimanapun, kini, dengan kemunculan kaedah untuk mengkaji genom, pemahaman ekosistem intramanusia mungkin berubah secara radikal.

Seratus trilion bakteria hidup dalam badan seseorang. Untuk setiap sel dalam badan kita terdapat sepuluh sel bakteria, untuk setiap gen terdapat 100 gen bakteria. Menurut saintis, setiap orang dewasa membawa dari satu setengah hingga tiga kg mikrob.Bakteria pertama memasuki badan yang baru lahir sudah berada di saluran kelahiran, dan kemudian komuniti bakteria tidak meninggalkan kita sehingga akhir hayat.Hanya komposisi spesiesnya sahaja yang berubah.

Hidup bersama bakteria mempunyai kesan yang besar terhadap kesihatan kita. Beberapa enzim dan vitamin yang diperlukan untuk pencernaan normal dan kehidupan manusia secara amnya dirembeskan oleh mikrob yang hidup di dalam usus.Ini adalah bagaimana evolusi memerintahkannya.

Pemahaman kami yang berkembang tentang mikrobiom yang sihat

Kajian awal bertujuan untuk mengenal pasti set normal mikrob yang menjajah orang yang sihat, terutamanya di dalam usus, dengan budaya dan pencirian sifat fisiologi. Kajian sedemikian terbaik mengasingkan organisma yang tumbuh dengan baik dalam keadaan makmal, seperti Escherichia coli. Peralihan ini telah membawa kepada persepsi bahawa E. coli adalah ahli mikrobiom usus manusia yang banyak dan meluas. Pengenalan kaedah anaerobik yang ketat pada tahun 1970-an memungkinkan untuk mengekstrak lebih daripada 300 spesies bakteria dari usus; di samping itu, mengira sel yang berdaya maju dalam pencairan bersiri piawai dalam media terpilih membenarkan kuantifikasi spesies ini. Ringkasan empat kajian utama dari era ini yang melihat sampel najis daripada 141 orang Amerika pada pelbagai diet mendapati bahawa Bacteroides dan cocci anaerobik adalah biasa dan banyak, manakala Clostridium ada di mana-mana tetapi dalam kelimpahan yang lebih rendah, walaupun satu spesies (seperti yang ditakrifkan pada masa itu) diperhatikan. dalam semua mata pelajaran. Bakteria lain yang biasa tetapi kurang biasa termasuk ahli genera Bifidobacterium, Eubacterium, Lactobacillus dan Streptococcus, serta anaerobes fakultatif seperti Escherichia.

Pada masa itu, sudah disyaki bahawa sejumlah besar spesies mikrob yang berkaitan dengan manusia tidak pernah ditemui, dengan satu kajian menganggarkan kehadiran serentak kira-kira 400 spesies mikrob dalam kolon yang sihat. Walau bagaimanapun, keperluan cerewet beberapa mikrob dan sifat intensif buruh kerja yang diperlukan untuk memupuk mereka telah memberikan halangan yang ketara kepada penemuan mereka. Selain itu, tidak semua mikrob boleh diasingkan dengan baik sebagai spesies atau strain dengan mengkultur hanya pada media terpilih. Oleh itu, kaedah baru diperlukan untuk mengkaji aspek mikrobiom yang sihat ini.

Kaedah baru untuk mengkaji mikrobiom

Teknik bebas budaya seperti penjujukan DNA dan pendarfluor in situ hibridisasi (FISH) kini meluas, dan pendemokrasian mereka telah memungkinkan untuk memeriksa secara langsung kandungan DNA sampel mikrob. Kajian awal menggunakan FISH yang menyasarkan gen RNA ribosom 16S menunjukkan bahawa sekurang-kurangnya dua pertiga bakteria usus dalam kohort Eropah Barat boleh diklasifikasikan kepada satu set enam kumpulan pada kira-kira peringkat spesies/genus: dua Bacteroides, dua Clostridium, Clostridium, Streptococcus/ Lactococcus dan Eubacterium rectal.

Beberapa percubaan awal untuk menyusun gen16S rRNAterus daripada sampel menunjukkan bahawa 85-95% daripada kelimpahan bakteria yang sepadan dengan spesies yang diketahui boleh dikaitkan dengan tiga kumpulan bakteria yang dikaitkan dengan Bacteroides, gugusan Clostridium XIVa dan gugusan Clostridium IV. Kajian 16S juga telah menunjukkan kepelbagaian besar dalam komposisi taksonomi, baik antara individu yang sihat dan antara tapak biogeografi yang berkait rapat dalam individu tunggal (seperti sampel mukosa dan tahi). Walau bagaimanapun, dalam semua kajian ini, majoriti (75-80%) gugusan jujukan tidak sepadan dengan mana-mana spesies yang didokumenkan pada masa itu, menyumbang banyak yang meremehkan kepelbagaian dalam kerja sebelumnya.

Ia juga perlu diperhatikan penjujukan metagenomik, yang mewakili alternatif yang kuat kepada penjujukan rRNA untuk analisis komuniti mikrob yang kompleks. Oleh itu, untuk mendapatkan pemahaman yang lebih luas tentang gen mikrob usus manusia, saintis dari projek MetaHIT (dibincangkan di bawah) pada tahun 2010 menggunakan teknologiIlluminauntuk menjalankan penjujukan mendalam jumlah DNA daripada sampel najis 124 orang dewasa Eropah. Mereka menjana jujukan 576.7 Gb, hampir 200 kali lebih banyak daripada semua kajian terdahulu, menyusunnya ke dalam contigs, dan meramalkan 3.3 juta bingkai bacaan terbuka yang unik (ORF).

Kemunculan penjujukan selari secara besar-besaran menggunakan kaedah senapang patah(teknologi penjujukan prestasi tinggi) telah menyelesaikan dengan ketara komposisi taksonomi bagi "bahan gelap" mikrob ini, walaupun peratusan kepelbagaian fungsi yang ketara masih perlu dicirikan (sehingga 50%), begitu juga dengan komposisi populasi bukan rujukan. Keputusan awal mereplikasi perbezaan antara individu yang besar, walaupun antara kembar, tetapi juga membayangkan kewujudan satu set gen mikrob yang dikongsi di kalangan semua orang. Ini membantu mencipta model di mana, seperti gen yang dipelihara dalam organisma individu, "mikrobiom teras" boleh ditakrifkan pada tahap berfungsi dan bukannya taksonomi.

Kohort Kajian Mikrobiom Teras

Sejak itu, projek berskala besar telah dimulakan untuk mencirikan kepelbagaian komposisi mikrob dan potensi fungsinya, membina daya pemprosesan yang masih berkembang dan keberkesanan kos penjujukan dan analisis molekul lain. Pada tahun 2010, dalam kajian "Metagenom saluran usus manusia" (MetaHIT - Metagenomics of the Human Intestinal Tract melaporkan metagenom usus daripada sampel najis daripada 124 (kebanyakannya "sihat") orang dewasa Eropah, yang pada masa itu melebihi jumlah penjujukan semua kajian mikrobiom sebelumnya sebanyak hampir 200 kali. Pada tahun 2012, sebagai sebahagian daripada projek Human Microbiome (HMP) membentangkan hasil daripada pemprofilan 16S pada 242 orang dewasa yang sihat dari Amerika Syarikat dan penjujukan metagenomik pada subset 139 individu, dengan sampel mewakili 18 habitat badan yang diedarkan di antara lima kawasan badan utama. Kajian besar Cina tentang diabetes jenis 2 tidak lama lagi menghasilkan 145 metagenom usus tambahan, kira-kira separuh daripadanya adalah daripada kawalan bukan diabetes. Di samping itu, sejak itu, konsortium MetaHIT terus menerbitkan metagenom usus baru daripada orang dewasa Eropah.

Secara ringkas mengenai projek " Metagenomik saluran usus manusia"

MetaHIT (Metagenomik Saluran Usus Manusia ) ialah projek bersama yang dibiayai oleh Suruhanjaya Eropah, menghimpunkan 15 institut dari 8 negara. Dikaji dengan baik ( untuk 2019 - ed.) hanya beberapa wakil mikroflora usus dan perut, contohnya, Escherichia coli atau Helicobacter pylori. Sedikit yang diketahui tentang selebihnya. Malah kepelbagaian spesies enterobacteria dianggarkan secara kasar - dari 300 hingga 1000 spesies. Tetapi kini keadaan mula berubah terima kasih kepada projek MetaHIT Eropah. Projek MetaHIT ialah sejenis banci populasi bakteria usus. Saluran gastrousus manusia adalah ekosistem yang kompleks, habitat yang ideal untuk banyak bakteria. Para saintis kini cuba mengkaji kepelbagaian spesies mereka menggunakan kaedah analisis genetik. Antara 70 dan 80 peratus bakteria yang menghuni usus manusia tidak boleh dibiakkan atau didarab di makmal, jadi projek MetaHIT sedang mengkaji bahan keturunan bakteria. Sama seperti sekali dalam Projek Genom Manusia, tugas penyelidik adalah untuk menyusun, iaitu, untuk menguraikan jujukan nukleotida dalam molekul DNA. Tetapi terdapat perbezaan yang ketara: kini kita tidak bercakap tentang satu organisma multiselular, setiap sel mempunyai set gen yang sama, tetapi tentang banyak organisma bersel tunggal dengan set gen yang berbeza. Ini adalah beratus-ratus spesies bakteria, ini adalah berjuta-juta gen.

Komponen bakteria biasa mikrobiom

Ekosistem kolon ialah habitat organisma yang paling dikaji secara intensif, kerana ia mempunyai kepelbagaian yang menakjubkan antara individu dan biojisim mikrob (kiraan sel) yang mengerdilkan ekosistem tapak badan lain dengan lebih daripada susunan magnitud. Digabungkan dengan kemunculan awal penjujukan gen 16S rRNA dan teknik kultur anaerobik, sifat-sifat usus ini telah membawa kepada tumpuan yang sangat kuat dalam kesusasteraan tentang penghuni mikrobiom usus bakteria.

Pada masa ini lebih daripada 1000 spesies bakteria telah dicirikan usus, yang menyediakan "senarai bahagian" penting bagi komponen bakteria. Menariknya, dalam beberapa tahun kebelakangan ini (sejak pertengahan 90-an), filogenetik molekul telah membawa kepada pengelasan semula kebanyakan spesies ini. Yang menarik adalah spesies dalam Bacteroides (sebelum ini dianggap sebagai genus bakteria yang paling banyak dan meluas dalam usus), yang telah diklasifikasikan semula kepada lima genera: Alistipes, Prevotella, Paraprevotella, Parabacteroides, dan Odoribacter, dengan tambahan berasaskan budaya dan budaya. kerja molekul bebas berterusan. Mikrobiom usus kumpulan MetaHIT dianggarkan didominasi oleh 1000-1150 spesies bakteria, dengan purata ~ 160 spesies setiap individu. Mikrobiom usus yang sihat yang dinilai dengan penjujukan secara konsisten didominasi oleh dua jenis bakteria - Bacteroides Dan Firmicutes(Bacteroidetes dan Firmicutes), walaupun walaupun mempertimbangkan tahap klasifikasi yang luas ini, individu berbeza dengan lebih daripada susunan magnitud dalam nisbah Firmicutes / Bacteroides. Bakteria najis biasa yang telah dikenal pasti menggunakan teknik molekul telah mengembangkan senarai mikrobiom untuk memasukkan bakteria daripada sekurang-kurangnya lapan keluarga (Rajah 1). Walaupun kurang dikaji daripada usus, banyak habitat badan lain dalam orang yang sihat diduduki oleh komuniti mikrob. Komposisi komuniti lebih serupa dalam habitat berbanding antara mereka, manakala turun naik membujur adalah ketara dan belum dijelaskan sepenuhnya.

Rajah.1. Genera biasa (keluarga) dalam mikrobiom manusia. Takrifan awal mikrobiom "sihat" biasanya tertumpu pada set taksa yang dijangka akan berleluasa dalam individu yang sihat. Walaupun teras taksonomi tulen dari sebarang jenis kekal sukar difahami walaupun dalam populasi yang agak sempit, setiap habitat dalam tapak badan mempamerkan pengayaan filogenetik yang kuat. Kelahiran biasa ( keluarga di dalam usus) ditunjukkan di sini dalam populasi yang sihat di tapak yang berbeza.

Pembentukan mikrobiom dan penjajahan awal

Faktor yang mempengaruhi dinamik mikrobiom awal kehidupan adalah faktor penting dalam menggalakkan mikrobiom yang sihat. Pengenalan dan kegigihan mikrob ialah proses separa stokastik yang dipengaruhi oleh banyak unsur, menghasilkan konfigurasi seperti orang dewasa yang sihat hanya selepas beberapa tahun pertama kehidupan. Pengayaan mikrobiom usus bayi dengan komensal seperti Bacteroides, Parabacteroides, Clostridium, Lactobacillus, Bifidobacterium, dan Faecalibacterium prausnitzii menyediakan beberapa penentu mikrobiom yang sihat. Setelah ditubuhkan, mereka adalah pengeluar utama asid lemak rantai pendek (SCFA), yang merupakan sumber tenaga penting daripada karbohidrat yang tidak boleh dihadam. SCFA adalah imunomodulator, menghalang patogen biasa, dan mempunyai bukti terkini tentang sifat penindasan tumor. Mikrobiom usus adalah keperluan penting untuk penubuhan dan fungsi sistem imun, dan pembentukan genera bakteria yang bermanfaat pada awal kehidupan menggalakkan toleransi imun dan oleh itu boleh melemahkan atau menghapuskan penyakit autoimun.

Cara penghantaran boleh mempengaruhi pembentukan mikrobiota pada awal kehidupan, sehingga pembedahan cesarean dikaitkan dengan pengayaan pada oportunis, termasuk Haemophilus spp., Enterobacter Cancerogenus/E hormaechei, Veillonella dispar/V, dan Staphylococcus. Mikrob ini terus bertahan sekurang-kurangnya sepanjang tahun pertama kehidupan dan boleh menyumbang kepada beban jangkitan pada kanak-kanak. Diet juga mewakili tekanan terpilih yang kuat pada mikrobiom, dan penyusuan susu ibu (sebagai diet pertama) memihak kepada spesies mikrob tertentu dari kalangan mikrobiota asal yang mungkin telah dikumpulkan secara rawak. Sebagai contoh, oligosakarida susu manusia (HMOs) boleh digunakan sebagai sumber karbon tunggal oleh hanya beberapa spesies Bifidobacterium dan Bacteroides.

Mengenai struktur mikrobiom orang yang sihat

Berdasarkan bahan daripada Konsortium HMP(Konsortium Projek Mikrobiom Manusia. Struktur, fungsi dan kepelbagaian mikrobiom manusia yang sihat. alam semula jadi. 2012 ; 486: 207-14)

Kajian mikrobiom manusia telah menunjukkan bahawa walaupun orang yang sihat berbeza dengan ketara dalam mikrob yang menduduki habitat seperti usus, kulit dan faraj. Kebanyakan kepelbagaian ini masih tidak dapat dijelaskan, walaupun diet, persekitaran, genetik tuan rumah, dan pendedahan awal kepada mikrob telah dikaitkan. Sehubungan itu, untuk mencirikan ekologi komuniti mikrob yang berkaitan dengan manusia, Projek Mikrobiom Manusia (HMP) menganalisis kohort terbesar dan set habitat individu yang berkaitan secara klinikal setakat ini. Para penyelidik mendapati bahawa kepelbagaian dan kelimpahan mikroorganisma tandatangan dalam setiap habitat berbeza-beza secara meluas walaupun di kalangan individu yang sihat, dengan pengkhususan khusus yang kukuh dalam dan dalam kalangan individu. Projek ini menemui kira-kira 81-99% daripada genera, keluarga enzim, dan konfigurasi komuniti yang diduduki oleh mikrobiom Barat yang sihat. Pemindahan laluan metagenomik adalah konsisten merentas individu walaupun terdapat perbezaan dalam struktur komuniti, dan latar belakang etnik/kaum muncul sebagai salah satu persatuan terkuat kedua-dua laluan dan mikrob dengan metadata klinikal. Ringkasnya, keputusan ini menggambarkan julat konfigurasi struktur dan fungsi normal dalam komuniti mikrob populasi sihat, membolehkan pencirian masa depan epidemiologi, ekologi, dan aplikasi translasi mikrobiom manusia.

Taksa yang banyak dalam mikrobiom manusia yang ditakrifkan secara metagenomik dan taksonomi dengan baik dalam populasi HMP

nasi. 2. Taksa bakteria dalam mikrobiom yang sihat. A-C) Kelimpahan (intensiti, warna yang menunjukkan filum/kelas) dan kelimpahan (kehadiran dan saiz cawangan) taksa dalam mikrobiom yang sihat. Yang paling biasa: A) dikenal pasti metagenomik, B)PATRICK"patogen" (metagenomik) dan C) genera yang dikenal pasti 16S. Saiz populasi dan kedalaman penjujukan HMP mentakrifkan mikrobiom di semua tapak badan yang dianalisis, seperti yang dinilai oleh kekayaan komuniti tambahan.

Fungsi bakteria penting untuk kehidupan di dalam usus

Katalog gen bakteria yang luas yang belum diterokai daripada saluran usus manusia memberi peluang untuk mengenal pasti fungsi bakteria yang penting untuk kehidupan dalam persekitaran ini. Terdapat fungsi yang diperlukan untuk bakteria berkembang maju dalam konteks usus (iaitu "minimal genom usus") dan mereka yang mengambil bahagian dalam homeostasis keseluruhan ekosistem, dikodkan dalam banyak spesies ("minimum metagenom usus"). Set fungsi pertama dijangka hadir dalam kebanyakan atau semua spesies bakteria usus, set kedua dalam kebanyakan atau semua sampel usus manusia.

Untuk menentukan fungsi yang dikodkan dengan minimum genom usus, para saintis mengeksploitasi fakta bahawa fungsi ini mesti ada dalam kebanyakan atau semua spesies bakteria usus dan oleh itu muncul dalam katalog gen pada frekuensi yang lebih besar daripada fungsi yang terdapat hanya dalam beberapa spesies bakteria usus. Kekerapan relatif fungsi yang berbeza boleh disimpulkan daripada bilangan gen yang direkrut ke dalam kelompok Pangkalan Data Maklumat Biologi yang berbezatelurNOG, selepas normalisasi untuk panjang gen dan nombor salinan. Para penyelidik meletakkan semua kluster mengikut frekuensi gen dan menentukan julat yang merangkumi kluster yang mentakrifkan fungsi bakteria penting yang terkenal, seperti yang ditentukan secara eksperimen untuk ahli Firmicutes yang dikaji dengan baik, Bacillus subtilis, mencadangkan bahawa kelompok tambahan dalam julat ini adalah sama penting. Seperti yang dijangkakan, julat yang merangkumi kebanyakan kluster utama B. subtilis(86%) berada di bahagian paling atas susunan kedudukan. Kira-kira 76% kluster dengan gen penting Escherichia coli berada dalam julat ini, mengesahkan kesahihan pendekatan pengarang. Ini menunjukkan bahawa 1244 kluster metagenomik yang terdapat dalam julat menentukan fungsi penting untuk kehidupan di dalam usus.

Para saintis menemui dua jenis fungsi di antara kelompok julat: yang diperlukan oleh semua bakteria ("pemeliharaan rumah"), dan yang berpotensi khusus untuk usus. Di antara banyak contoh kategori pertama ialah fungsi yang merupakan sebahagian daripada laluan metabolik utama (cth, metabolisme karbon pusat, sintesis asid amino), serta kompleks protein penting (RNA polimerase, polimerase DNA, sintesis ATP, radas rembesan am ).

nasi. 3. Komposisi fungsional genom dan metagenom usus minimum (fungsi genom dan metagenom minimum: jarang- jarang, kerap - kerap).

Fungsi khusus usus yang diduga termasuk yang terlibat dalam lekatan pada protein perumah (kolagen, fibrinogen, fibronektin) atau dalam pemasangan gula glikolipid siri globo yang menghiasi sel darah dan sel epitelium. Selain itu, 15% daripada kluster julat mengekod ciri yang terdapat dalam<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.

(berdasarkan hasil penjujukan 16S dan penjujukan metagnome daripada pengarang projek MetaHIT)

Dianggarkan bahawa mikrob dalam badan kita secara kolektif terdiri daripada sehingga 100 trilion sel, sepuluh kali ganda bilangan sel manusia, dan telah dicadangkan untuk mengekod 100 kali lebih gen unik daripada genom kita sendiri. Kebanyakan mikrob berada di dalam usus, mempunyai kesan mendalam terhadap fisiologi dan pemakanan manusia, dan penting kepada kehidupan manusia. Di samping itu, mikrob usus menyumbang kepada pemerolehan tenaga daripada makanan, dan perubahan dalam mikrobiom usus mungkin dikaitkan dengan penyakit usus atau obesiti.

A) Penjujukan 16S

Oleh bahanDavid A. Relman, et. al. Kepelbagaian Flora Mikrob Usus Manusia. Sains. 2005 Jun 10; 308(5728): 1635-1638.

Untuk memahami dan memanfaatkan kesan mikrob usus terhadap kesihatan dan kesejahteraan manusia, adalah perlu untuk menguraikan kandungan, kepelbagaian dan fungsi komuniti mikrob usus. Kaedah berdasarkan penjujukan gen RNA ribosom 16S (16S rRNA) telah menunjukkan bahawa dua bahagian bakteria, Bacteroidetes & Firmicutes, membentuk lebih daripada 90% kategori filogenetik yang diketahui dan mendominasi mikrobiota usus distal. Dalam kajian berkaitan, saintis memberi tumpuan kepada 16S rDNA memandangkan pengedaran universalnya di kalangan semua prokariot dan kebolehpercayaannya untuk menentukan hubungan filogenetik. Sampel mukosa dan najis diperoleh daripada tiga subjek dewasa yang sihat (A, B, C) yang merupakan sebahagian daripada kajian kawalan kes berasaskan populasi yang lebih besar. Sampel mukosa diperoleh semasa kolonoskopi dari kawasan yang sihat di enam bahagian utama kolon manusia: sekum, kolon menaik, kolon melintang, kolon menurun, kolon sigmoid, dan rektum. Sampel najis dikumpul daripada setiap subjek juga 1 bulan selepas kolonoskopi (sebanyak 7 sampel dikumpul daripada setiap subjek). Para penyelidik, seperti yang dinyatakan di atas, memberi tumpuan kepada 16S rDNA. 16S rDNA diperkuatkan daripada sampel dengan tindak balas rantai polimerase (PCR) dan primer bakteria dan archaeal spektrum luas. Tujuh sampel daripada Subjek B dan sampel tahi daripada Subjek C menghasilkan produk arkeologi; Kesemua 21 sampel menghasilkan produk bakteria. Produk PCR telah diklon dan disusun secara dwiarah, dan pendekatan ekologi berangka telah digunakan.

Daripada 395 phylotype bakteria, 244 (62%) adalah baharu, dan 80% mewakili jujukan daripada spesies yang belum ditanam. Kebanyakan organisma yang diduga adalah ahli Firmicutes dan Bacteroidetes, selaras dengan analisis molekul flora usus yang lain (1, 2, 4). Filum Firmicutes terdiri daripada 301 phylotype, 191 daripadanya adalah baru; majoriti (95%) daripada jujukan Firmicutes adalah ahli kelas Clostridia. Para penyelidik menemui sejumlah besar Firmicutes yang dikaitkan dengan bakteria penghasil butirat yang diketahui (2,454 jujukan, 42 filotaip), yang kesemuanya merupakan ahli gugusan Clostridia IV, XIVa dan XVI. Kami menjangkakan perwakilan penting kumpulan berfungsi ini di kalangan subjek kawalan sihat kami, memandangkan peranannya dalam mengekalkan dan melindungi epitelium kolon normal. Perbezaan besar antara 65 Bacteroidetes phylotypes telah dicatatkan antara subjek, seperti yang diterangkan sebelum ini (, ). B. thetaiotaomicron telah dikesan dalam setiap subjek dan spesies diketahui terlibat dalam fungsi berfaedah termasuk penyerapan nutrien dan pematangan dan penyelenggaraan sel epitelium. Sedikit jujukan dikaitkan dengan filum Proteobacteria, Actinobacteria, Fusobacteria dan Verrucomicrobia. Kelimpahan urutan rendah Proteobacteria (termasuk Escherichia coli) tidak disangka-sangka memandangkan spesies fakultatif mungkin mewakili kira-kira 0.1% bakteria dalam persekitaran anaerobik kolon yang ketat; ini konsisten dengan keputusan sebelumnya (,3,).

B) Penjujukan metagenomik

Berdasarkan bahan Qin J, Li R, Raes J, Arumugam M, Burgdorf KS, Manichanh C, et al. Katalog gen mikrob usus manusia yang ditubuhkan oleh penjujukan metagenomik. alam semula jadi. 2010;464:59-65.

Penjujukan metagenomik menyediakan alternatif yang kuat kepada penjujukan rRNAUntukanalisis mikrob kompleksmasyarakat. Berhubung dengan usus manusia, kajian sedemikian menjelang 2010 telah menghasilkan kira-kira 3 GB (GB - Di sini Gigabase = 1 bilion pasangan asas) jujukan mikrob daripada sampel najis 33 orang dari Amerika Syarikat atau Jepun. Oleh itu, untuk mendapatkan pemahaman yang lebih luas tentang gen mikrob usus manusia, penulis kajian terbaru daripada projek MetaHIT (Metagenomics of the Human Intestinal Tract) menggunakan teknologi Illumina Genome Analyzer (GA) untuk melakukan penjujukan mendalam bagi jumlah DNA daripada sampel najis 124 orang dewasa Eropah. Mereka menjana jujukan 576.7 Gb, hampir 200 kali lebih banyak daripada semua kajian terdahulu, menyusunnya ke dalam contigs, dan meramalkan 3.3 juta bingkai bacaan terbuka yang unik (ORF). Katalog gen ini mengandungi hampir semua gen mikrob usus biasa dalam kohort MetaHIT, memberikan gambaran luas tentang fungsi penting untuk kehidupan bakteria dalam usus, dan menunjukkan bahawa banyak spesies bakteria dikongsi merentasi individu. Hasilnya juga menunjukkan bahawa penjujukan metagenomik jangka pendek boleh digunakan untuk mencirikan potensi genetik persekitaran kompleks ekologi secara global.

Teras bakteria biasa

Penjujukan metagenomik mendalam memberi peluang untuk menyiasat kewujudan set biasa spesies mikrob (teras biasa) dalam kohort. Untuk tujuan ini, pengarang menggunakan set 650 genom bakteria dan arkeologi yang tidak dikurangkan. Mereka menyelaraskan bacaan Illumina GA bagi setiap sampel mikrob usus manusia kepada satu set genom menggunakan ambang identiti 90%, dan menentukan perkadaran genom yang diliputi oleh bacaan yang sejajar dengan hanya satu kedudukan dalam set. Pada liputan 1%, yang untuk genom bakteria usus tipikal sepadan dengan panjang purata kira-kira 40 kb, kira-kira 25 kali lebih besar daripada gen 16S yang biasa digunakan untuk pengenalpastian spesies, penyelidik mendapati 18 spesies dalam semua individu, 57 dalam ≥90% dan 75% ≥50% orang. Pada liputan 10%, memerlukan peningkatan ~10 kali ganda dalam kelimpahan sampel, saintis masih menemui 13 daripada spesies di atas dalam ≥90% individu dan 35 dalam ≥50%.

Apabila panjang jujukan terkumpul meningkat daripada 3.96 Gb kepada 8.74 Gb dan daripada 4.41 Gb kepada 11.6 Gb untuk sampel MH0006 dan MH0012 yang digunakan (156.9 Mb dan 154.7 Mb), masing-masing, bilangan strain dikongsi untuk dua sampel ambang liputan pada 1% ambang liputan , meningkat sebanyak 25%, daripada 135 kepada 169. Ini menunjukkan kewujudan teras sepunya yang jauh lebih besar daripada apa yang kita akan perhatikan pada kedalaman jujukan yang biasanya digunakan untuk setiap individu.

Kebolehubahan dalam banyaknya spesies mikrob di kalangan individu boleh sangat mempengaruhi pengenalpastian teras yang sama. Untuk menggambarkan kebolehubahan ini, para penyelidik membandingkan bilangan bacaan penjujukan yang diselaraskan dengan genom yang berbeza di kalangan individu dalam kohort MetaHIT mereka. Malah untuk 57 spesies yang paling biasa, terdapat dalam ≥90% individu dengan liputan genom >1%, variasi interspesifik berjulat antara 12- hingga 2187 kali ganda ( nasi. 4.). Seperti yang dijangkakan, Bacteroidetes dan Firmicutes mempunyai kelimpahan tertinggi.

Bahan tambahan

BACTEROIDETES, FIRMICETES DAN LAIN-LAIN

Pengetahuan yang diperoleh daripada lebih daripada satu abad mengkaji mikrobiota saluran gastrousus manusia telah menunjukkan bahawa ekosistem ini benar-benar "organ yang dilupakan." Banyak data mengenai mikrobiota saluran gastrousus tersebar secara meluas dari masa ke masa, dan oleh itu kajian semula kerja untuk mensistematikkan pengetahuan dalam bidang ini amat diperlukan. Dan ada kerja sedemikian. Selepas menganalisis kesusasteraan saintifik (akhir abad ke-19 - awal abad ke-21), ia menyediakan tinjauan sistematik dan rujukan terperinci kepada 1057 spesies mikrob usus.

Di laman web kami, sebahagian kecil ulasan ini disertakan dalam bahagian mengenai Bacteroidetes dan Firmicutes. Pilihan ini tidak rawak dan ditentukan oleh minat yang semakin meningkat dalam mikroflora usus yang dominan, yang termasuk wakil Firmicutes dan Bacteroidetes, serta pengelasan semula baru-baru ini beberapa kumpulan hierarki individu dan spesies mikroorganisma usus. Baca lebih lanjut di sini:

Turut dibentangkan mikrobiota saluran gastrousus manusia, di mana Firmicutes dan Bacteroides yang disebutkan jelas dibezakan. Nisbah Firmicutes kepada Bacteroidetes diketahui berbeza antara individu gemuk dan kurus, dan perkadaran ini berkurangan dengan penurunan berat badan pada diet rendah kalori. Oleh itu adalah munasabah untuk mengandaikan bahawa peningkatan pada manusia, mungkin disebabkan oleh diet kalori tinggi mereka, boleh dianggap sebagai biomarker berguna untuk obesiti.

Juga dibentangkan tambahan gambaran keseluruhan grafik kelimpahan relatif jenis utama komposisi mikrobiota usus manusia pada peringkat kehidupan yang berbeza. Data adalah daripada kajian dengan syarat berikut: penyusuan susu ibu, penyusuan susu formula, makanan pepejal bayi, antibiotik untuk bayi, bayi yang sihat atau kurang zat, orang dewasa, warga emas dan orang dewasa yang sihat dan obes berumur 100 tahun.

Makanan untuk mikrobiota usus

Pemakanan dan konfigurasi mikrobiom usus

Sejak kebangkitan semula penyelidikan mikrobiom dalam dekad yang lalu, banyak pengetahuan telah terkumpul tentang daya yang membentuk seni bina dan kefungsian mikroorganisma pemastautin dalam usus manusia. Daripada banyak faktor endogen dan eksogen berkaitan hos yang terlibat, pemakanan adalah penentu utama struktur dan fungsi komuniti mikrobiota usus. Dengan memperkenalkan isyarat pemakanan ke dalam komunikasi antara hos dan mikrobiotanya, pemakanan mengekalkan homeostasis atau menggalakkan kerentanan kepada penyakit. Mikrobiota memodulasi patogenesis, perkembangan dan rawatan penyakit daripada gangguan metabolik kepada patologi neurologi. Menukar bentuk interaksi antara perumah dan mikrobiota melalui pemakanan peribadi adalah arah terapeutik baharu untuk kedua-dua memerangi penyakit dan pencegahannya. Komposisi dan fungsi mikrobiota usus terbentuk sejak bayi, dan seterusnya ia sangat dipengaruhi oleh banyak faktor persekitaran, yang mana diet adalah penentu utama konfigurasi mikrobiota, dengan memodulasi kelimpahan spesies tertentu dan fungsi individu atau kolektif mereka. Di samping itu, kesan diet tertentu ke atas individu dalam populasi berbeza dari orang ke orang dan mungkin bergantung pada gabungan ciri hos dan mikrobiom, dengan pengaruh yang terakhir ini sebahagian besarnya ditentukan oleh persekitaran dan bukannya latar belakang genetik, dan oleh itu berpotensi lebih mudah diterima. campur tangan. Memahami bagaimana nutrien pemakanan memodulasi mikrobiom usus adalah sangat menarik untuk pembangunan makanan dan corak pemakanan untuk memerangi beban global penyakit tidak berjangkit. Penyelidikan moden menunjukkan bahawaserat pemakanan, termasuk arabinoxylans, galacto-oligosaccharides, inulin dan oligofruktosa, menggalakkan pembangunan pelbagai bakteria berfaedah dan menghalang spesies yang berpotensi berbahaya. Bukti praklinikal menunjukkan bahawa jumlah dan jenis lemak memodulasi kedua-dua mikrob yang bermanfaat dan berpotensi berbahaya, serta nisbah / dalam usus. Kajian klinikal dan praklinikal menunjukkan bahawa jenis dan jumlah protein dalam diet juga mempunyai kesan yang ketara dan berbeza terhadap mikrobiota usus. Perkara yang sama berlaku untuk vitamin, mikroelemen, mineral, polifenol, bahan tambahan makanan, dll.

Untuk kepentingan paksi diet-microbiome-host, lihat pautan:

• Peranan nutrien pemakanan dalam memodulasi mikrobiota

Dari sejarah kajian mikrobiom

Hasil pertama projek HMP

Projek Mikrobiom Manusia

Matlamat awal projek ini adalah untuk menguraikan 900 genom lengkap mikrob, yang diwakili oleh haiwan bersel tunggal, bakteria dan archaea yang paling mudah, tetapi bilangan ini akhirnya hanya sebahagian kecil maklumat tentang semua mikrob yang hidup dalam tubuh manusia. , yang membentuk apa yang dipanggil"MICROBIOME".

Projek "Mikrobiom Manusia" adalah perkembangan logik Projek Genom Manusia, yang matlamatnya adalah untuk menguraikan sepenuhnya genom manusia. Walaupun projek itu bermula pada tahun 1990, dan genom manusia lengkap pertama diterbitkan pada tahun 2003, projek ini masih belum selesai, kerana beberapa bahagian DNA manusia masih belum ditafsirkan.

Lima bahagian utama tubuh manusia, iaitu usus, rongga mulut, saluran pernafasan, kulit dan sistem genitouriner, banyak dihuni oleh pelbagai jenis mikrob. Oleh kerana itu, mereka memainkan peranan penting dalam mengekalkan imuniti, metabolisme, pencernaan dan fungsi lain.

Saluran penghadaman- tempat perlindungan kebanyakan penghuni mikroskopik kami, di sinilah mikrobiom manusia berada. Iaitu, usus mMikrobiom adalah apa yang dahulunya dipanggil mikroflora usus.

Kini, dengan permulaan kajian genomik berskala besar ke atas pelbagai jenis komuniti bakteria (contohnya, beberapa kawasan dasar laut, air sisa, dll.), nama mikrobiom telah menjadi lebih popular. Ia membayangkan keseluruhan bukan mikrob itu sendiri, tetapi semua gen mikrob yang mempengaruhi persekitaran di mana ia wujud.Tubuh manusia juga merupakan habitat mikrob...

PANDANGAN BARU BIOLOGI MANUSIA

Keputusan Projek Mikrobiom Manusia

Konsortium Saintis Amerika pada tahun 2012 menerbitkan hasil kerja lima tahun dalam projek Institut Kesihatan Nasional "Projek Mikrobiom Manusia". Kira-kira 200 saintis dari 80 institut penyelidikan pelbagai disiplin mengambil bahagian dalam kerja Projek Mikrobiom Manusia. Jumlah kos kajian ialah $173 juta.

Matlamat projek itu adalah untuk mencirikan semua mikrob yang terdapat dalam tubuh manusia, yang mana saintis mengambil sampel tisu dari 15 tempat pada badan 129 lelaki dan dari 18 tempat pada 113 wanita. Semua sukarelawan - orang sihat berumur 18 hingga 40 tahun - menyediakan tiga sampel membran mukus dari bahagian dalam pipi, hidung, kulit di belakang telinga dan siku, serta sampel najis.

Berdasarkan hasil analisis genetik biomaterial tersebut, didapati lebih 10 ribu spesies pelbagai mikrob hidup di dalam tubuh manusia. Menurut pengarang kajian, mikrobiom yang pelbagai itu menyediakan seseorang dengan bilangan gen yang lebih besar daripada yang dapat dibayangkan. Jadi, jika genom manusia mengandungi 22 ribu gen pengekodan protein untuk mengawal metabolisme, mikrobiom menambah kira-kira lapan juta lebih gen bakteria unik.

"Persoalan bagaimana variasi individu dalam jenis bakteria di kalangan orang yang sihat mempengaruhi kemungkinan perkembangan penyakit masih menjadi persoalan terbuka," komen salah seorang ahli konsortium, Anthony Fodor.

Ternyata hampir setiap orang di dalam badan mengandungi tahap rendah jenis bakteria berbahaya, mikroorganisma patogen yang telah diketahui kerana jangkitan yang disebabkannya. Tetapi apabila seseorang itu sihat, seperti 242 orang dewasa Amerika yang secara sukarela diuji dalam projek itu, mikroorganisma ini secara senyap-senyap wujud bersama mikrob yang bermanfaat, yang seterusnya "mengawasi mereka."

Perkara seterusnya yang ingin diketahui oleh doktor ialah mengapa mikroorganisma patogen membahayakan sesetengah orang dan pada masa yang sama tidak menjejaskan orang lain? Apakah perubahan yang berlaku dalam persekitaran mikro manusia yang membawa kepada risiko pelbagai penyakit daripada jangkitan sindrom iritasi usus kepada psoriasis?

Semua ini dan banyak soalan lain telah dikemukakan kepada saintis yang mengambil bahagian dalam salah satu projek terbesar Institut Kesihatan Nasional di Amerika Syarikat.Keputusan yang diperoleh sudah mengubah pandangan saintis tentang cara manusia kekal sihat dan sebaliknya - jatuh sakit.

"Ini adalah cara baru untuk melihat biologi manusia dan penyakit manusia, dan ia menarik," kata Dr. Philip Tarr dari Universiti Washington di St. Louis, salah seorang saintis utama dalam projek bernilai $173 juta, yang dibiayai oleh Institut Kesihatan Kebangsaan AS.

"Bakteria ini bukan "penumpang" dalam badan kita, " Tarr menekankan, "mereka aktif secara metabolik. Mereka seperti sebuah komuniti, dan kita mesti mengambil kira mereka sama seperti kita mengambil kira ekosistem hutan atau air. Dan sama seperti ekosistem alam sekitar, komposisi mikrob pada setiap bahagian badan anda adalah berbeza. Kulit anda, sebagai contoh, adalah setanding dengan hutan hujan, dan usus anda dipenuhi dengan pelbagai jenis mikroorganisma, seperti lautan.

Para saintis telah lama mengetahui bahawa trilion bakteria individu wujud bersama dalam tubuh manusia. Ini dipanggil mikrobiom manusia. Sehingga kini, kajian hanya dijalankan terhadap mikrob yang menjadi punca pelbagai penyakit. Anda mungkin masih ingat berapa kerap doktor mengatakan bahawa setiap orang ketiga adalah pembawa Staphylococcus aureus (di hidung atau pada kulit), yang boleh menjangkiti orang lain. Tetapi tiada siapa yang tahu semua jenis mikroorganisma yang menghuni tubuh orang yang sihat, di mana sebenarnya mereka berada dan bagaimana ia mempengaruhi tubuh kita. Kira-kira 200 saintis daripada 80 organisasi penyelidikan saintifik bekerjasama selama lima tahun dalam banci pertama kali untuk menjawab soalan-soalan ini dengan membongkar DNA mikroorganisma menggunakan salah satu kaedah yang digunakan untuk menguraikan genetik manusia. Hasil kajian ini diterbitkan dalam satu siri laporan jurnal Alam Semula Jadi dan Perpustakaan Awam Sains.

Pertama, saintis terpaksa mengumpul sampel tisu dari bahagian tubuh manusia yang berlainan - mulut, hidung, beberapa kawasan kulit, faraj wanita dan najis. Mereka kemudiannya memisahkan DNA bakteria daripada DNA manusia dan mula menganalisis bakteria kompleks: Lactobacillus, Streptococcus, Corynebacterium.

"Setiap sel dalam tubuh manusia adalah rumah kepada kira-kira 10 sel bakteria, tetapi ia sangat mikroskopik sehingga jumlah jisim semua mikroorganisma menyumbang 1 hingga 3 peratus daripada berat badan manusia," jelas Dr Eric Green dari Pusat Kebangsaan untuk Penyelidikan Genom Manusia dalam Pertubuhan Kesihatan Kebangsaan (NIH) AS. Ini bermakna seseorang dengan berat 90 kg mengandungi sehingga 3 kg bakteria.

Genom manusia mengandungi kira-kira 22,000 gen. Tetapi projek baru menganggarkan bahawa mikrob memberikan badan kita lebih kuasa, bersamaan dengan 8 juta gen. Gen bakteria melakukan kerja khusus berhubung dengan badan kita. Sebahagian daripada mereka memainkan peranan penting dalam kesihatan dan pembangunan sel manusia di mana ia terkandung, kata Dr Bruce Birren, seorang lagi penyelidik mengenai projek itu. Gen daripada bakteria usus, contohnya, memecahkan protein dan lemak tertentu. Mereka juga menghasilkan sebatian bermanfaat yang melawan pelbagai jenis keradangan.Namun, saintis telah mendapati bahawa tidak ada komposisi utama mikroorganisma yang melaksanakan fungsi tertentu kombinasi bakteria yang berbeza boleh melakukan ini.

PERBEZAAN MIKROBIOM DI KALANGAN KUMPULAN ETNIK

Penyimpangan kecil. Pada tahun 2018, saintis menemui 12 jenis bakteria tertentu yang selalu berubah-ubah bergantung pada etnik. Kerana etnik melibatkan banyak faktor dari diet hingga genetik, sukar untuk mengatakan mengapa demikian, kata Andrew Brooks, pelajar kedoktoran Universiti Vanderbilt di Institut Genetik Vanderbilt, yang dianalisis Data disediakan oleh Projek Gut Amerika dan Projek Mikrobiom Manusia. Tetapi ini adalah asas untuk memahami perbezaan sihat dalam mikrobiom antara orang...

"Setiap orang mempunyai komposisi bakteria yang berbeza dalam badan mereka, tetapi mereka diatur untuk melaksanakan fungsi tertentu, " kata Birren. Ada kemungkinan gaya hidup dan persekitaran kita telah merangsang kemunculan mekanisme seperti ini yang berfungsi untuk kita.

Pada masa ini, kajian sedang dijalankan untuk menunjukkan bagaimana komposisi mikroorganisma berbeza pada seseorang yang mempunyai penyakit tertentu daripada orang yang sihat dengan matlamat selanjutnya untuk mencegah dan merawat penyakit.

Pertimbangkan, sebagai contoh, superinfeksi gastrousus (bakteria yang tahan terhadap antibiotik, termasuk Staphylococcus aureus), yang sering menjangkiti orang di hospital dan kadangkala menyebabkan kematian. Philip Tarr (University of Washington) ingin mengetahui komposisi bakteria usus yang boleh menghalang kerosakan pada saluran gastrousus oleh dysbacteriosis, atau mengurangkan kesan berbahayanya dan mengetahui orang yang lebih terdedah kepada jangkitan.

Penyelidik di Kolej Perubatan Baylor telah melaporkan bahawa bakteria yang terdapat dalam faraj wanita hamil cenderung berubah semasa kehamilan, mungkin untuk mewujudkan persekitaran sihat yang paling baik untuk kelahiran bayi. Kajian terdahulu juga menunjukkan komposisi bakteria bayi yang dilahirkan secara tradisional adalah berbeza dengan bayi yang dilahirkan melalui pembedahan Caesarean. Ini menjelaskan mengapa pembedahan caesarean meningkatkan risiko bayi dijangkiti jangkitan tertentu.

"Setiap maklumat baharu mengejutkan kami kerana ia menunjukkan betapa banyak lagi kerja yang perlu dilakukan untuk memahami dunia yang wujud dalam diri kami," kata pakar penyakit berjangkit Dr David Relman (Universiti Stanford), yang menulis ulasan itu. mengenai hasil projek ini dalam jurnal Nature.

Sebagai contoh, projek itu melibatkan kebanyakan sukarelawan kulit putih yang tinggal di daerah Houston dan St. Lewis. Dr. Relman menyatakan bahawa lebih banyak kerja perlu dilakukan untuk menentukan mikrobiom orang daripada latar belakang kaum, etnik dan geografi yang berbeza. Terdapat juga banyak soalan terbuka tentang bagaimana mikrob ini berinteraksi dengan genetik manusia.

"Kami pada asasnya tidak mengetahui apa yang disediakan oleh ekosistem mikrob yang berada di dalam diri kita dan bagaimana ia memberi kesan kepada kesihatan kita," kata Relman.

KULIAH VIDEO TENTANG MIKROBIOM

Dikisahkan oleh Konstantin Severinov - Doktor Sains Biologi, Ketua Makmal Pengawalseliaan Ekspresi Gen Unsur Prokariotik di Institut Genetik Molekul Akademi Sains Rusia, Ketua Makmal Genetik Molekul Mikroorganisma di Institut Biologi Gen dari Akademi Sains Rusia, Profesor di Universiti Rutgers (AS), Profesor di Institut Sains dan Teknologi Skolkovo (SkolTech)

Konstantin Severinov:

"Organ terbesar dalam badan kita bukanlah hati atau otak, tetapi mikrob yang membentuk mikrobiom yang dipanggil ..." (

10.21518/2079-701X-2016-16-92-97

MICROBIOME, MICROBIOTA

APA YANG BARU?

Dekad terakhir dalam bidang mengkaji mikroflora manusia telah mendedahkan dunia mikroorganisma yang menakjubkan dan padat penduduk dalam semua kepelbagaiannya. Hari ini, saintis menganggap istilah "mikroflora" usang, mencadangkan konsep yang lebih luas yang dipanggil "mikrobiom". Kami berpaling kepada profesor, ketua Jabatan Pediatrik Institusi Pendidikan Belanjawan Negeri Pendidikan Profesional Tinggi Akademi Perubatan Pendidikan Lepasan Ijazah Rusia Kementerian Kesihatan Persekutuan Rusia, ketua pakar pediatrik Daerah Pentadbiran Pusat Irina Nikolaevna Zakharova dengan permintaan untuk bercakap tentang trend baru dalam bidang mengkaji mikrobiom dan kesannya terhadap manusia.

Irina Nikolaevna yang dihormati, tolong beritahu saya apa yang baru diketahui hari ini mengenai mikroflora usus?

Sejarah kajian mikrobiota usus bermula lebih daripada tiga abad. Seawal 1681, Antonie van Leeuwenhoek (Rajah 1) mencipta alat primitif yang dengannya dia mengesan mikroorganisma dalam najis, dan membuat hipotesis kewujudan bersama pelbagai jenis mikroorganisma dalam saluran gastrousus (GIT).

Pada tahun 1850, Louis Pasteur mencipta teori tentang peranan fungsi bakteria dalam proses pencernaan, dan R. Koch meneruskan penyelidikan ke arah ini dan membangunkan kaedah untuk membezakan mikroorganisma patogen dan bermanfaat.

Doktrin peranan mikroflora symbiont dalam tubuh manusia dikaitkan dengan nama saintis besar Rusia, pemenang Hadiah Nobel I.I. Mechnikov, yang pada tahun 1888 menyokong teori bahawa usus manusia mengandungi kompleks mikroorganisma yang mempunyai "kesan autointoxication" pada badan (Rajah 2). Beliau percaya bahawa pengenalan bakteria "sihat" ke dalam saluran gastrousus boleh menstabilkan tindakan mikroflora usus dan mengatasi mabuk. Sumbangan penting kepada kajian mikroflora manusia dibuat oleh saintis Jerman Alfred Nissle, yang sejak 1912 terlibat secara aktif dalam kajian bakteria. Pada tahun 1916, beliau mula-mula memperkenalkan istilah "dysbacteriosis." “Kedua

Rajah 1. Anthony van Leeuwenhoek (1632-1723)

pernafasan" doktrin mikroflora usus yang diterima pada tahun 70-an. Abad XX, sebahagian besarnya terima kasih kepada karya saintis Soviet A.M. Ugolev, yang mendefinisikan dysbiosis usus sebagai perubahan dalam komposisi kualitatif dan kuantitatif flora bakterianya, yang berlaku di bawah pengaruh pelbagai faktor: pemakanan, perubahan dalam motilitas usus, umur, proses keradangan, rawatan dengan ubat antibakteria, tekanan, somatik yang teruk penyakit (Rajah 3).

Irina Nikolaevna, apa yang telah berubah dalam tafsiran moden konsep "mikroflora usus"?

Terminologi telah berubah. Kami tidak bercakap tentang mikroflora, kerana istilah "flora" sudah lapuk: dunia tumbuhan. Mikroorganisma (bakteria, kulat, virus) yang hidup di dalam dan di luar seseorang dipanggil mikrobiom. Era baru dalam kajian mikrobiom usus bermula 5-10 tahun yang lalu dan dikaitkan dengan kemunculan kaedah penyelidikan genetik molekul yang benar-benar membalikkan semua idea lama kita. Kita hidup dalam masa yang menakjubkan apabila, dengan kemunculan teknologi baharu, pengetahuan lama kita, termasuk tentang kesihatan dan penyakit, sedang berubah. Hari ini, pemahaman yang sama sekali baru telah datang tentang keperluan untuk mikroorganisma (mikrobiom) di dalam dan di luar badan kita, yang sangat penting bukan sahaja untuk penghadaman kita, tetapi juga untuk seluruh badan dan otak, dan kesihatan kita secara umum.

Bagaimanakah mikrobiom dilihat dari perspektif prinsip moden, bagaimana ia berbeza daripada mikrobiota?

Istilah microbiome mula diperkenalkan pada tahun 2001 untuk merujuk kepada genom kolektif mikrobiota. Mikrobiom ialah komuniti bakteria yang setiap daripada kita ada di dalam dan di luar badan kita. Mikrobiom setiap orang adalah unik baginya dan mengandungi puluhan kali lebih banyak sel dan 100 kali lebih gen daripada gen badan manusia sendiri. Berat mikrobiom bergantung kepada berat badan dan berkisar antara 1.2 hingga 3.5 kg. Mikrobiom kami mengawal banyak proses penting badan dan juga mempengaruhi tingkah laku manusia! Mikrobiom dianggap sebagai organ manusia yang lain (Rajah 4). Idea yang menarik muncul: bagaimana jika anda menukar mikrobiom anda?

Rajah 2. Ilya Ilyich Mechnikov (1845-1916). Dinamik pertumbuhan nombor

penerbitan saintifik yang dikhaskan untuk kajian probiotik

Seratus Tahun Konsep Probiotik

Hadiah Nobel Mechnikov, 1908

Meningkatkan bilangan penerbitan saintifik mengenai probiotik

Terima kasih kepada penyelidikan saintifik moden dalam bidang genetik, saintis telah dapat mengenal pasti dan menentukan bilangan mikroorganisma yang hidup dalam tubuh manusia. Dengan bantuan perkembangan saintifik terkini, didapati terdapat lebih daripada 1,100 spesies mikroorganisma, kebanyakannya adalah anaerobes. Para saintis mempunyai banyak bukti bahawa lebih pelbagai mikrob usus, kesihatan manusia lebih baik, dan kepelbagaian rendah dikaitkan dengan pelbagai penyakit.

Pengenalan aktif teknologi genetik molekul ke dalam amalan penyelidikan mikrobiologi telah memungkinkan untuk mendapatkan maklumat baru tentang komposisi dan sifat mikrobiota usus pada orang yang berumur berbeza. Sebilangan besar kaedah penyelidikan telah dibangunkan,

(dengan bantuan diet, gaya hidup, manipulasi perubatan), mungkin ini akan memberi kesan kepada kesihatan seseorang secara keseluruhan dan akan membolehkan dia menyelesaikan beberapa masalah dengannya? Mikrobiota ialah istilah yang digunakan untuk mencirikan mikrobiocenosis bagi organ dan sistem individu. Contohnya, mikrobiota usus, mikrobiota kulit, mikrobiota plasenta, mikrobiota susu ibu, dsb.

Tetapi apa yang sebenarnya berlaku? Daripada inersia, pakar pediatrik terus mengesyorkan menjalankan kajian budaya najis, yang telah dihentikan di banyak negara 7-8 tahun yang lalu! Kelemahan kaedah budaya mengkaji najis termasuk kos yang tinggi, tempoh dan intensiti buruh teknik, pergantungan hasil pada teknik pengumpulan, kebolehubahan norma, resolusi rendah (100 sel bakteria yang berdaya maju), dan yang paling penting. - kebanyakan mikroorganisma dalam najis tidak boleh ditanam!

Perubahan dalam mikrobiom manusia dan lokus individunya mungkin dikaitkan dengan sindrom usus rengsa, asma bronkial, alahan makanan, penyakit radang usus (kolitis ulseratif, penyakit Crohn), penyakit autoimun, diabetes jenis 2, aterosklerosis, penyakit seliak, penyakit hati, awal autisme kanak-kanak, penyakit Parkinson, jenis kanser tertentu, kemurungan, skizofrenia. Dari sini kita memahami minat yang telah muncul bukan sahaja di kalangan ahli gastroenterologi, tetapi juga di kalangan doktor pelbagai kepakaran - pakar kardiologi, pakar onkologi, ahli endokrinologi, pakar psikiatri dan kepakaran lain, dalam masalah ini! Penyelidikan yang menjanjikan sedang muncul untuk mengoptimumkan mikrobiom usus untuk memulihkan kesihatan manusia.

Rajah 3. Sejarah kajian mikrobiota usus,

kemunculan istilah "dysbacteriosis". Alfred Nissle dan Alexander Mikhailovich Ugolev

Alfred Nissle (1912) mengkaji sifat antagonis bakteria Dia mencadangkan istilah "dysbacteriosis" pada tahun 1916.

A.M. Ugolev mencadangkan untuk memanggil dysbiosis sebagai perubahan kualitatif dan kuantitatif dalam komposisi flora bakteria usus yang berlaku di bawah pengaruh pelbagai faktor _

Rajah 4. Penyelidikan mikrobiota antarabangsa

orang

Mikrob maketti

2 projek antarabangsa untuk mengkaji mikrobiota manusia (penyelidikan genomik) -

NIH (AS) dan MetaHIT (EU)

Mengubah pandangan mikrobiota badan manusia sebagai "rakan kongsi hidup": "...bahawa manusia bukanlah organisma tunggal, tetapi superorganisma yang terdiri daripada organisma yang lebih kecil yang bekerja bersama-sama"

Rajah 5. Data Institut Kebangsaan AS

tentang kepelbagaian selular tubuh manusia

Menurut Institut Kesihatan Kebangsaan AS, hanya 10%

Sel-sel yang membentuk tubuh manusia sebenarnya adalah sel manusia.

Baki 90% adalah milik bakteria yang mendiami pelbagai biotop manusia

Homo sapiens boleh digambarkan sebagai "superorganisma" di mana sejumlah besar organisma berbeza wujud bersama

Turnbaugh PJ, Ley RE, Hamady M, Fraser-Liggett CM, Knight R, Gordon Jl. Projek mikrobiom manusia. Alam 2007; 449 (7164): 804-810.

Goodacre R. Metabolomik superorganisma. J Nutr 2007; 137(1 Bekalan): 259S-266S 5.

membenarkan bukan sahaja untuk menentukan spesies mikroorganisma terpencil dengan cepat dan boleh dipercayai, tetapi juga untuk menjalankan penilaian kuantitatif mereka secara langsung dalam bahan yang dikaji tanpa peringkat penanaman. Dengan pengenalan kaedah penjujukan DNA (1999) - menentukan urutan nukleotida gen RNA 16S - adalah mungkin untuk menentukan bahawa hanya 7-10% mikroorganisma yang hidup di dalam usus ditanam. Ini bermakna idea lama kita tentang mikrobiota usus sudah lapuk. Kaedah penjujukan DNA telah memungkinkan untuk menentukan bahawa lebih daripada seribu spesies mikroorganisma hidup di dalam usus, 99% daripadanya adalah anaerobes, komposisinya jauh berbeza daripada apa yang difikirkan sebelum ini berdasarkan kajian budaya. Menurut Institut Kesihatan Nasional AS (NIH), hanya 10% daripada sel yang membentuk tubuh manusia sebenarnya adalah sel manusia, dan baki 90% adalah milik bakteria yang mendiami pelbagai biotop manusia. Oleh itu, homo sapiens ialah "superorganisma" di mana sejumlah besar organisma berbeza wujud bersama (Rajah 5). Pada tahun 2008, projek global "Human Microbiome" (HMP) telah dilancarkan, yang bertujuan untuk menguraikan genom bakteria yang menghuni tubuh manusia. Konsortium Eropah MetaHIT sedang mentafsir genom bakteria yang menghuni saluran gastrousus. Kira-kira 3 juta gen telah diuraikan, iaitu kira-kira 150 kali lebih banyak daripada set gen manusia. Hasil projek akan memungkinkan untuk cuba mewujudkan hubungan antara gen ini, kesihatan manusia, perkembangan penyakit dan fenotip. Pada tahun 2010, saintis Rusia juga mengambil bahagian secara aktif dalam kajian metagenom manusia. Menurut majalah Sains, mentafsir metagenom manusia adalah salah satu penemuan saintifik terbesar dalam dekad yang lalu (Rajah 6).

Para saintis, dengan mengambil kira komposisi mereka, telah membahagikan mikrobiota kepada enterotip, setiap satunya merangkumi pelbagai jenis mikroorganisma, tanpa mengira tempat kediaman, status kesihatan atau umur. Penyelidikan

Para penyelidik mengumpulkan populasi bakteria ke dalam kelompok, dinamakan mengikut genera dominan mereka. Penemuan ini boleh dibandingkan dengan membahagikan orang kepada kumpulan darah. Bacteriodes dominan dalam enterotype pertama, Prevotella dominan dalam enterotype kedua, dan Ruminococcus dominan pada enterotype ketiga. Kemudian, enterotip lain telah dikenalpasti. Oleh itu, enterotype Bacteroides dibezakan oleh aktivitinya berhubung dengan penguraian karbohidrat, dan juga menggalakkan pengeluaran vitamin C, B2, B5. H. Ruminococcus, sebaliknya, meningkatkan penyerapan karbohidrat dan meningkatkan paras gula darah, dan juga mensintesis asid folik dan vitamin Br dalam proses aktiviti penting memusnahkan membran mukus pelindung, yang mungkin terdedah kepada kecacatan pada mukosa usus. . Akibatnya, kehadiran enterotype tertentu akan memungkinkan untuk meramalkan ciri metabolik dan menunjukkan kecenderungan kepada penyakit tertentu. Pada masa yang sama, penggunaan kaedah diagnostik seperti PCR telah menunjukkan bahawa mikrobiota usus setiap orang adalah individu dan tetap.

Pelbagai penyakit dikaitkan dengan mikrobiota usus terjejas: jangkitan, cirit-birit, ulser peptik, kanser perut dan kolon, obesiti, malabsorpsi, diabetes mellitus, alahan makanan, asma bronkial, penyakit radang usus, kolik usus, sindrom usus yang merengsa, gangguan tingkah laku. . Ini disebabkan oleh fakta bahawa mikrobiota usus normal terlibat dalam pelbagai fungsi fisiologi badan: pelindung, pencernaan, detoksifikasi dan antikarsinogenik, sintetik, genetik, imunogenik, dan dalam pengawalan metabolisme kolesterol dan oksalat.

Irina Nikolaevna, apa yang menentukan komposisi mikrobiota pada bayi baru lahir?

Pertama sekali, mikrobiota bayi bergantung kepada mikrobiota usus ibu, serta persekitaran sekeliling.

Rajah 6. Projek Mikrobiom Manusia

Sejak 2008, program global “human microbiome” (HMR) telah dilancarkan, yang bertujuan untuk menguraikan genom bakteria yang menghuni tubuh manusia. Istilah mikrobiom pertama kali dicipta pada tahun 2001 untuk merujuk kepada genom kolektif mikrobiota

Menyahkod genom bakteria

mendiami saluran gastrousus, sedang dikaji oleh konsortium Eropah MetaHIT. Kira-kira 3 juta gen telah ditafsirkan, iaitu kira-kira 150 kali lebih banyak daripada set gen manusia

MENDEKOD METAGENOME MANUSIA ANTARA PENEMUAN SAINTIFIK TERHEBAT DEKAD LEPAS!

Qin et al. Alam 2010;464:59-65.

persekitaran dan pemakanan bayi yang baru lahir. Ibu adalah sumber pertama penjajahan dan jangkitan anaknya. Keadaan mikrobiotanya ditentukan oleh kaedah penghantaran (kelahiran semula jadi, kelahiran pembedahan), dan tempat kelahiran (hospital bersalin, apartmen, kerana di beberapa negara bersalin fisiologi dijalankan di rumah). Mikrobiota saluran gastrousus bayi bergantung pada keadaan kulit, saluran kelahiran dan usus ibu, dan sama ada terapi antibakteria digunakan pada ibu dan anak. Masa penyusuan dan sifat penyusuan sejak lahir adalah penting. Oleh kerana kolonisasi membran mukus bayi yang baru lahir oleh mikroorganisma bermula dari saat dia melalui saluran kelahiran, kaedah penghantaran semula jadi adalah salah satu kaedah asas yang mempengaruhi pembentukan mikrobiota. Walau bagaimanapun, penjajahan usus janin oleh mikroorganisma bermula pada separuh kedua kehamilan dari ibu (menurut kajian asing dan domestik, sehingga minggu ke-22 kehamilan tidak ada mikrob dalam badan janin sama sekali, dan bermula dari Minggu ke-24, koloni tunggal E. coli dan lactobacilli muncul dalam janin usus). Peranan utama dalam pembentukan mikrobiota usus janin dimainkan oleh pemakanan, gaya hidup ibu, serta fakta mengambil ubat antibakteria semasa kehamilan, yang boleh mengganggu keseimbangannya.

Hari ini kami mempunyai data yang boleh dipercayai tentang komposisi mikroflora faraj ibu, yang sebahagian besarnya dihuni oleh lactobacilli (lebih daripada 60%), enterococci, staphylococci dan bakteria kulat candida, oleh itu bayi yang dilahirkan secara semula jadi mempunyai flora yang mengingatkan faraj ibu. flora dengan dominasi lactobacilli, dan mereka yang dilahirkan melalui pembedahan caesarean - flora yang serupa dengan flora kulit ibu - lebih banyak staphylococci dan bakteria propionik.

Pemakanan bayi baru lahir, iaitu pelekatan awal pada payudara dan pemberian makanan semulajadi, adalah salah satu faktor utama yang mempengaruhi pembentukan mikrobiota usus bayi yang betul.

Dunia moden bimbang tentang peningkatan bilangan kelahiran melalui pembedahan cesarean di negara maju ini adalah kira-kira 30-40%, yang membolehkan kita melihat peningkatan hampir menegak dalam kekerapan alahan pada kanak-kanak kecil yang berkaitan dengan fakta ini. Pada kanak-kanak yang dilahirkan melalui pembedahan caesarean, i.e. dengan cara yang tidak semulajadi, bukan fisiologi, penjajahan mikrob ditangguhkan, kanak-kanak itu tidak menerima "kejutan mikrob" pada masa kelahiran, yang secara mendadak meningkatkan risiko mengembangkan alahan.

Jika kita menentukan faktor persekitaran yang mempengaruhi pembentukan mikrobiota bayi baru lahir, maka hidup bersama memainkan peranan penting.

bayi dengan ibu selepas dilahirkan, sama ada kanak-kanak itu dipindahkan ke unit rawatan rapi, berapa lama masa tinggalnya di hospital. Sebagai contoh, di Belanda dan beberapa negara Eropah yang lain, untuk mewujudkan suasana alam sekitar yang paling makmur, penghantaran dilakukan di rumah. Sudah tentu, keseluruhan proses dirancang terlebih dahulu, dan dijalankan secara eksklusif dengan penyertaan pasukan kakitangan perubatan. Kelahiran sedemikian agak berjaya, dan yang paling penting, ia memungkinkan untuk mengelakkan penjajahan oleh flora hospital.

Mikrobiota saluran gastrousus bayi bergantung pada keadaan kulit, saluran kelahiran dan usus ibu, dan sama ada terapi antibakteria digunakan pada ibu dan anak. Masa penyusuan dan sifat penyusuan sejak lahir adalah penting.

Dan akhirnya, pemakanan bayi baru lahir, iaitu penyusuan awal dan pemberian makanan semulajadi, adalah salah satu faktor utama yang mempengaruhi pembentukan mikrobiota usus bayi yang betul.

Mengapakah penyusuan susu ibu sangat diperlukan untuk bayi baru lahir untuk membentuk mikrobiota?

Terima kasih kepada penyelidikan yang dijalankan selama 10 tahun yang lalu menggunakan teknik penjujukan, kami telah mengetahui bahawa susu ibu tidak steril, seperti yang difikirkan sebelum ini, tetapi, sebaliknya, mengandungi sehingga 700 mikroorganisma yang berbeza. Mereka memasuki susu ibu dari usus melalui pemindahan bakteria ke dalam aliran darah, memintas nodus limfa. Sudah tentu, banyak persoalan kekal tentang bagaimana proses ini dijalankan, tetapi fakta kehadiran sejumlah besar mikroorganisma dalam susu ibu telah terbukti. Sehubungan itu, susu ibu juga menyumbang kepada penjajahan usus dan pembentukan mikrobiota bayi yang betul.

Irina Nikolaevna, adakah terdapat pergantungan pembentukan mikrobiom kanak-kanak pada tahap sosial negara atau keluarga secara individu?

Ya, terdapat pergantungan pembentukan mikrobiota gastrousus bayi yang baru lahir pada tahap sosialnya. Telah ditunjukkan bahawa pada bayi yang dilahirkan di negara miskin, contohnya di Pakistan, Nigeria, India, di mana wanita kadang-kadang melahirkan secara literal dalam parit, penjajahan usus kanak-kanak oleh bakteria berlaku sangat awal, dan dalam hari-hari pertama kehidupan, enterobacteria mula dilepaskan daripada najisnya. Kita tahu bahawa di negara miskin hampir tiada masalah alahan. Walau bagaimanapun, di Eropah, alahan kini menduduki tempat pertama, terutamanya di kalangan orang Jerman. Di Sweden, 25% kanak-kanak tidak mempunyai enterobacteria dalam najis mereka selepas seminggu di hospital, dan di Amerika Syarikat, 35% kanak-kanak tidak menjajah usus semasa 2 minggu pertama kehidupan.

Sebilangan besar faktor mempengaruhi pembentukan mikrobiota saluran gastrousus. Apakah akibat perubahannya sepanjang hayat?

Tubuh manusia adalah superorganisma yang didiami oleh sejumlah besar mikroorganisma, dan kira-kira 20% daripada apa yang dimakan seseorang pergi untuk memberi makan kepada mikrob ini. Setiap lokus mempunyai flora sendiri, semuanya bergantung pada lokasi, umur dan status kesihatan. Ya, mikrobiota usus, tentu saja, bukan sesuatu yang tidak berubah, ia adalah campuran mikrob yang berubah secara dinamik khas setiap orang. Tetapi harus diingat bahawa perubahan flora boleh membawa kepada penyakit. Oleh itu, seluruh dunia kini sedang mengkaji hubungan antara penyakit dan mikrobiota, dan telah terbukti bahawa perubahan dalam mikrobiom membawa kepada alahan, penyakit autoimun, kardiovaskular, metabolik dan psikiatri. Kerja hebat sedang dijalankan di St. Petersburg, di Akademi Perubatan Tentera, untuk mengenal pasti hubungan antara mikrobiota dan strok dan serangan jantung. Telah ditetapkan bahawa mikrobiota merealisasikan fungsinya melalui kompleks tisu mikrob.

Irina Nikolaevna, adakah mungkin untuk membetulkan mikrobiota saluran gastrousus?

Terdapat tiga pilihan utama untuk mempengaruhi mikrobiota: penggunaan ubat antibakteria, prebiotik dan probiotik. Ramai pakar cuba membetulkan mikrobiota dengan antibiotik, dan, malangnya, negara kita telah mengumpulkan banyak pengalaman negatif dalam memusnahkan mikrobiota usus dengan gentamicin. Apabila kita membincangkan tujuan prebiotik, kita mesti ingat bahawa ini adalah "baja" yang mana mana-mana mikroorganisma boleh tumbuh. Sudah tentu, ia adalah perkara yang sama sekali berbeza apabila membezakannya kepada selektif dan tidak selektif. Lebih berguna adalah yang terpilih, merangsang pertumbuhan mikroflora yang bermanfaat. Jika kita menggunakan probiotik untuk memulihkan mikrobiom, maka kita tahu bahawa terdapat beribu-ribu strain mikroorganisma dan setiap strain direka untuk merawat patologi tertentu. Semua probiotik dibahagikan kepada bifido-, lacto-, dan saccharomyces; ia berfungsi pada tahap lamina propria, epitelium mukosa. Pada masa ini, preskripsi probiotik perlu dijalankan dengan mengambil kira kekhususan terikan. Sebagai contoh, untuk pencegahan cirit-birit yang berkaitan dengan antibiotik, tahap bukti tertinggi adalah untuk Saccharomyces (ubat Enterol) dan Lactobacillus GG (LGG) (ubat Normobakt L dan Prema).

Irina Nikolaevna, hari ini alahan makanan pada kanak-kanak telah menjadi salah satu patologi yang paling biasa. Bolehkah mengambil probiotik membantu merawat alahan?

Ya, hari ini kami secara aktif menggunakan probiotik berasaskan LGG dalam pengurusan kanak-kanak dengan alahan, dengan kesan antialahan, yang menduduki tempat pertama di kalangan

yang lain. Terdapat banyak kajian yang telah membuktikan bahawa penggunaan LGG membantu melegakan keradangan alahan dalam usus dan mengurangkan faktor nekrosis tumor-alfa pada peringkat usus. Oleh itu, apabila kita berhadapan dengan kanak-kanak yang bimbang tentang kesakitan dan kembung perut, sebagai tambahan kepada diet penyingkiran, adalah perlu untuk menetapkan LGG bersama-sama dengan makanan (contohnya, yogurt, produk susu yang ditapai lain), yang membawa kepada cepat kesan positif. LGG mempunyai lekatan yang sangat baik, ketahanan terhadap asid, hempedu dan enzim, bagaimanapun, ia diluluskan untuk digunakan hanya dari satu bulan umur. Juga, probiotik berasaskan LGG menjejaskan sintesis interleukin-10, yang memungkinkan untuk berjaya menggunakannya dalam pemulihan kanak-kanak yang kerap sakit dan untuk menormalkan ketidakseimbangan imunologi dalam alahan. Ubat berasaskan LGG telah terbukti sangat berkesan dalam rawatan dermatitis atopik pada kanak-kanak yang mempunyai sejarah keluarga alahan, jadi saya sentiasa menggunakan ubat berasaskan LGG dalam pesakit saya.

Jenis diet yang berbeza mempunyai kesan yang berbeza terhadap komunikasi sepanjang paksi usus-otak. Sebagai contoh, diet tinggi lemak boleh mencetuskan mekanisme pengaruh negatif pada otak

Jika kanak-kanak didiagnosis dengan intoleransi laktosa ringan, yogurt boleh disyorkan, kerana kultur permulaan yang mengandungi LGG mempunyai kesan yang baik.

Selain itu, LGG mempunyai kesan antimikrob, antivirus dan antikulat.

Adakah mungkin, dengan bantuan pemakanan, terutamanya untuk anak-anak kecil yang tidak lagi mengambil susu ibu, tetapi beralih kepada produk makanan yang dihasilkan secara industri, untuk mengekalkan keseimbangan mikrob yang diperlukan?

Ya, sudah tentu, penggunaan harian produk susu yang ditapai, termasuk yang mengandungi kultur probiotik, yang boleh digunakan untuk mempengaruhi mikrobiom usus, adalah digalakkan. Hari ini kami berpeluang untuk memasukkan produk susu yang ditapai khas dari bahan semula jadi dalam diet kanak-kanak, selain diperkaya dengan kalsium dan vitamin D, dengan mengambil kira pertumbuhan dan perkembangan kanak-kanak. Adalah penting untuk diperhatikan bahawa teknologi moden memungkinkan untuk menciptanya tanpa pengawet dan warna tiruan, mengurangkan risiko mengembangkan alahan.

Irina Nikolaevna, dan soalan utama: adakah terdapat hubungan antara keadaan mikrobiota usus dan aktiviti otak?

Sudah tentu, hari ini tidak ada keraguan bahawa usus dan otak bukan sahaja disambungkan, tetapi juga secara aktif berinteraksi. Kajian eksperimen terhadap haiwan telah muncul, serta

pemerhatian klinikal yang membuktikan hubungan ini. Pada dasarnya, tidak ada yang baru di sini. Semua orang telah lama mengetahui bahawa jika seseorang itu tertekan, maka pertama sekali sebahagian daripada kita akan merasakan akibatnya di dalam usus, sebagai contoh, akan ada keinginan untuk pergi ke tandas. Atau kanak-kanak yang mengalami tekanan yang berkaitan dengan pergi ke prasekolah atau kelas baharu mungkin mengalami sembelit. Oleh itu, Emeran Mayer, menganalisis pelbagai jenis interaksi, pertukaran maklumat di sepanjang paksi "usus-otak", kedua-dua atas ke bawah dan bawah ke atas, bercakap tentang pelbagai cara interaksi ini: melalui hormon, impuls saraf, dan juga melalui isyarat. molekul sel imun. Sumbangan mikrobiota usus kepada pertukaran maklumat antara usus dan otak dianalisis secara berasingan. Salah satu tindak balas utama mikrobiota terhadap emosi dan tekanan perumahnya, nampaknya, adalah perubahan dalam jumlah metabolit yang dihasilkannya. Tempoh kehidupan yang paling penting ialah tempoh awal, bermula dari peringkat pranatal dan dalam tiga tahun pertama kehidupan kanak-kanak, apabila komposisi mikrob usus dan sambungan saraf utama otak terbentuk. Kajian prospektif terhadap tikus telah menunjukkan bahawa mikrobiota usus boleh mempengaruhi emosi setiap hari dan mungkin menentukan berapa lama atau sengit emosi tersebut. Pemakanan (diet) memainkan peranan penting dalam pembentukan mikrobiota usus, termasuk dalam pembentukan sambungan "usus-otak". Jenis diet yang berbeza mempunyai kesan yang berbeza terhadap komunikasi sepanjang paksi usus-otak. Sebagai contoh, diet tinggi lemak boleh mencetuskan mekanisme pengaruh negatif pada otak. Dalam hal ini, adalah disyorkan untuk mengehadkan jumlah lemak haiwan dalam diet anda dan mengambil lebih banyak makanan yang ditapai.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, terdapat peningkatan dalam bilangan kanak-kanak yang mengalami gangguan spektrum autisme. Kajian epidemiologi telah menunjukkan bahawa obesiti ibu semasa mengandung boleh meningkatkan risiko mengalami gangguan sistem saraf, termasuk gangguan spektrum autisme, pada kanak-kanak. Kanak-kanak yang mengalami gangguan ini sering mengalami masalah gastrousus. Para penyelidik berusaha untuk mengenal pasti hubungan antara perubahan dalam diet, mikrobiom dan tingkah laku sosial dan menyimpulkan bahawa diet ibu yang tinggi lemak boleh membawa kepada disbiosis usus pada anak-anak dan menyebabkan gangguan tingkah laku yang boleh diperbetulkan dengan pentadbiran terpilih I strain .YavMvp . Gangguan pencernaan yang diperhatikan pada pesakit dengan gangguan spektrum autisme mungkin dikaitkan dengan kerengsaan yang lebih tinggi, tingkah laku agresif dan gangguan tidur. Hipotesis telah muncul bahawa salah satu cara untuk mengubah tingkah laku makan adalah mengubah komposisi mikrobiota usus. Kajian yang dijalankan oleh Profesor G. Frost dari London mengesahkan bahawa propionat yang dihasilkan oleh bakteria kolon mampu mempengaruhi mekanisme kepuasan makanan dan tingkah laku pemakanan hos. Penemuan terkini dalam bidang mikrobiota telah mengesahkan kepentingannya dalam pengantaraan interaksi antara sistem saraf pusat dan enterik. Interaksi ini di sepanjang paksi usus-otak kelihatan berlaku secara dua arah melalui isyarat saraf, endokrin, imun dan humoral.

Irina Nikolaevna yang dihormati, terima kasih atas perbualan yang sangat menarik dan bermaklumat.

Ditemu bual oleh Yulia CHEREDNICHENKO

Hit "Diet" beberapa tahun kebelakangan ini - diet paleo. Prinsip asasnya mudah: mari kita makan makanan yang sama yang digunakan oleh nenek moyang kita yang jauh dari Zaman Batu (2.6 juta - 10 ribu tahun SM) sebelum penciptaan pertanian. Mengapa di bumi? Gen seseorang berkembang jauh lebih perlahan daripada otak mereka. Pada umumnya, hari ini mereka adalah sama seperti pada zaman yang jauh ketika manusia adalah pemburu dan pengumpul. Jika ya, maka makanan moden sama sekali tidak sesuai untuk kita. Tetapi badan kita jauh lebih fleksibel daripada yang dipercayai oleh "pemakan diet paleo". Lagipun, "diet Zaman Batu" tidak mengambil kira faktor penting: mikrobiom.

Mikrobiom ialah komuniti trilion bakteria yang hidup dalam saluran gastrousus kita. Beratnya kira-kira 1.4 kg - hampir sama dengan otak. Terdapat banyak bakteria - dalam jumlahnya melebihi jumlah sel manusia yang hidup dalam nisbah 9 hingga 1. Pencipta diet mikrobiom, doktor, secara berseloroh mengatakan bahawa orang hanya "bakteria dalam sut."

Dan terdapat lebih banyak gen bakteria daripada manusia, 150 (!) kali. Selalunya pengaruh gen bakteria pada kehidupan seharian kita adalah lebih penting daripada dalam kes genom "asli".

Apabila mikrobiom seimbang, kita mempunyai sekutu yang sangat kuat. Terima kasih kepada mikrob "gembira", badan kekal sihat, pencernaan tetap baik, dan pemikiran tetap jelas. Sekiranya keseimbangan terganggu, akibatnya tidak lama lagi - kabus otak, kemurungan, kebimbangan, masalah kulit dan insomnia, obesiti, diabetes, kanser akan atau mungkin menjadi teman hidup anda...

Pendekatan mikrobiom menyimpang daripada diet paleo dalam satu cara utama: kelajuan. Ya, gen manusia tidak berubah secepat itu (walaupun lebih cepat daripada yang difikirkan oleh kebanyakan penyokong Paleo ortodoks). Tetapi populasi mikrobiom, yang sangat penting bagi kita, berubah dengan cepat - dalam masa satu hari sahaja!

“Kitaran hayat satu mikrob hanya 20 minit. Ini cukup untuk keseluruhan mikrobiom anda mengubah komposisinya." (Rafael Kelman).

Bersama dengan komposisi, gen juga berubah. Anda mungkin bangun pada hari Isnin dengan satu set gen mikrobiom dan kemudian bangun dengan satu lagi pada hari Selasa.

Populasi mikrobiom dipengaruhi oleh banyak faktor: persekitaran, senaman, tidur, tekanan. Tetapi yang paling penting ialah pemakanan.

"Cara anda makan menentukan mikrob di dalam anda hidup bahagia dan yang mana yang mati dan hilang."

Penyokong diet paleo telah menjadikan segala-galanya terbalik. Bukannya gen kita memprogramkan kita untuk makan makanan tertentu sahaja. Lebih cepat, diet kita "program" mikrobiom kita — dan gennya (sangat penting bagi kita)..

Eksperimen

Pada tahun 2011, saintis dari Harvard Dan Universiti Duke menjalankan kajian yang sangat menarik. Sukarelawan ditawarkan dua diet yang sangat berbeza. Peserta dari kumpulan pertama makan makanan protein tinggi: bacon, telur, rusuk babi, brisket, salami, keju dan kerisik. Kumpulan kedua makan banyak serat- buah-buahan, sayur-sayuran, bijirin dan kekacang. Analisis bakteria najis menunjukkan besar - dan hampir serta-merta - kesan diet terhadap bakteria usus dalam kedua-dua kumpulan.

Pengeluaran jenis bakteria yang akan membantu mencerna jenis makanan yang baru dimakan orang bermula. Hanya dalam 24 jam, "pemakan daging" menerima peningkatan dos bakteria yang tahan terhadap asid hempedu (produk yang dihasilkan semasa pencernaan daging). Jika anda seorang pemakan daging, anda tidak boleh melakukannya tanpa bakteria sedemikian, dan mikrobiom bertindak balas dengan sewajarnya. "Para vegetarian" dari kumpulan kedua mempunyai lebih sedikit bakteria seperti itu - kerana tidak ada keperluan untuk mereka.

"fleksibiliti" mikrobiom ini menerangkan mengapa badan kita menyesuaikan diri dengan cepat kepada hampir semua makanan. Gen manusia tidak ada kaitan dengannya; kita tidak perlu menunjukkan kelambatannya. Alam semulajadi telah memberi manusia mekanisme kelangsungan hidup yang sangat baik yang membantu dia membiasakan diri dengan pelbagai jenis diet.

Produk "Microbiome".

Pengikut diet paleo pasti: orang tidak dapat "mencerna" bijirin; Lebih-lebih lagi, mereka adalah punca banyak penyakit. Dr. Kelman tidak bersetuju: Bijirin penuh mencegah penyakit kardiovaskular, obesiti dan diabetes. Kesan positif juga jelas kerana serat daripada bijirin menyuburkan mikrobiom.

Sekarang - bahagian yang paling menarik. Apakah makanan yang "baik" untuk mikrobiom? Kelman menulis bahawa diet yang disesuaikan dengan mikrobiom agak pelbagai. Anda tidak perlu makan daging sebanyak itu—mikrobiom anda tidak memerlukan 55% daripada pengambilan kalori harian anda, seperti yang dicadangkan oleh ahli diet paleo. Mengikut data saintifik terkini, produk daging dalam kuantiti yang banyak kemudaratan kepada bakteria kita. Makanan Barat biasa - tepung ditapis, gula, lemak tidak sihat, bahan tambahan, pengawet dan pewarna tiruan - juga mesti hilang daripada diet.

Sebaliknya, banyak sayur-sayuran segar, semulajadi, buah-buahan, kekacang dan bijirin penuh- sesuatu yang akan membawa mikrobiom anda ke dalam kegembiraan yang tidak dapat digambarkan. Asparagus, lobak merah, bawang putih, articok Jerusalem, ubi keledek, bawang, daun bawang, lobak, tomato- inilah yang perlu ada di meja anda sekerap mungkin. Tambahan yang sangat baik untuk diet - makanan yang ditapai (Kimchi kubis Korea, sauerkraut asli kami, jeruk, kefir). Ini adalah semula jadi probiotik merangsang pertumbuhan bakteria mesra. Anda juga boleh mengambil probiotik dalam variasi "farmasi" mereka- kapsul, serbuk, dll.

Kulit buku "The Microbiome Diet" oleh R. Kelman

Teori mikrobiom menerangkan bagaimana orang berasa sihat dalam pelbagai jenis diet. Sebagai contoh, anda boleh menjadi vegetarian yang mengambil kuantiti bijirin dan kekacang dalam kuantiti yang banyak - dalam diet paleo, makanan ini dianggap hampir jahat - dan merasakan "pada 100". Atau makan makanan segar yang berkualiti tinggi dengan bahagian ayam dan ikan yang sederhana, "percikan" kecil daging lembu atau kambing - dan juga berasa sangat sedap. Butirannya tidak penting. Perkara yang paling penting ialah menyokong rakan-rakan kecil anda dalam diri anda.

Mikrobiom, atau mikrobiota, atau mikroflora manusia terdiri daripada keseluruhan set mikroorganisma yang hidup di dalam badan dan pada badan. Malah, terdapat 10 kali ganda lebih banyak bakteria di dalam badan kita daripada pada kulit kita. Kajian mikrobiom manusia meliputi keseluruhan semua mikrob dan genom komuniti mikrob dalam tubuh manusia.

Mikrob ini ditemui di tempat yang berbeza dalam ekosistem tubuh manusia dan melaksanakan fungsi penting yang diperlukan untuk kesihatan kita. Sebagai contoh, bakteria usus membolehkan kita mencerna dan menyerap nutrien dengan betul daripada makanan yang kita makan.

Aktiviti gen mikrob berfaedah yang menjajah badan menjejaskan fisiologi manusia dan melindungi daripada. Aktiviti mikrobiom terjejas dikaitkan dengan perkembangan beberapa penyakit autoimun, termasuk diabetes dan fibromyalgia.

Mikrobiom manusia

Organisma mikroskopik yang hidup di dalam badan termasuk archaea, bakteria, kulat, protista dan virus. Mikrob mula menjajah tubuh kita sejak kita dilahirkan. Mikrobiota manusia berubah dalam bilangan dan jenis mikroorganisma sepanjang hayat, dengan bilangan spesies meningkat dari lahir hingga dewasa dan berkurangan pada usia tua. Kuman ini unik dari orang ke orang dan boleh dipengaruhi oleh aktiviti tertentu seperti mencuci tangan atau mengambil antibiotik. Bakteria adalah mikroorganisma yang paling banyak dalam mikrobiom manusia.

Mikrobiom manusia juga termasuk haiwan mikroskopik seperti hama. Artropod kecil ini biasanya menjajah kulit.

Mikrobiom kulit

Kulit manusia didiami oleh beberapa mikroorganisma berbeza yang hidup di permukaan kulit, serta dalam kelenjar dan rambut. Kulit kita sentiasa bersentuhan dengan persekitaran luaran dan berfungsi sebagai barisan pertahanan pertama badan terhadap kemungkinan jangkitan. Mikrobiota kulit membantu menghalang patogen daripada menjajah kulit. Ia juga membantu melatih sistem imun kita dengan memberi amaran kepada sel imun tentang kehadiran patogen dan memulakan tindak balas imun.

Ekosistem kulit manusia sangat pelbagai, dengan pelbagai lapisan kulit, tahap keasidan, suhu, ketebalan, dan pendedahan kepada cahaya matahari. Oleh itu, mikrob yang hidup di tempat tertentu pada atau di dalam kulit adalah berbeza daripada mikrob di bahagian lain badan. Contohnya, mikroorganisma yang menjajah bahagian badan yang lembap dan panas (di bawah lengan) adalah berbeza daripada mikroorganisma yang menjajah permukaan kulit yang kering dan lebih sejuk pada lengan dan kaki. Mikroorganisma komensal yang biasa menghuni kulit kita termasuk bakteria, virus, kulat, dan haiwan mikroskopik seperti hama.

Bakteria yang menjajah kulit tumbuh subur dalam salah satu daripada tiga jenis kulit: berminyak, lembap dan kering. Tiga jenis bakteria utama yang menghuni jenis kulit ini termasuk: bakteria asid propionik ( Propionibacterium) - ditemui terutamanya di kawasan berlemak; corynebacteria ( Corynebacterium) - terdapat di kawasan lembap; staphylococci ( Staphylococcus) - mendiami kawasan kering.

Walaupun kebanyakan jenis bakteria ini tidak berbahaya, ia boleh menjadi berbahaya kepada manusia dalam keadaan tertentu. Sebagai contoh, propionibacterium acne ( Propionibacterium acnes) hidup pada permukaan kulit berminyak seperti muka, leher dan belakang. Apabila badan menghasilkan lemak berlebihan, bakteria ini membiak pada kadar yang tinggi, yang boleh menyebabkan perkembangan jerawat. Jenis bakteria lain, seperti Staphylococcus aureus ( Staphylococcus aureus) dan Streptococcus pyogenes ( Streptococcus pyogenes), boleh menyebabkan masalah yang lebih serius seperti septikemia dan sakit tekak.

Tidak banyak yang diketahui tentang virus kulit komensal, kerana penyelidikan dalam bidang ini masih terhad. Virus didapati terdapat pada permukaan kulit, kelenjar sebum, dan dalam bakteria kulit.

Jenis kulat yang menjajah kulit manusia termasuk kandidiasis ( Candida), Malassezia ( Malassezia), cryptococcus ( Cryptocoocus), debaryomyces ( Debaryomyces) dan mikrosporia ( Microsporum). Seperti bakteria, kulat membiak pada kadar yang luar biasa tinggi dan boleh menyebabkan keadaan dan penyakit yang bermasalah. Kulat Malassezia boleh menyebabkan kelemumur dan ekzema atopik.

Haiwan mikroskopik yang mendiami kulit termasuk hama. Contohnya, hama demodex ( Demodex) menjajah muka dan hidup di dalam folikel rambut. Mereka memakan sebum, sel mati dan juga beberapa bakteria.

Mikrobiom usus

Mikrobiom usus manusia adalah pelbagai dan banyak. Ia termasuk trilion bakteria dengan beribu-ribu spesies yang berbeza. Mikrob ini berkembang maju dalam persekitaran usus yang keras dan terlibat secara aktif dalam menyokong pencernaan, metabolisme normal, dan fungsi imun yang betul. Mereka membantu dalam pencernaan karbohidrat yang tidak dapat dihadam, metabolisme asid hempedu dan ubat-ubatan, dan sintesis asid amino dan banyak vitamin.

Beberapa mikroorganisma usus menghasilkan bahan antimikrob yang melindungi kita daripada bakteria patogen. Komposisi mikrobiota usus adalah unik untuk setiap individu dan sentiasa berubah. Ia berubah mengikut faktor seperti umur, perubahan dalam diet, pendedahan kepada bahan toksik (antibiotik) dan perubahan status kesihatan. Penyimpangan dalam komposisi mikroorganisma komensal dalam usus telah dikaitkan dengan perkembangan penyakit gastrousus seperti penyakit radang usus, penyakit seliak dan sindrom usus yang merengsa.

Sebilangan besar bakteria (kira-kira 99%) yang hidup di dalam usus terutamanya terdiri daripada dua jenis: bacteroides ( Bacteroides) dan Firmicutes ( Firmicutes). Contoh jenis bakteria lain yang terdapat dalam usus termasuk Proteobacteria (seperti Escherichia ( Escherichia), salmonella ( Salmonella) dan vibrio ( Vibrio)), actinobacteria ( Actinobacteria) dan melainabakteria ( Melainabakteria).

Mikrobiom usus juga mengandungi archaea, kulat dan virus. Arkea yang paling biasa dalam usus ialah metanogen Methanobrevibacter smithii Dan Methanosphaera stadtmanae. Jenis kulat yang terdapat dalam usus manusia termasuk kandidiasis ( Candida), Saccharomycetes ( Saccharomyces) dan kladospora ( Cladosporium). Perubahan dalam komposisi normal kulat usus telah dikaitkan dengan perkembangan penyakit seperti penyakit Crohn dan kolitis ulseratif. Virus yang paling biasa dalam mikrobiom usus ialah bacteriophages, yang menjangkiti bakteria usus.

Mikrobiom oral

Mikrobiom oral mengandungi berjuta-juta mikroorganisma yang biasanya wujud dalam hubungan yang saling menguntungkan dengan perumah. Walaupun kebanyakan mikrob bermanfaat, menghalang rongga mulut daripada dijajah oleh mikroorganisma berbahaya, sesetengahnya boleh menjadi patogen dalam keadaan tertentu.

Bakteria adalah mikroorganisma mulut yang paling banyak dan termasuk streptokokus ( Streptococcus), actinomycetes ( Actinomyces), lactobacilli ( Lactobacterium), staphylococci ( Staphylococcus) dan propionibacteria ( Propionibacterium). Bakteria melindungi diri mereka daripada keadaan tekanan di dalam mulut dengan menghasilkan bahan melekit yang dipanggil biofilm. Biofilm melindungi bakteria daripada antibiotik, mikroorganisma lain, bahan kimia, memberus gigi atau bahan berbahaya kepada kuman. Biofilm pelbagai jenis bakteria membentuk plak gigi, yang melekat pada permukaan gigi dan boleh menyebabkan kerosakan gigi.

Mikrob mulut sering berinteraksi untuk memberi manfaat antara satu sama lain. Contohnya, bakteria dan kulat kadangkala wujud bersama dalam perhubungan yang boleh membahayakan tuan rumah. Bakteria streptococcus mutans ( Streptococcus mutans) dan kulat candida albicans ( Candida albicans), bekerja bersama-sama, menyebabkan masalah pergigian yang serius, paling kerap ditemui pada kanak-kanak prasekolah.

Archaea dalam rongga mulut, termasuk metanogen Methanobrevibacter oralis Dan Methanobrevibacter smithii. Protista oral termasuk amoeba oral ( Entamoeba gingivalis) dan Trichomonas oral ( Trichomonas lenax). Mikroorganisma komensal ini memakan bakteria atau zarah makanan dan didapati dalam jumlah yang lebih tinggi pada orang yang mempunyai penyakit gusi. Virus oral kebanyakannya terdiri daripada bacteriophages.