Триллионы микроорганизмов процветают на теле и внутри него, участвуя в формировании физиологии на протяжении миллионов лет совместной эволюции. Отношения между человеком и его микробиотой являются подлинно взаимозависимыми, при этом микроорганизмы играют важную роль в пищеварении хозяев, обмене веществ и иммунной системе. Ассоциированные с человеком микробы были отобраны на основе коадаптации.
Первоначально микроорганизмы рассматривались как простые патогены, которые вызывают инфекции и болезни, и которые следует распознавать и уничтожать иммунной системе организма. Однако становится все более очевидным, что микроорганизмы влияют на большинство аспектов физиологии человека, и, наоборот, иммунная система в значительной степени развита для поддержания взаимовыгодных отношений с разнообразными микробами. Это взаимодействие является обширным, о чем свидетельствует сравнительный анализ мышей, не содержащих зародышей, с обычными мышами, показавший, что большинство метаболитов в крови происходит из микробиоты кишечника.
Поэтому значительные возмущения в микробиологическом сообществе могут оказывать глубокое воздействие на организм, что может привести к развитию хронических воспалений и заболеваний, особенно у генетически предрасположенных лиц.
Состав микробиоты человека во многом определяется анатомическим сайтом, с некоторыми межличностными вариациями. Существует временная изменчивость состава под влиянием рациона питания, времени года или изменений в физиологическом состоянии. Тем не менее, микробиота одного человека обычно варьируется довольно узко, за исключением случаев значительного воздействия таких агентов, как лечение антибиотиками или инфекции. Такие эпизоды могут привести к новому переходному равновесию или даже к новому стабильному состоянию. Способность экосистемы восстанавливаться после вспышки, занимает центральное место в контексте здоровья человека и его микробиоты.
Для многих состояний и болезней задача состоит в том, чтобы выяснить, существует ли причинно-следственная связь между изменениями в составе микробиоты и патологии. Высказывается предположение, что, хотя экология человека меняется, меняется и микробиота, имеющая последствия для здоровья. Современный образ жизни, включающий крупномасштабное городское проживание привел к значительным изменениям в передаче и сохранении местной микробиоты, что привело к долгосрочному воздействию на ее состав и стабильность. И если микробиота влияет на физиологию и ее состав изменился, неудивительно, что это может изменить гомеостаз человека и, как следствие, риск заболевания.
Аллергия
Аллергические заболевания, включая астму, ринит, атопический дерматит и пищевую аллергию, в течение последнего столетия росли до масштабов эпидемии, особенно в странах с высоким уровнем дохода. Идея о том, что может существовать связь между эпидемией аллергии и снижением микробной экспозиции, была впервые выдвинута в 1989 году. Так называемая гипотеза гигиены, сформулированная доктором Дэвидом Страханом6ом. Он предполагает, что более низкая частота инфекций в раннем детстве может объяснить рост заболеваемости атопическими болезнями в двадцатом веке.
Позже гипотеза гигиены была уточнена, которая предполагает, что от аллергии защищают не инфекции, а эпидемия аллергии является результатом потери достаточного взаимодействия с микробами, поддерживающих здоровье, которые существуют на протяжении тысяч лет общей эволюции и развития иммунной системы млекопитающих.
К полезным микробам относятся обычно не причиняющие вреда, с которыми люди соразмерно эволюционировали, поскольку они выполняли важнейшие физиологические функции. Более того, люди эволюционировали, чтобы выдерживать другие безвредные организмы, которые неизбежно ежедневно попадали в организм в больших количествах. Некоторые из этих организмов, такие как кровяные нематоды, могут быть вредными, но, как только они будут установлены, попытки их устранения могут привести к бессмысленной иммунопатологии. Эти микробы постоянно стимулируют иммунную систему с помощью молекулярных структур, связанных с микробами, или молекулярных структур, связанных с патогенами.
Воздействие микроорганизмов в то же время также служит для пониженного регулирования иммунной системы, предотвращая развитие нежелательных воспалительных реакций на себя, безвредные аллергены и содержимое кишечника. Все они являются объектами аутоиммунных заболеваний, аллергических расстройств и воспалительных заболеваний кишечника.
Дыхательный микробиом
До недавнего времени легкие считались стерильным органом, в котором не хватало микробов. Теперь, однако, стало очевидно, что здоровая слизистая оболочка дыхательных путей колонизируется целым рядом бактериальных сообществ. В дыхательных путях преобладают 2 фила - твердые и бактерицидные, с незначительными компонентами местной микробиоты:
- актинобактерии,
- протеобактерии,
- фузобактерии.
Как и в других местах на слизистой оболочке, баланс между иммунной толерантностью и воспалением должен поддерживаться в легких и частично регулироваться перекрестным общением между иммунными клетками и микробиомом. Изменения в микробиологическом составе могут негативно повлиять на иммунные гомеостатические сети, которые проявляют пониженную переносимость и повышенную восприимчивость к воспалению или инфекциям. Вероятно, между участками слизистой оболочки, в частности легкими и кишечником, существует значительная перекрестная связь, поскольку хронические заболевания легких часто проявляются в виде кишечных заболеваний, и, наоборот, респираторные инфекции часто сопровождаются кишечными показаниями.
У людей риск развития астмы связан с образом жизни и воздействием микробов, а дисбиоз микробиоты кишечника в раннем возрасте последовательно ассоциируется с повышенным риском развития астмы в более позднем возрасте. Недавно было доказано, что астма ассоциируется также со значительным дисбиозом в микробиоте дыхательных путей, включая увеличение разнообразия филумов Proteobacteria. Однако эти результаты все еще противоречивы, и необходимы дальнейшие клинические испытания и микробиомные исследования.
Живая среда оказывает глубокое влияние на здоровье человека, отчасти благодаря модификациям в человеческой микробиоте. Она, в свою очередь, влияет как на развитие, так и на калибровку иммунной системы, что имеет последствия для здоровья человека. Однако остается неясным, действительно ли микробный дисбиоз может стать движущей силой соответствующих механизмов заболевания или он просто отражает сопутствующие явления, такие как изменение структуры иммунной реакции на микробов и экологические стимулы.
