Мы часто слышим, как важно для организма человека иметь содружество с полезными бактериями, которые помогают человеку в пищеварении и других процессах.
А в каких именно других процессах? Что известно на данный момент вообще о микробном сообществе человека? Постараемся разобраться в этом вопросе.
Новая эпоха в изучении микробиома человека наступила всего лишь 5-10 лет назад и связана с появлением молекулярно-генетических методов исследования. Они перевернули представления о микромире.
Пришло абсолютно новое понимание необходимости присутствия в человеческом организме дружественных нам микроорганизмов не только для нашего пищеварения, но и для тела и здоровья в целом. Сегодня организм человека рассматривается как сложнейший суперорганизм.
Микробиом — собирательное название микроорганизмов, находящихся в симбиозе с организмом хозяина. Также под микробиомом подразумевают совокупность геномов микробных популяций в человеке. Различают микробиом кожи, полости рта, кишечника и т.д.
Гено́м — совокупность наследственного материала, заключённого в клетке организма. Геном содержит биологическую информацию, необходимую для построения и поддержания организма. Большинство геномов, в том числе геном человека и геномы всех остальных клеточных форм жизни, построены из ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), однако некоторые вирусы имеют геномы из РНК (рибонуклеиновая кислота).
Чтоб было более понятно, микробиом – это микроорганизмы, такие как бактерии, археи (старое название - архебактерии), грибки и вирусы, которые обитают в определенной экосистеме или в организме. Из этого определения понятно, какие микроорганизмы образуют конкретный микробиом.
Бактериальное и микробное "население" человеческого организма отличается исключительно большим разнообразием - число микроорганизмов в организме у разных людей может быть равно числу собственных клеток, а может в десять раз превосходить его, свидетельствуют первые результаты работы международного проекта "Микробиом человека" (Human Microbiome Project - HMP).
Вес всех микроорганизмов может составлять до 3 процентов от общей массы тела человека, а это примерно от 900 г до 2,7 кг – почти столько же весит мозг.
Хозяином микробиома человека, конечно, является сам человек. Например, кишечный микробиом — это микроорганизмы, которые обитают в желудочно-кишечном тракте в симбиозе с человеком.
Симбиозом (от греческого «symbiosis» - «совместная жизнь») в нашем случае является такое взаимодействие микроорганизмов с человеком, от которого все партнеры получают пользу, все что-то выигрывают.
Очень важен момент знания того, что является основой так называемого "здорового микробиома" человека, который по сути и определяет его здоровье.
Термин «микробиом» заменил устаревшее определение микрофлора, поскольку “флора” переводится как растительный мир. Он был впервые внедрен в 2001 г. для обозначения объединенных геномов микробиоты.
Микробиота – понятие, которое используется для характеристики микробиоценоза отдельных органов и систем. Например, микробиота кишечника, микробиота кожи, микробиота плаценты, микробиота грудного молока и т. д.
Благодаря современным научным исследованиям в области генетики ученые смогли идентифицировать и определить количество микроорганизмов, живущих в организме человека.
С помощью новейших научных разработок удалось установить, что существует более 1 100 видов микроорганизмов, большинство из которых анаэробы ( не требуют присутствия свободного кислорода для своей жизнедеятельности). Доказано, что чем более разнообразны кишечные микроорганизмы, тем лучше здоровье человека, а низкое разнообразие связано с различными заболеваниями.
МИКРОБИОМ ЧЕЛОВЕКА
Согласно данным Национального института здоровья США только 10% клеток, входящих в состав организма человека, являются собственно человеческими клетками, а остальные 90% принадлежат бактериям, населяющим различные микробиоты человека.
Таким образом, человек является «суперорганизмом», в котором сосуществует большое количество различных организмов.
В 2008 г. был запущен глобальный проект «Микробиом человека», ставивший своей целью расшифровку генома бактерий, населяющих организм человека.
Расшифровкой генома бактерий, населяющих ЖКТ, занимается Европейский консорциум MetaHIT. Уже расшифровано около 3 млн генов, что примерно в 150 раз больше набора генов человека. Результаты проекта позволят установить взаимосвязь этих генов с состоянием здоровья человека, развитием заболеваний и фенотипом (особенностями внешнего и внутреннего строения).
По мнению журнала Science, расшифровка микробиома человека входит в число величайших научных открытий последнего десятилетия.
На разных участках тела колонии микробов отличаются друг от друга. Различия между микробиомом кишечника и ротовой полости сравнимы с различием колоний бактерий, обнаруженных на почве и в океанах.
Особенность микробиома каждого человека в его УНИКАЛЬНОСТИ.
Предполагается, что на формирование индивидуального микробиома влияют такие факторы:
особенности питания, окружающая среда, генетические факторы и воздействие микробов на человека в самом раннем возрасте.
Следовательно, наличие определенной микробиоты позволит прогнозировать особенности обмена веществ и указывать на предрасположенность к определенным заболеваниям.
Нормальная микробиота, например, кишечника, участвует в разнообразных физиологических функциях организма: защитной, пищеварительной, детоксикационной и антиканцерогенной, синтетической, генетической, иммуногенной, в регуляции обмена холестерина и оксалатов.
Микробиом каждого человека начинает формироваться во время его рождения и проходит 3 фазы:
Сегодня врачи располагают достоверными данными о составе микрофлоры влагалища роженицы, которая в большей степени заселена лактобактериями (более 60%), энтерококками, стафилококками и грибковой бактерией кандида, поэтому микробиота младенцев, рожденных естественным путем содержит бактерии, близкие с влагалищной микробиотой матери с преобладанием лактобацилл, а рожденные путем кесарева сечения – микроорганизмы , подобные заселяющим кожу матери – больше стафилококков и пропионовых бактерий.
Процесс формирования микробиома продолжается в течение первых 3 лет жизни человека. За это время состав микробиома часто меняется, но к 3 годам формируется зрелый индивидуальный микробиом. К этому времени он становится довольно стабильным, хотя и не статичным.
Видовой состав микробиома относительно стабилен у каждого человека. Общее содержание бактерий и количество их видов у разных людей может различаться в 12 – 2200 раз. Неповторим не только наш набор хромосом, но и свой набор микробиома.
Более 60% представителей всей микрофлоры колонизирует кишечник человека. Практически весь потенциал кишечной микробиоты локализован в толстой кишке.
Почему микробиота так важна для человека?
В настоящее время микробиом человека рассматривается как единый метаболически активный орган. Микробиота и слизистые нашего организма постоянно взаимодействуют и оказывают взаимное влияние друг на друга.
1. Одна из основных функций микробиоты – это создание колонизационной резистентности. Это механизм на нашей слизистой оболочке, который предотвращает заселение "плохих" микроорганизмов и их избыточный рост.
Природа не терпит пустоты. Если слизистые плотно закрыты нормальными здоровыми биопленками, то "заселять" болезнетворные бактерии эти слизистые не могут. Их не пустит нормальная микробиота. Это - важный защитный механизм.
2. Синтез веществ. Это, например, синтез органических кислот, синтез перекиси для подавление роста экзогенных (внешних) микробов. Благодаря этой функции происходит санация нашей внутренней среды от болезнетворных бактерий.
3. Конкуренция за места прикрепления на слизистых и источники питания жесткая в мире микроорганизмов. Есть такой научный термин как адгезия. Прежде чем наступит бактериальное воспаление, должна произойти адгезия или "прилипание" болезнетворной бактерии на том или ином участке слизистой, либо кожи. Наша здоровая микрофлора не дает возможности произойти адгезии.
4. Газовый обмен. Микробиом участвует в регуляции газового обмена в кишечнике и других полостях организма.
5. Производство энзимов, участвующих в метаболизме белков, жиров, углеводов.
6. Детосикация. Нормальная здоровая микробиота активно проводит в организме детоксикацию.
Интоксикация же организма происходит из-за экзогенных, попавших извне в организм токсинов, а также из-за эндогенных, продуцированных внутри организма, токсичных веществ. Микробиом - это огромный естественный биосорбент.
7. Образование свободных метаболитов, образование желчи.
8. Повышение резистентности (невосприимчивости) эпителиальных клеток к мутагенам или канцерогенам. Поступая из внешней или внутренней среды, мутагены способны вызвать мутацию на слизистых и, соответственно, привести к развитию онкозаболевания. Предотвращение воздействия мутагенов на клетку слизистой - это одна из функций микробиоты. Если микробиота будет качественной, слизистая будет защищена, в том числе и от воздействия мутагенов.
9. Канцеролитическая функция. Если произошла поломка в геноме клетки, и она начинает безудержный рост, это означает образование онкозаболевания. Нормальная микробиота, вырабатывая свои энзимы, интерфероны, будет оказывать "останавливающее" действие на опухоль.
10. Функция хранилища генов. Микробиом является гигантским хранилищем микробных, плазмидных и хромосомных генов.
Возможно удаление, встраивание генов, "ремонт поломки" генов происходит благодаря наличию хранилища микробных плазмидов (небольших молекул ДНК физически обособленные от хромосом и способные к автономной репликации).
Получается, что у клеток иммунной системы, у клеток которые занимаются контролем генетической чистоты, всегда "под рукой" есть материал, чтобы "залатать", "подремонтировать" любые сбои в геноме человека.
Микробиота кишечника – источник иммунитета.
Кишечник выполняет важную роль в работе иммунных механизмов.
В этом процессе принимают участие три ключевых компонента.
- Нормальная, здоровая микробиота.
- Сама слизистая, правильнее сказать, лимфоидная ткань слизистой.
- Цитокины. Цитокины - это фактор межклеточного воздействия. Люди могут дотронуться друг до друга, сказать что-то вербально, а бактерии между собой общаются с помощью цитокинов. Цитокин воспринимается другой бактерией как информация.
ВЛИЯНИЕ МИКРОБИОТЫ НА ФОРМИРОВАНИЕ ИММУНИТЕТА.
Врожденный иммунитет вырабатывается при взаимодействии микробиоты и макроорганизма.
Контакт с микробами в кишечнике приводит к активации различных клонов лимфоцитов. Они как бы учатся бороться с "врагом". Это влияние потом будет сохраняться, когда лимфоциты переместятся из подслизистого слоя в кишечнике в общий кровоток.
Так будет формироваться стимуляция или "дрессировка" наших клеток иммунной системы постоянным присутствием бактерий. В роли "дрессировщика" будет выступать наша нормальная микробиота.
Влияние нормальной микробиоты человека на иммунную систему складывается из нескольких моментов.
- Первый момент связан с тем, что слизистая кишечника, особенно толстой кишки, массивно заселена бактериями. Поэтому она "наполнена" макрофагами, лимфоцитами, плазматическими клетками - "клетками белой крови", которые присутствуя на слизистых, поддерживают там перманентно текущий или хронический воспалительный процесс. Они всегда пребывают в состоянии активности, "войны", к этому их и принуждает микробиота.
Это важно: если в человеческий организм попал болезнетворный агент, а там уже присутствуют и лимфоциты, и макрофаги, они будут нейтрализовывать "врага".
- Второй момент - под воздействием нормальной микробиоты синтезируются естественные или нормальные антитела, которые будут реагировать на всевозможные антигены, возбудители. Если нормально работает иммунная система человека, она готова расправиться с "врагом". Опять-таки, именно микробиота стимулирует и дрессирует наши клетки иммунитета.
- Третий момент - в кишечнике постоянно находятся до 70% всех лимфоцитов, которые затем циркулируют в организме. Они контактируют с агентами и нормальной, и условно патогенной флоры, и болезнетворными бактериями. Затем лимфоциты, циркулируя в организме, разносятся и, так называемые, "клетки памяти", будут формировать уже отдалённую иммунную защиту.
- Четвёртый момент - микробиота стимулирует и индуцирует синтез интерферонов (группа белков, которые выделяются клетками в ответ на вирусную или бактериальную инфекцию), стимулирует лимфоидный аппарат кишечника.
Факторы, влияющие на микробиом человека:
1 Химиотерапевтические. От воздействия химического агента, особенно химиотерапии (при лечении онкобольных), микробиом будет сильно страдать.
2 Постлучевое воздействие - ионизирующее излучение воздействует на все живое пагубно и будет пагубно влиять на микробиом. На фоне ионизирующей радиации механизм воздействия на иммунную систему нашей микробиоты будет практически обнуляться.
3 Постинфекционной фактор. После перенесенных инфекций, состояние микробиоты ухудшается. Поскольку микробиом модулирует иммунный ответ, то любой серьезный инфекционный агент, как-то - бактериальный, вирусный либо агрессивный грибковый - разрушительно влияет на нормальную микробиоту. Искажает, ухудшает, приводит к гибели определенных клонов и заселению клонами патогенных клеток.
4 Стрессовые факторы. Любой стрессовый фактор будет негативно влиять на микробиом. Это может быть психогенный стресс, тепловой стресс, химический стресс, длительное пребывание в депрессивном состоянии.
5 Наследственность. Говоря о наследственности, стоит обратить внимание на присутствие или отсутствие ферментопатий (отсутствие выработки определённых ферментов для пищеварения). Если в желудочно-кишечном тракте существует генетически обусловленная ферментопатия, и есть ряд продуктов, которые человек не в состоянии переваривать из-за того, что не вырабатываются энзимы для расщепления этого продукта питания, микробиота будет тоже страдать.
6 Экологические факторы. Загрязнение окружающей среды - не будет улучшать "внутренний мир" человека, и это отразится в конечном итоге на его здоровье.
7 Использование антибиотиков. Как в питании, так и при лечении. Современные методы животноводства, птицеводства широко используют антибиотики. При изготовлении продуктов питания применяют консерванты, бытовые дезинфектанты.
В супермаркетах продукты могут храниться неделями, иногда месяцами, не теряя своего товарного вида. В процессе хранения продуктов используются всевозможные средства воздействия для остановки бактериального роста. Они тоже проникают в наш организм.
Эра антибиотиков серьезно бумерангом ударила по микробиому.
Каковы последствия изменения микробиома
Изменения микробиоты человека, приводят к серьезным последствиям. Самые распространенные из них:
- синдром раздраженного кишечника
- развитие бронхиальной астмы
- развитие пищевых аллергий
- всевозможные воспалительные заболевания в кишечнике вплоть до формирования язвенного колита
- болезнь Крона - хроническое воспалительное заболевание кишечника, затрагивающее все его слои.
- аутоиммунные заболевания
- атеросклероз
- сахарный диабет второго типа
- заболевания печени
- заболевания нервной системы
- болезнь Паркинсона
- ранний детский аутизм
- некоторые виды рака
- депрессии
- шизофрении
- заболевания кожи: всевозможные гнойно-септические поражения, дерматит, экзема
Еще 20 лет назад ученые даже не предполагали, что аутизм, шизофрения, болезнь Паркинсона, онкология связаны с нарушением в микробиоме человека.
Эпоха открытий в "микромире" только начинается. Интенсивные исследования в этом направлении активно ведутся и принесут множество неожиданных открытий. Но уже сегодня очевидно, что стоит УДЕЛИТЬ ОСОБОЕ ВНИМАНИЕ "МИРУ ВНУТРИ НАС".
Благодарю всех, кто прочитал статью до конца, написал комментарий, поставил "класс" или подписался.
#познаем вместе #микробиом #микробиота #микробиом человека #симбиотические микроорганизмы человека #иммунитет #Формирование микробиома у детей #Факторы, влияющие на микробиом человека #болезни при нарушении состава микробиома #здоровье и микробиом человека
