Что такое микробиом человека каковы его функции и роль для здоровья

В последние годы произошел большой прорыв в понимании микробиома человека. Это своего рода «орган», о котором современная медицина забывала долгие годы.

Однако в течение нескольких лет, благодаря развитию биомедицинских наук, было проведено множество исследований, результаты которых доказывают, что микробиом это больше, чем просто группа микроорганизмов, населяющих наш организм.

Достижения современной науки позволили ученым изучить эти микробы, их функции, понять роль и связь между хозяином и микробиомом, состоянием здоровья.

Что такое микробиом человека

Микробиом представляет собой группу микроорганизмов, характерных для определенной среды обитания, т.е. различные органы человека:

  • Рот;
  • Уши;
  • Кожа;
  • Половые органы

и прочее.

Человеческий организм населяет приблизительно 100 триллионов микробов, большая часть которых живет в кишечнике.

Состав микроорганизмов варьируется в зависимости от среды обитания.

Представляет собой совокупность микроорганизмов, которые включают:

  • Бактерии;
  • Простейшие;
  • Грибки;
  • Вирусы

и другие одноклеточные организмы как внутри нас, так и снаружи.

Термин «микробиом» впервые появился в 2001 году. Им нобелевский лауреат Джошуа Ледерберг описал набор всех геномов микробов, населяющих организм человека. Раньше использовали термин «микрофлора».

Не всегда микробиом «дружественен» для своего хозяина. Может также содержать потенциально патогенные микроорганизмы.

Из-за огромного количества населяющих нас микроорганизмов большее внимание уделяется микробам желудочно-кишечного тракта. В основном выделяют 4 подгруппы:

  • Firmicutes (фирмикуты) 64%;
  • Bacteroides (бактериоиды) 23%;
  • Proteobacteria (протеобактерии) 8%;
  • Actinobacteria (актинобактерии) 3%.

У здоровых людей отдельные отделы пищеварительного тракта характеризуются переменным разнообразием микроорганизмов. Желудок и двенадцатиперстная кишка практически стерильны, потому что кислотность желудочного сока неблагоприятная среда для большинства микроорганизмов.

В тонкой кишке их количество выше и составляет от 10000 до 100000 на 1 грамм пищеварительного содержимого. Здесь преобладают ацидофильные бактерии родов Lactobacillus и Streptococcus.

Наибольшее количество микроорганизмов находится в толстом кишечнике. Здесь их количество на 1 грамм может достигать миллиарды. Подавляющее большинство анаэробные микроорганизмы, такие как Bifidobacterium и Clostridium.

Учеными подсчитано, что в пищеварительном тракте содержится в 10 раз больше микроорганизмов, чем клеток в самом организме человека. Для сравнения, в геноме человека всего 21000 генов.

Бактерии, населяющие желудочно-кишечный тракт, в соответствии с их функциями можно разделить:

  • Протеолитические (гнилостные). Потенциально патогенные бактерии, размножение которых оказывает отрицательное влияние на здоровье;
  • Защитные (пробиотические). Бактерии, которые подавляют рост патогенных микроорганизмов, герметизируют кишечный эпителий и синтезируют питательные вещества для кишечного эпителия;
  • Иммуностимулирующие. Стимулируют клетки иммунной системы, подавляют воспалительные процессы, участвуют в синтезе антител слизистой оболочки.

Каковы функции микробиома

Большинство представителей микроорганизмов приносят пользу человеку и здоровью. Так, бактерии, населяющие кишечник, участвуют в метаболизме питательных веществ, полученных с пищей:

  • Белков;
  • Углеводов;
  • Жиров.

Поддерживают основные виды жизнедеятельности.

С этой точки зрения их можно сравнить с биореактором, который в процессе ферментации ежедневно вырабатывает бесчисленное множество веществ. Количество и характер этих веществ во многом зависит от того, что мы едим. Кроме участия в процессе пищеварения, кишечная микробиотика:

  • Синтезирует витамины комплекса В и витамин К;
  • Увеличивает поглощение минеральных веществ, например, кальция и магния;
  • Служит профилактикой заселения патогенной микрофлорой;
  • Стимулирует созревание клеток иммунной системы, поддерживает ее работу;
  • Снимает воспалительные процессы;
  • Оказывает влияние на созревание и дифференцировку кишечных эпителиальных клеток;
  • Инактивирует токсины и канцерогены;
  • Участвует в обмене холестерина и билирубина.

Что влияет на состав микробиома

Наилучшим образом на данный момент изучена микробиотика кишечника. Несмотря на это, ученым пока не ясна связь между изменениями состава микробиома и патогенезом заболеваний. До сих пока не выяснено, связан ли дисбаланс микробов с так называемым дисбактериозом. Однако предполагается, что на состав микробов могут влиять некоторые факторы, такие как:

  • Гены;
  • Возраст;
  • Протекание родов;
  • Питание, включая грудное вскармливание;
  • Стресс.

Хотя состав кишечного микробиома в первую очередь зависит от факторов окружающей среды, на его состав также оказывает влияние генотип хозяина. Как пример такой взаимосвязи ученые приводят ген FUT2, кодирующего фермент фукозилтрансферазу 2.

Люди с неблагоприятным вариантом гена FUT2 не продуцируют определенные олигосахариды, недостаток которых предрасполагает к дефициту защитных бактерий рода «бифидобактерии». Неблагоприятный вариант этого гена встречается примерно у 20% европейцев.

У плода в утробе матери кишечник стерилен. Во время прохождения через родовые пути ЖКТ ребенка заполняется влагалищным микробиомом матери.

Затем во время грудного вскармливания поступают пребиотические вещества из молока, которые стимулируют рост полезных бактерий.

У детей на искусственном вскармливании этих бактерий может быть недостаточно. Учеными доказано, что роды и тип кормления имеют решающее значение для правильного формирования и развития микробиома. Ими обнаружены различия в составе микробиотики у детей, рожденных естественным путем и с помощью кесарева сечения.

После окончания грудного вскармливания и введения твердой пищи постепенно начинает формироваться состав кишечной микрофлоры.

Примерно в 15 лет он становится относительно стабильным, если человек здоров и ведет здоровый образ жизни.

Следующий этап жизни человека, когда начинаются изменения кишечной микробиотики, начинается после 65 лет. В это время отмечается снижение количества защитных бактерий и увеличение числа потенциально патогенных.

Эти изменения могут быть одним из основных факторов возрастных заболеваний. В значительной степени это объясняется снижением функциональности органов, например, поджелудочной железы и других.

Питание один из сильнейших факторов, влияющих на состав кишечного микробиома. Когда с пищей поступает достаточное количество сложных углеводов, микроорганизмы больше производят веществ, подавляющих воспаления. Это те углеводы, которые устойчивы к пищеварительным ферментам и служат питательной средой для полезных бактерий.

Наличие в питание рафинированных продуктов, т.е. простых углеводов, наоборот, создает все условия для роста патогенных.

Кстати, многие диеты способствуют росту патогенной микрофлоры, например, безглютеновая. Пример здоровой – средиземноморская. Это доказано исследованиями. Она содержит полифенолы в дополнение к большому количеству пищевых волокон. Как показали исследования, 90-95% полифенолов накапливается в толстой кишке, где они подвергаются различным биохимическим изменениям в кишечном микробиоме.

Также доказано влияние на состав стрессовых ситуаций. В проведенных исследованиях сначала на мышах, а затем на людях, доказана связь стресса с патогенной микрофлорой.

Как связано ожирение с микробиом

Первые исследования, указывающие на связь кишечного микробиома с ожирением, были проведены на мышах. У более полных грызунов отмечалось нарушение между патогенными и полезными бактериями не в пользу последних.

Ученые предположили, что микробиотика может оказывать влияние на ожирение:

  • Производя дополнительные калории. 4-10 процентов энергии, получаемой из пищи, генерируется микробиомом. Это около 80-200 ккал / день;
  • Вызывая воспаление низкой интенсивности, так называемая метаболическая эндотоксикемия, которая может быть причиной инсулинорезистентности;
  • Регулируя голод и сытость.

Влияние на нервную систему

Исследования показали, что кишечный микробиом влияет на развитие нервной системы, реакцию на стресс и поведение.  Также в ряде испытаний выявлена прямая связь между кишечным микробиомом и:

  • Депрессивными расстройствами;
  • Аутизмом;
  • Шизофренией;
  • Синдромом гиперактивности;
  • Биполярным расстройством.

Микробиом и болезни цивилизации

Микробиом недаром часто сравнивают с «органом», о котором современная медицина забыла. Исследования показывают, что, как и любой другой орган, микробиом способен получать информацию из окружающей среды, такую ​​как:

  • Изменения рН;
  • Наличие питательных веществ;
  • Иммунных клеток;
  • Гормонов.

И реагировать на них. Эта система называется кворумом и позволяет осуществлять молекулярный диалог между микробиомом, клетками и органами человека.

Из-за многоуровневого воздействия микробиома на организм количественное нарушение баланса бактерий, может оказывать влияние на развитие многих болезней цивилизации:

  • Диабет;
  • Ожирение;
  • Аллергия;
  • Депрессия;
  • Аутоиммунные заболевания;
  • Аутизм;
  • Болезнь Альцгеймера.

Вплотную этим вопросом в рамках проекта «Микробиом и человек» занимается Национальный институт здравоохранения Америки, используя самые современные методы молекулярной биологии. Их исследования позволили определить различия в составе микробиома человека в зависимости от генотипа, возраста и питания.

К сожалению, у нас этот вопрос только в стадии становления. Государственных программ пока нет. Хотя нельзя сказать, что изучением этого вопроса совсем не занимаются.

Как сохранить свой микробиом

Данные рекомендации не отличаются от рекомендаций здорового образа жизни:

  • Больше фруктов и овощей, богатых полифенолами, пробиотическими соединениями. Именно они питательная среда для микробиотики.
  • Сложные углеводы: коричневый рис, овсянка, отруби, которые содержат растворимую клетчатку;
  • Качественные жиры;
  • Пить зеленый чай (содержит много полифенольных соединений);
  • Ферментированные продукты, поскольку они источник пробиотических культур;
  • Избегать алкоголя;
  • Исключить из питания продукты высокой переработки, быстрого приготовления, подслащенные напитки, пирожные и прочее, поскольку относятся к источникам транс-жиров и простых сахаров;
  • Избегать стресса;
  • Достаточный полноценный сон;
  • Регулярные физические занятия.

Изучение микробиома человека относительно новое направление в науке. Но, как утверждают ученые, оно в скором будущем может стать основным не только в лечении болезней, но и продлении жизни человека.

Интересный познавательный фильм и микробиоме человека

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...
Аватар
Костина Елена Дмитриевна/ автор статьи

Врач 1-й категории.
Медицинский стаж: 18 лет
Эксперт на сайте: 8roddom.ru

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Медицинский блог о способах и методах лечения взрослых и детей