Mikrobiom - vad är det och vilka funktioner har det?

Mikrobiomet är ett slags "organ" som har glömts bort under många år av modern medicin. Men i mer än ett dussin år har, tack vare utvecklingen av biomedicinsk vetenskap, mycket forskning utförts, vars resultat visar att mikrobiomet är mer än bara en grupp mikroorganismer som bor i vår kropp. Vad är mikrobiomet? Varför är det så viktigt för vår hälsa? Hur tar man hand om det?

Innehållsförteckning

1. Mikrobiom, mikrobiota eller mikroflora?
2. Mikrobiomet - vad består det av?
3. Mikrobiomet - vilka funktioner har det?
4. Mikrobiomet - Vad påverkar det?
5. Mikrobiom och civilisationssjukdomar
6. Mikrobiom och fetma
7. Mikrobiomet och nervsystemet
8. Mikrobiom - Hur tar man hand om det?

Mikrobiomen (mikrobiota, mikroflora) är en grupp av mikroorganismer som är karakteristiska för en given naturlig livsmiljö. Som en livsmiljö bör vi inte bara förstå havet eller jorden utan också människans och andra djurs organism. Därför skiljer vi utöver mikrobiomet i haven och jorden tarm-, hud-, könsorganet, örat och oralt mikrobiom.

Sammansättningen av mikrobiomet varierar beroende på den livsmiljö det upptar. För närvarande utförs den mesta forskningen på de mest många mikrobiomerna i vår kropp, dvs. matsmältningskanalen.

Mikrobiom, mikrobiota eller mikroflora?

Uttrycket "mikrobiom" användes först 2001 av nobelpristagaren Joshua Lederberg, som använde det för att beskriva genomuppsättningen av alla mikrober som bor i människokroppen. Därför används termen oftare i denna mening.

När vi pratar om insamling av alla mikroorganismer som celler bör termen "mikrobiota" användas.

I sin tur är termen "mikroflora" en gammal term som används mindre ofta, och den går tillbaka till de tider då de flesta mikroorganismer klassificerades i växtriket (termen "flora" beskriver totala växtarter som finns i ett visst område).

Mikrobiomet - vad består det av?

Mikrobiomet består av bakterier, jäst, svampar, protozoer, virus och archaea. Kom ihåg att de inte alltid behöver vara "vänliga" mot sin värd. Mikrobioten kan också inkludera mikroorganismer som är potentiellt patogena för människor, t.ex. Escherichia Coli.

På grund av mikroorganismernas enorma värde förtjänar gastrointestinal mikrobiom särskild uppmärksamhet, som huvudsakligen består av bakterier från fyra undergrupper:

• Firmicutes (64%)
• Bacteroides (23%)
• Proteobakterier (8%)
• Aktinobakterier (3%)

Hos friska människor kännetecknas enskilda delar av matsmältningskanalen av en varierande mångfald av mikroorganismer. Magen och tolvfingertarmen är praktiskt taget sterila, eftersom det sura pH i magsaft skapar en ogynnsam miljö för de flesta mikroorganismer. I tunntarmen är deras antal större, allt från 10 000 till 100 000 i 1 gram matinnehåll.

Acidofila bakterier av släktet dominerar här Lactobacillus och Streptokock. Det största antalet mikroorganismer finns i tjocktarmen och det är till och med en biljon celler i 1 gram matinnehåll! De allra flesta är syreintoleranta mikroorganismer (anaerober) såsom bakterier i släktet Bifidobacterium huruvida Clostridium.

Det uppskattas att det finns tio gånger fler mikroorganismer i mag-tarmkanalen än celler i människokroppen (cirka 100 biljoner celler som väger cirka 2 kg), och antalet gener i dem är 3,3 miljoner. Som jämförelse är det mänskliga genomet endast 21 000 gener.

Bakterier som lever i mag-tarmkanalen kan delas upp efter de funktioner de spelar i kroppen:

• proteolytiska bakterier (även kända som förruttnade) är potentiellt patogena bakterier vars överväxt i tarmen kan påverka kroppen negativt; de inkluderar bland annat bakterier av släktet Klebsiella, Enterobacter, Serratia, Citrobacter, Pseudomonas
• skyddande (probiotiska) bakterier är bakterier som hämmar tillväxten av patogena mikroorganismer, förseglar tarmepitel och producerar näringsämnen för tarmfodret; de inkluderar bland annat bakterier av släktet Lactobacillus och Bifidobacterium
• immunstimulerande bakterier stimulerar immunsystemets celler, minskar det inflammatoriska svaret och stimulerar produktionen av IgA-antikroppar genom slemhinnan; de inkluderar bland annat bakterier av släktet Enterokock och Escherichia coli. Det senare är också potentiellt patogent under ogynnsamma förhållanden

Mikrobiomet - vilka funktioner har det?

Tarmmikroorganismerna kan metabolisera livsmedelsämnen - kolhydrater, proteiner, fetter och de som härrör direkt från människor som döda celler och slem. Mikrobiomet använder dem för att stödja grundläggande livsaktiviteter.

Därför kan mikrobiotans funktioner jämföras med en typ av bioreaktor som producerar otaliga mängder bioaktiva ämnen under jäsningsprocessen. Mängden och arten av dessa ämnen beror till stor del på vår kost.

Förutom att stödja matsmältningsprocesser, tarmmikrobiomet:

• producerar B-vitaminer och vitamin K.
• ökar absorptionen av mineraler som magnesium och kalcium
• förhindrar kolonisering av tarmen av patogena bakterier
• stimulerar mognaden av celler i immunsystemet och stöder dess arbete
• lugnar inflammatoriska processer
• påverkar mognad och differentiering av tarmepitelceller
• inaktiverar toxiner och cancerframkallande ämnen
• deltar i metabolismen av kolesterol och bilirubin

Mikrobiomet - vad påverkar det?

• gener

Medan tarmmikrobiomens sammansättning främst påverkas av miljöfaktorer, påverkar värdgenotypen också mikrobiomet i mindre utsträckning. Ett exempel på ett sådant förhållande är varianter av FUT2-genen som kodar för enzymet fukosyltransferas 2, som bland annat ansvarar för för bildandet av antigener associerade med blodgrupper.

Personer med en ogynnsam variant av FUT2-genen producerar inte vissa oligosackarider, vars brist predisponerar dem för brist på skyddande bakterier i släktet Bifidobacterium. Cirka 20% av européerna har en ogynnsam variant av denna gen.

• ålder och leveranssätt

Före leverans i livmodern är vår matsmältningskanal steril. Under naturlig förlossning befolkas mag-tarmkanalen av moderns vaginala mikrobiom. Under amning med mjölk överförs sedan prebiotiska ämnen (humana oligosackarider) till barnet, vilket stimulerar tillväxten av fördelaktiga bakterier som Bifidobacterium.

Konstgjort matade barn kan ha färre av dessa bakterier. Det har visat sig att förlossning och matningssätt kan vara avgörande för mikrobiomens rätta utveckling och utveckling av t.ex. allergier. Betydande skillnader i mikrobiomens sammansättning har observerats hos naturligt födda spädbarn jämfört med de som levererats med kejsarsnitt.

Efter amningens slut och introduktionen av fasta livsmedel liknar kompositionen av tarmmikrobiomet gradvis den hos en vuxen. Vid 15 års ålder blir han relativt stabil (om personen är frisk och har en korrekt livsstil).

Nästa steg i människans liv, där en förändring av tarmmikrobiomens sammansättning observeras, är perioden efter cirka 65 år. Hos äldre minskar antalet skyddande bakterier i släktet Bifidobacterium och en ökning av antalet potentiellt patogena bakterier, såsom Clostridium.

Minska Bifidobacterium, som minskar inflammation i tarmslemhinnan, kan vara en av de faktorer som förvärrar åldersrelaterade sjukdomsprocesser. Varför händer det här? I stor utsträckning är detta en konsekvens av att vår kropp blir mindre effektiv med åldern, dvs. tandläkarnas tillstånd försämras, mängden saliv som utsöndras och organens effektivitet, t.ex. bukspottkörteln, minskar.

• Diet

Kost är en av de mest påverkande faktorerna i tarmmikrobiomet. Om vi ​​förser vårt mikrobiom med rätt mängd komplexa kolhydrater, kommer mikroorganismer att producera ämnen som kortkedjiga fettsyror (SCFA), t.ex. butyrat eller mjölksyra, som har en gynnsam effekt på kroppen, inklusive genom att tysta inflammatoriska svar.

Det uppskattas att 10-20% av konsumerade kolhydrater är motståndskraftiga mot matsmältningen av tarmens enzymer. Dessa är icke-smältbara kolhydrater, såsom resistent stärkelse och icke-stärkelse polysackarider (t.ex. pektiner och cellulosa), som är idealiska "näringsämnen" för mikrobiomet.

Men om vår diet innehåller ett överskott av bearbetad mat, enkla sockerarter, mättade fetter och animaliskt protein, kommer mikroorganismerna att producera skadliga ämnen som biogena aminer (t.ex. tyramin), skatol, indol eller ammoniak. Dessa ämnen kan skada tarmepitelcellerna, inducera inflammation och leda till störningar i tarmbarriärens permeabilitet.

En studie genomfördes där sammansättningen av tarmmikrobiomet hos barn som bor i Italien och äter enligt västerländsk dietmodell (rik på animaliskt protein, fetter och enkla sockerarter) jämfördes med kosten för barn som bor på landsbygden Burkina Faso (rik på komplexa kolhydrater och lågt animaliskt protein) . De visade att mikrobiomens sammansättning skilde sig åt i båda grupperna radikalt.

Hos barn från Italien är gruppen av bakterier som är karakteristiska för överviktiga människor (Firmicutes), det var en överväxt av förruttnade bakterier och ett reducerat innehåll av butyrat och annan SCFA hittades i avföringen. Detta har inte hittats hos barn från Burkina Faso. Detta visar hur felaktiga matvanor påverkar störningen i tarmmikrobiomet.

Dieter med låga komplexa kolhydrater (t.ex. löslig fiber) minskar tarmmikrobiomens mångfald, särskilt de skyddande bakterierna i släktet Bifidobacterium. Ett exempel på en sådan diet är FODMAPs-dieten och en felaktigt balanserad glutenfri diet.

Medelhavsdieten är den mest gynnsamma i forskningen, eftersom den innehåller polyfenoler förutom en stor mängd kostfiber. Nya studier visar att 90-95% av polyfenoler ackumuleras i tjocktarmen, där de genomgår olika biokemiska förändringar av tarmmikrobiomet.

• Psykologisk stress

Det har visats i möss och mänskliga studier att psykologisk stress minskar antalet skyddande bakterier i släktena Lactobacillus och Bifidobacterium. Dessutom stimulerar stress tillväxten av potentiellt patogena bakterier Escherichia Coli. Detta beror troligen på utsöndringen av stresshormonet kortisol.

Det har också visat sig att polyfenoler, såsom resveratrol i druvor eller katekiner i te, har en positiv effekt på sammansättningen av tarmmikrobioten och fungerar som prebiotika.

LÄS OCH:

• PROBIOTIK - helande egenskaper, typer och källor
• Bra bakterier i kroppen: mikrober som skyddar mot sjukdomar
• Frekvent tvätt förkortar livslängden? Ja, och det finns bevis för det!

Mikrobiom och civilisationssjukdomar

Mikrobiomet jämförs ofta med ett "organ" som har glömts bort av modern medicin. Forskning visar tydligt att mikrobiomet, som alla andra organ, kan ta emot och svara på information från miljön - såsom förändringar i pH, närvaron av näringsämnen, immunceller och hormoner. Detta system kallas kvorumavkänning och möjliggör molekylär dialog mellan mikrobiomet och mänskliga celler och organ.

På grund av mikrobiomets flernivåpåverkan på vår kropp borde det inte bli någon överraskning att kvalitativa och kvantitativa störningar i mikrobomen, kallad tarmdysbios, kan påverka bildandet av många civilisationssjukdomar, såsom:

• fetma
• diabetes
• autoimmuna sjukdomar
• allergier
• depressiva störningar
• autism
• Alzheimers sjukdom

Ett genombrott i forskningen om förhållandet mellan mikrobiomet och människors hälsa var projektet "Human Microbiome Project" som initierades 2007 av American National Institute of Health. Den använder de mest moderna metoderna för molekylärbiologi, som gjorde det möjligt att bestämma skillnaderna i sammansättningen av det mänskliga mikrobiomet beroende på latitud, genotyp, ålder och diet.

Mikrobiom och fetma

De första studier som pekade på förhållandet mellan tarmmikrobiomet och fetma utfördes på möss. Det märktes att överviktiga möss - jämfört med magra möss - störde proportionerna mellan bakterier från gruppen Firmicutes (för mycket) i Bacteroides (inte tillräckligt).

Man tror för närvarande att tarmmikrobiomet kan påverka utvecklingen av fetma med minst tre mekanismer:

• genom att producera ytterligare kilokalorier (4-10% av energin som erhålls från mat genereras av mikrobiomet, det är cirka 80-200 kcal / dag)
• inducerar lågnivåinflammation (så kallad metabolisk endotoxicemi, som kan orsaka insulinresistens)
• reglering av hunger- och mättnadscentret (mikrobiomet påverkar bland annat utsöndringen av glukagonliknande peptid-1 och peptid YY och tiden för tarmtransitering)

Mikrobiomet och nervsystemet

Experimentella studier på möss har visat att tarmmikrobiomet påverkar nervsystemets utveckling, stressrespons och beteende. Fler och fler studier indikerar också ett direkt samband mellan tarmmikrobiomet och depressiva störningar.

I detta sammanhang är den så kallade tarm-hjärnaxeln och vagusnerven, som är ansvariga för att överföra signaler från tarmen till hjärnan.

Andra mekanismer genom vilka mikroorganismer kan påverka vårt beteende är deras deltagande i metabolismen av tryptofan (det är en föregångare till syntesen av "lyckahormonet" - serotonin) eller direkt genom syntesen av neurotransmittorer, t.ex. bakterier av släktet Escherichia och Enterokock kan producera serotonin och av släktet Lactobacillus GABA (en neurotransmittor som ansvarar för att lugna ner och slappna av).

Dessutom indikerar forskning tarmmikrobiomens deltagande i utvecklingen av störningar som:

• autism
• schizofreni
• ADHD
• bipolär sjukdom

Värt att veta

SIBO, eller bakteriell överväxt av tunntarmen, är en typ av tarmdysbios som involverar överdriven tillväxt av bakterier i tunntarmen som är karakteristiska för tjocktarmen.

SIBO är orsaken till matsmältnings- och absorptionsstörningar. Det samexisterar med många sjukdomar, såsom:

• irritabelt tarmsyndrom (84%)
• celiaki (66%)
• gastro-esofageal refluxsjukdom (50%)
• hypotyreos (54%)
• pankreatit (35%)

Orsakerna till SIBO kan vara:

• störningar i tarmens rörlighet
• antacida
• magsjukdomar
• matsmältningsenzymbrister
• gammal ålder
• antibiotikabehandling

Mikrobiomet - hur ska man ta hand om det?

• äta grönsaker och frukter rika på polyfenoler (blåbär, blåbär, hallon) och prebiotiska ämnen som är "näring" för tarmmikrober (baljväxter, citrusfrukter, kronärtskocka, purjolök, lök, sparris, bananer)
• äta komplexa kolhydrater som brunt ris, havrekli och havrekli, som innehåller lösliga fibrer som stimulerar produktionen av butyrat
• äta fetter av god kvalitet, till exempel i olivolja
• drick grönt te eftersom det innehåller polyfenoler som katekiner
• öka konsumtionen av inlagda grönsaker, t.ex. kål, gurkor, rödbetor och mejeriprodukter, t.ex. yoghurt, kefir, eftersom de är en källa till probiotiska mikroorganismer
• undvik stora mängder alkohol, och om du redan konsumerar den, välj rött vin som innehåller polyfenoler som resveratrol
• Ta bort bearbetad skräpmat, sötade drycker, kakor och barer från din kost eftersom de är en källa till enkla sockerarter och transfetter.
• undvik psykologisk stress och, om detta är omöjligt, använd avslappningstekniker
• ta hand om tillräcklig mängd sömn
• träna regelbundet

Litteratur

1. Gałęcka M. och Szachta P. Kyberkompakt - vikten av modern mikrobiologisk diagnostik i mag-tarmkanalen. Infektioner 5/2013.
2. De Filippo C. et al. Kostens inverkan på att forma tarmmikrobioter avslöjade genom en jämförande studie på barn från Europa och landsbygdens Afrika. Proc Natl Acad Sci USA. 2010, 17, 107 (33), 14691-6. online-åtkomst
3. Tomás-Barberán F.A. et al. Interaktioner mellan tarmmikrobiota och polyfenoler i kosten och konsekvenser för människors hälsa. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2016, 19 (6), 471-476. online-åtkomst
4. Wacklin P. et al. Sekretorgenotyp (FUT2-gen) är starkt associerad med sammansättningen av bifidobakterier i människans tarm. PLoS One 2011, 6, e20113. online-åtkomst
5. De Filippis F. et al. Hög efterlevnad av en medelhavsdiet påverkar tarmmikrobioten och tillhörande metabolom. Mage. 2016, 65 (11), 1812-1821. online-åtkomst
6. Reddel S. et al. Effekten av låg-FODMAPs, glutenfria och ketogena dieter på tarmmikrobiotamodulering under patologiska förhållanden. Näringsämnen. 2019, 12, 11 (2), E373. online-åtkomst
7. Wołkowicz T. et al. Matsmältningsorganens mikrobiom och dess dysbios som en viktig faktor som påverkar människokroppens hälsotillstånd. Med. Exp. Mikrobiol., 2014, 66: 223-235. online-åtkomst
8. Ostrowska L. Inverkan av tarmmikrobioten på metaboliska störningar och fetma - en internists och dietistens synvinkel.Gastroenterologia Kliniczna 2016, 8, 2, 62-73. online-åtkomst
9. Gulas E. et al. Hur kan mikrobiologi påverka psykiatrin? Förhållanden mellan tarmfloran och psykiska störningar. Psykiatr. Halv. 2018, 9, 1-17. online-åtkomst

Om författaren

Karolina Karabin, doktor, doktor, molekylärbiolog, laboratoriediagnostiker, Cambridge Diagnostics Polska Utbildad som biolog med inriktning mot mikrobiologi och laboratoriediagnostiker med över 10 års erfarenhet av laboratoriearbete. En examen från skolan för molekylär medicin och medlem av det polska samhället för human genetik. Chef för forskningsbidrag vid laboratoriet för molekylär diagnostik vid institutionen för hematologi, onkologi och inre sjukdomar vid det medicinska universitetet i Warszawa. Hon försvarade titeln doktor i medicinska vetenskaper inom medicinsk biologi vid den första medicinska fakulteten vid Warszawas medicinska universitet. Författare till många vetenskapliga och populärvetenskapliga arbeten inom laboratoriediagnostik, molekylärbiologi och näring. Som specialist på laboratoriediagnostik driver han dagligen den materiella avdelningen vid Cambridge Diagnostics Polska och samarbetar med ett team av dietister på CD Dietary Clinic. Han delar sin praktiska kunskap om diagnostik och dietterapi av sjukdomar med specialister på konferenser, utbildningar och i tidningar och webbplatser. Hon är särskilt intresserad av modern livsstils påverkan på molekylära processer i kroppen.

Läs fler artiklar av denna författare