Corpul uman găzduiește un număr imens de microorganisme (arhee, ciuperci microscopice, protozoare și viruși) care locuiesc pe piele și membranele mucoase ale oamenilor normali sănătoși și formează „microbiota normală” a corpului. Genomul acestor celule este definit în mod colectiv ca un „microbiom” [1].

Se estimează că există zece celule microbiene pe celulă umană, iar genele care poartă aceste microorganisme sunt de 150 de ori umane. O mică parte din această populație sunt microorganisme patogene. O altă parte, mai mare, sunt microorganismele patogene condiționate. Al treilea tip de bacterii sunt bacteriile „bune” sau benefice pentru oameni și animale. Cea mai mare cantitate a acestor bacterii, precum și biodiversitatea lor în tractul gastrointestinal, dar și alte părți ale corpului, cum ar fi pielea, plămânii, vaginul, nu sunt lipsite de prezența microorganismelor. [2]

Descoperirea lui A. van Leeuwenhoek din 1683 că există microbi în corpul nostru a fost foarte surprinzătoare și, fără îndoială, a stârnit un mare interes și entuziasm în rândul oamenilor de știință din secolul al XVII-lea. De atunci, acești însoțitori ai noștri nu au încetat să ne surprindă. În primul rând, au devenit un motiv de frică, deoarece au potențialul de a provoca o serie de boli, dintre care unele (cum ar fi meningita și pneumonia) pun viața în pericol. Într-o etapă ulterioară, am descoperit că acestea sunt comensale pe care trebuie să le prețuim și să le protejăm, deoarece acestea sunt esențiale pentru dezvoltarea noastră, participă la protecția noastră împotriva agenților patogeni exogeni și ne furnizează nutrienți, energie și vitamine. Acum, în a doua decadă a secolului 21, aflăm că și ei participă la construcția fizicului nostru, ne determină comportamentul și starea de spirit. Dezvoltarea relației noastre cu microflora a dus la realizarea faptului că ne așteaptă multe alte surprize. [3]

Microbiomul sau genomul coloniilor de bacterii, viruși și alți microbi care locuiesc în intestin este un factor cheie nu numai pentru sănătatea fizică, ci și pentru sănătatea mintală. Acest ecosistem bacterian inteligent din intestin este esențial pentru imunitate și conține de zece ori mai multe celule bacteriene decât celulele umane. [4]

raina

Când vorbim despre un microbiom, vorbim despre milioane de gene - 3,3 milioane este unul dintre numerele publicate - pentru comparație, genomul uman este format doar din 20 până la 25.000 de gene. [5]

Acum este acceptat faptul că alimentele, sau cel puțin unele dintre ingredientele sale, joacă rolul de „hormoni” în raport cu microbiomul..

Există deja o mulțime de dovezi la animale că microbiomul intestinal este responsabil pentru supraponderalitate și obezitate.

Institutul Național SUA pentru Studiul Microbiomului Uman este una dintre primele inițiative la scară largă de a studia microbiota intestinală. Prima fază (HMP1) a programului identifică elementele „comune” dintre microbiomii „sănătoși” în absența bolii. Studiile pe cele două grupuri principale - adulți sănătoși și populația cu boli specifice dovedite - au constatat diferențe tipice în prezența microbiomului și producția de enzime. [6]

Una dintre marile descoperiri ale HMP1 este compoziția taxonomică a microbiomului și corelația acestuia cu fenotipul gazdei. Aceste descoperiri marchează începutul Proiectului integrator de microbiomi umani (iHMP sau HMP2) - conceput special pentru a trata pe deplin relația gazdă-microbiom, inclusiv la nivelul imunității, metabolismului și activităților moleculare.

La om, microbiomul este dobândit la naștere și există diferențe la copiii născuți prin cezariană și per vias naturalis. Ulterior, abundența microbiană se îmbogățește în primii 2-3 ani de viață. Mai mult, rezultatele publicate în 2009 arată că la vârsta de 2 ani, copiii americani prezintă un microbiom semnificativ mai slab decât copiii născuți în Maldive. Aceste diferențe sunt observate și la adulți. [7]

Odată cu trecerea la alimente solide, crește diversitatea speciilor de clostridii.

După al doilea an, flora microbiană se stabilizează, formată în principal din membrii familiilor Bacteroidaceae, Lachnospiraceae și Ruminococcaceae13. Astfel, microbiomul își atinge complexitatea în adolescență și rămâne relativ stabil până la vârsta adultă. În viața ulterioară, microbiomul devine relativ mai puțin divers, cu o stabilitate redusă. Astăzi, există dovezi puternice care să susțină natura ereditară a microflorei. Deși moștenirea bacteriilor de la tată a fost slab studiată, dovezi în creștere susțin moștenirea de la mamă.

Deoarece lactobacilii domină vaginul mamei, colonizarea inițială a tractului gastro-intestinal cu aceste bacterii nu poate fi accidentală. Un alt factor important pentru compoziția microbiomului este modul de hrănire, întrucât flora bebelușilor alăptați în comparație cu cei care se hrănesc artificial este foarte diferită, atât din punct de vedere al compoziției, cât și din punct de vedere al diversității. Bifidobacteriile sunt prezente în microflora sugarilor, în timp ce la sugarii hrăniți cu alimente artificiale predomină Escherichia coli, Clostridium difficile, Bacteroides fragilis și lactobacili [9].

Microbiomul intestinal este afectat atât de factori exogeni (obiceiuri alimentare, fibre vegetale, carbohidrați nedigerabili care joacă un rol „prebiotic”, stil de viață, medicație și chiar livrare), cât și endogeni (receptori și interacțiuni bacteriene ale mucoasei, pH, intestin, sistemul imunitar) . Microbiota intestinală este implicată activ în multe procese metabolice din corpul uman. De exemplu, microbiomul sintetizează vitamina K și biotina, facilitează absorbția substanțelor nutritive importante, formează dezvoltarea unui sistem imunitar mucos și asigură funcția de barieră prin suprimarea microorganismelor potențial periculoase. [10]

În ultimii ani, a existat o tendință tot mai mare de utilizare a tehnicilor genetice moleculare pentru identificarea microorganismelor, iar una dintre ele este secvențierea genelor care codifică subunitatea ribozomală mică (ARNr 16S). Gena este amplificată prin reacția în lanț a polimerazei (PCR) și se determină secvența ADN-ului rezultat și apoi se compară cu secvențele genelor ARNr 16S ale organismelor care au fost depuse în baze de date. Dacă secvența este mai mare de 98% similară cu cea din baza de date, atunci se presupune că gena este din aceeași specie și, prin urmare, se poate stabili identitatea unui organism necunoscut. Procedura este mult mai ușor de realizat decât testele clasice de identificare fenotipică și are marele avantaj că permite compararea filogenetică a organismelor individuale.

Importanța legăturii dintre microbiomul intestinal și oameni a fost demonstrată la pacienții cu transplant alogen de celule stem hematopoietice (alo-HSCT) care au leziuni ale mucoasei gastro-intestinale ducând la o diversitate redusă a florei intestinale.

Acest lucru ridică problema impactului diversității intestinale asupra mortalității post-transplant. Au fost caracterizate secvențele genetice de ARNr bacteriene 16S și diversitatea microbiană a fost evaluată prin indicele Simpson. Subiecții sunt clasificați în grupuri cu diversitate mare, medie și scăzută. Rezultatele mortalității sunt semnificativ mai slabe la pacienții cu diversitate intestinală inferioară; supraviețuirea globală de 3 ani este de 36%, 60% și respectiv 67% pentru grupurile cu diversitate scăzută, medie și mare. Autorii acestui studiu indică diversitatea microflorei intestinale ca un predictor independent al mortalității în transplantul de celule stem hematopoietice alogene [11].

Complexitatea și stabilitatea microbiomului sunt utile pentru macroorganism, protejându-l de colonizarea străină, oferind substanțe nutritive, energie, vitamine, acizi grași cu lanț scurt, antrenând sistemul imunitar. Îmbătrânirea, stresul, stilul de viață necorespunzător, erorile alimentare, precum și utilizarea anumitor medicamente, în special antibiotice, duc la o încălcare a echilibrului natural al microflorei umane.

[1] PeerJ. 2019 16 august; 7: e7502. doi: 10.7717/peerj.7502. Colecție electronică 2019. Factori care afectează compoziția microbiotei intestinale și modularea acesteia. Hasan N1,2, Yang H1.

[2] Tsvetan Velinov, „Microbiom pulmonar și antibiotice justificate”, revista Inspiro, numărul. 2 (45), 2018

[6] Eckburg, P. B. și colab. Diversitatea florei microbiene intestinale umane. Știința 308, 1635–1638 (2005).

[8] Ochman H, Worobey M, Kuo CH și colab. Relațiile evolutive ale hominizilor sălbatici recapitulate de comunitățile microbiene intestinale. PLoS Biol 2010; 8: e1000546.

[9] Penders J, Thijs C, Wink C și colab. Factori care influențează compoziția microbiotei intestinale la începutul copilăriei. Pediatrie 2006; 118: 511-21.

[10] Variația genetică a gazdei și interacțiunile sale microbiom în cadrul Proiectului Microbiomului Uman - Genom Med 2018, Raivo Kolde

[11] Taur Y, Jenq RR, Perales MA și colab. Efectele diversității bacteriene ale tractului intestinal asupra mortalității în urma transplantului de celule stem hematopoietice alogene. Blood 2014; 124: 1174–1182.