Cunoștințele noastre despre microbiotă - abordarea medicală a bolii se poate schimba radical?

Imaginați-vă o comunitate de miliarde de ființe vii microscopice în care speciile concurente și care cooperează trăiesc într-o diversitate incredibilă. Ceea ce face ca totul să fie cu adevărat interesant; totul este în corpul nostru. Microbii trăiesc la suprafața pielii, în îndoirile corpului, în cavitatea bucală și în intestinele noastre. Descoperirea nu este nouă, dar semnificația medical-sănătoasă a acestui sistem incredibil de complex începe să fie recunoscută.

Un grup în creștere de biologi îl consideră pe om nu numai ca descendent al unui ovul și al spermei care se unesc în momentul fertilizării, ci ca parte a unui sistem complex. Fără excepție, toți trăim în strânsă comuniune cu milioane de alte viețuitoare.

Se estimează că există de 10 ori mai mulți microbi în corpul nostru decât numărul de celule din corpul nostru. Mai mult, ele sunt mai mult sau mai puțin diferite. Celulele corpului nostru sunt de cca. Ei poartă 23.000 de gene, pe care le-am moștenit de la părinții noștri. În schimb, numărul de gene de origine bacteriană este de 3 milioane. Fără îndoială, majoritatea dintre ei sunt responsabili pentru dezvoltarea acelorași proprietăți. Cu toate acestea, numărul de gene care nu se încadrează în această categorie și măresc complexitatea genetică a sistemului nu este neglijabil.

Conform acestei percepții, omul formează un tot organic împreună cu bacteriile (microbiota) care trăiesc în corpul său. Această legătură a fost creată ca urmare a procesului milenar de co-dezvoltare, aliniere (coevolutie). Coexistența se bazează pe beneficii reciproce, în schimbul materiei prime și al habitatului protejat, bacteriile care trăiesc în noi ne furnizează substanțe nutritive importante, au și rol de protecție a sănătății, contribuie la bunăstarea generală a gazdei. Cu toate acestea, homeostazie, echilibrul este fragil, este posibil ca sub o anumită influență microbii utili până acum sau cel puțin inofensivi să se întoarcă împotriva noastră și să provoace diverse boli în organism - acest lucru nu este nou până acum.

Ceea ce este surprinzător este gama de boli în cauză. Acestea nu sunt infecții acute pe care medicina clinică le tratează cu medicamente din ce în ce mai noi (să ignorăm rezistența la antibiotice acum). Avem un arsenal eficient pentru a elimina bacteriile, în timp ce știm foarte puțin despre speciile în care trăim și rolul lor.

Interesant, și o abordare nouă, rolul microbilor este semnificativ mai mare decât ar fi crezut oricine în bolile cronice din țările dezvoltate - obezitate, diabet, boli de inimă, astm, SM și alte boli neurologice, cum ar fi autismul.

Cum este viața unei bacterii?

Flora bacteriană umană poate fi chiar înțeleasă ca un organ independent. Cântărește aproximativ 1 kg ca multe alte organe ale noastre. Nu este „tangibil” ca orice organ, dar poate fi înțeles ca celulele sistemului imunitar împrăștiate pe tot corpul.

Din câte știm, aproximativ 100 de grupuri mari de bacterii pot fi izolate și fiecare are un metabolism mai mult sau mai puțin diferit. Dintre acestea, patru grupuri sunt reprezentate în tractul intestinal uman: Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes și Proteobacteria.

De asemenea, în fiecare regiune geografică, similar cu imaginea actuală a peisajului, bacteriile care trăiesc la om prezintă un model diferit. De exemplu, un copil mic care locuiește în Malawi sau Venezuela are în intestine mult mai multe bacterii producătoare de riboflavină decât omologii lor din America de Nord sau Europa. În plus, utilizarea nutrienților în laptele matern este, de asemenea, mai eficientă în cazul lor. Sunt disponibile mai multe hidrolaze glicozidice pentru a transforma glicanii în zaharuri utilizabile.

Cu toate acestea, genele care codifică enzima de mai sus nu se găsesc în genomul uman, ele pot fi produse doar de bacterii. Și laptele este abundent în acești carbohidrați. Acesta este un frumos exemplu al mecanismului de acțiune al coevolutiei!

Microbii joacă, de asemenea, un rol important în nutriție în viața ulterioară. Nu am fi în măsură să descompunem și să utilizăm mulți carbohidrați complecși dacă ne-am putea baza doar pe propriul nostru fond de gene și pe enzimele pe care le codifică. 10-15% din energia utilizată de un adult mediu este furnizată de molecule derivate și absorbite prin descompunerea bacteriană.

Obezitate și malnutriție

Văzând contribuția microbilor la degradarea nutrienților, a apărut întrebarea: ar putea juca un rol în dezvoltarea bolilor cu deficit sau chiar a obezității? Un studiu din 2006 din SUA a examinat compoziția unei comunități bacteriene în tractul intestinal al persoanelor cu greutate normală și supraponderalitate. În acest din urmă, membrii grupului Firmicutes au fost prezenți în număr mai mare și mai puțini membri ai grupului Bacteroidetes decât la indivizii slabi. De asemenea, este interesant faptul că cei care au scăpat de excesul de greutate și-au mutat compoziția comunității bacteriene spre cele ale unui corp mai subțire.

Pe baza rezultatelor experimentelor la șoarece, nu este vorba doar de adaptarea la un mediu schimbat. Prin influența producției de hormoni care reglează stocarea și eliberarea grăsimilor ca energie, se relevă rolul bacteriilor în dezvoltarea greutății corporale. Acest lucru poate explica fenomenul cunoscut de mult la crescătorii de animale: vițeii se îngrașă mai repede atunci când antibioticele sunt amestecate în dietă.

După ce a arătat o asociere clară între bacteriile intestinale și obezitate, s-a demonstrat și opusul. Un studiu care a implicat copii din Malawi a arătat că microbiota formulată necorespunzător duce la malnutriție.

Dovezile finale în acest caz au fost furnizate de rezultatele specifice ale studiilor gemene. În jumătate din perechile de gemeni care se hrăneau probabil într-un mod similar, un membru a fost hrănit în mod adecvat în timp ce celălalt a fost subnutrit. Având în vedere cele de mai sus, nu este surprinzător faptul că microbiota unor astfel de gemeni a fost destul de diferită. În cazul celor subnutriți, sunt inhibate și sinteza vitaminelor și descompunerea unor carbohidrați complecși. Când acești microbi au fost transplantați experimental în șoareci de laborator cu tract intestinal steril, starea lor nutrițională a devenit similară cu cea a donatorilor. După aceasta, este probabil ca malnutriția să poată apărea chiar și cu o nutriție cantitativă și calitativă adecvată, tocmai datorită compoziției comunității bacteriene care trăiește în tractul intestinal al individului.

Relația dintre bacteriile intestinale și nutriție pare evidentă. Asocierea nu este evidentă la diabet, boli de inimă sau scleroză multiplă.

Boli cardiovasculare

Sunt disponibile rezultate atât din studiile efectuate la șoareci, cât și la oameni asupra bolilor de inimă. La examinarea relației dintre metaboliți și boli, s-a constatat că acidul formic detectabil în urina subiecților de ex. este invers legată de tensiunea arterială, un indicator caracteristic al riscului cardiovascular. Deoarece sursele primare de acid formic din organism sunt bacteriile intestinale, este legitim să sugerăm că microbii din sistemul nostru intestinal ne pot afecta și tensiunea arterială.

Studiile efectuate la șoareci au arătat un alt mecanism posibil pentru dezvoltarea bolilor cardiovasculare. Persoanele special crescute au o tendință crescută ca arterele să devină inelastice. În aceste cazuri, distrugerea florei intestinale cu antibiotice a redus semnificativ incidența aterosclerozei, deși cauza nu a fost încă elucidată.

Diabetul de tip 2

În mod similar, rolul bacteriilor în dezvoltarea diabetului de tip 2 rămâne de elucidat. Operația de by-pass gastric Roux-en-Y pentru pierderea în greutate la persoanele obeze are efecte secundare interesante Pacienții supraponderali sunt aproape întotdeauna diabetici. Obezitatea poate fi tratată cu succes cu procedura, ceea ce este surprinzător că 80% dintre pacienți au suferit și diabet la câteva zile după procedură. Chirurgia determină o modificare detectabilă a compoziției florei intestinale, ceea ce duce probabil la o îmbunătățire a stării.

În diabetul de tip 2, bacteriile florei intestinale pot fi, de asemenea, parte a procesului molecular de sensibilitate la insulină.

Boală autoimună

Este suspectată și implicarea bacteriilor în bolile autoimune. Multe celule ale sistemului imunitar se găsesc în peretele intestinal. Cercetările sugerează că un mecanism autoimun similar poate sta la baza diabetului de tip 1, astmului, eczemelor și sclerozei multiple. Detaliile sunt neclare, dar rolul anumitor componente ale microbiotei poate fi asumat. Înșelă în esență sistemul imunitar - care este deteriorat de propriile celule ale corpului.

În cazul SM, un studiu efectuat la șoareci a confirmat rolul bacteriilor intestinale în funcția patologică a sistemului imunitar: ca urmare a acestui proces, propriul nostru sistem de apărare descompune învelișul de mielină pentru buna funcționare a celulelor nervoase.

Cu toate acestea, exemplele de mai sus ridică o altă problemă. Dacă bacteriile intestinale se pot îmbolnăvi, ne putem vindeca chiar și după boli incurabile din câte știm astăzi? Producătorii de iaurt exprimă acest lucru de ani de zile. Ajutați dezvoltarea bacteriilor intestinale benefice? Pare logic că introducerea bacteriilor potrivite dintr-o sursă externă va duce la o îmbunătățire a stării generale de sănătate.

Ciocnirea culturilor

Într-adevăr, rezultatele studiilor clinice au sugerat că probioticele pot atenua simptomele IBS. Examinând flora intestinală a pacienților, aceasta pare adesea să fie ușor diferită de normală. Cu toate acestea, este îndoielnic dacă acest efect benefic apare și la persoanele sănătoase.

În 2011, a fost publicat un studiu interesant pe această temă. Într-un studiu al gemenilor identici sănătoși, s-a constatat că consumul de iaurt nu a avut niciun efect asupra compoziției microbiotei. Un membru al cuplului de gemeni a consumat în mod regulat iaurt luni de zile, dar nu a fost detectată nicio modificare.

Prin consumul de iaurt, puține specii de bacterii pot pătrunde în organism. Cu toate acestea, există un mecanism prin care comunități bacteriene întregi pot fi transferate dintr-un tract intestinal în altul. Aceasta este o metodă cunoscută de transplant de scaun.

Pe bază experimentală, procedura este deja utilizată în unele spitale din Statele Unite, de ex. Clostridium difficile pentru a trata infecția. În SUA, ucide 14.000 de oameni pe an. Acest lucru se datorează în principal C. difficile tulpini cu niveluri ridicate de rezistență la majoritatea antibioticelor. Acest lucru necesită utilizarea unor "arme mari", cum ar fi vancomicina sau metronidazolul, care de obicei distrug cea mai mare parte a florei intestinale a pacientului. Dacă se întâmplă acest lucru C.difficile fără eliminarea completă a bacteriei, duce la complicații suplimentare.

Tratamentul cu transplant fecal al pacienților afectați de infecție are rezultate surprinzător de bune. Bacteriile implantate încep să crească extrem de repede, umple partea inferioară a intestinului și „alungă” C. difficile-t. Intervenția citată în acest articol a fost efectuată la 77 de pacienți cu eficacitate de 91%. La pacienții care nu răspund, repetarea intervenției a avut succes în marea majoritate a cazurilor. Sunt necesare studii clinice standardizate pentru a face tratamentul o practică obișnuită.

Sistemul nervos resp. probleme mentale

Poate că cea mai interesantă întrebare este relația dintre microbiotă și sistemul nervos. De mult se știe că de ex. pacienții cu autism suferă, de asemenea, de probleme intestinale și acest lucru este adesea însoțit de o floră bacteriană anormală. Mai precis, acestea sunt reprezentate în număr mare în tractul lor intestinal Clostridium specii, care pot juca un rol crucial în dezvoltarea stării.

Fiecare ecosistem este caracterizat de concurență, chiar dacă este stabil și productiv, flora intestinală umană nu este liberă de „lupte interne”. În competiția pentru habitat și nutrienți a Clostridium speciile sunt arme ale compușilor fenolici. Acestea sunt toxice pentru celulele umane, în multe cazuri cu sulf atașat la ele. În acest sens, neutralizarea fenolilor care se acumulează ca urmare a creșterii bacteriilor duce la epuizarea rezervelor de sulf din organism. Prezența sulfului este esențială în multe procese fiziologice, de ex. de asemenea în dezvoltarea sistemului nervos. Microbiota compoziției neobișnuite cere, așadar, un preț mare, pe care - printre altele, sistemul nervos central „îl plătește”.

Desigur, nu s-a dovedit încă că acest mecanism este cauza principală a autismului. Cu toate acestea, se știe că multe persoane cu autism suferă de tulburări ale metabolismului sulfului. Se înmulțește în tractul lor intestinal Clostridia și par să înrăutățească situația.

Din punct de vedere microbiologic, studiul microbilor a devenit semnificativ mai simplu dincolo de metodologiile tradiționale de cultură odată cu apariția tehnologiilor de secvențiere a ADN-ului.

Moștenirea părintească

Există o serie de boli care se acumulează, apar în cadrul unei familii date, acestea sunt boli ereditare de origine genetică. Nu toate au un fundal genetic clar. Moștenirea poligenică, efectul combinat al factorilor de mediu pot fi implicați sau genele umane pot să nu fie responsabile.

Microbiota organismului nostru este probabil moștenită de la părinții noștri, deși acest lucru nu este la fel de clar ca în cazul genelor. Multe bacterii sunt de origine maternă, intrând în tractul intestinal la naștere sau din mediu în perioada postnatală. Transmiterea bacteriilor în unele boli moștenite este de asemenea concepută .

Bolile de origine genetică cunoscută sunt adesea greoaie de tratat, incurabil incurabile și necesită de obicei medicamente pe tot parcursul vieții. Cu toate acestea, compoziția microbiotei poate fi modificată diferit de genomul uman prin medicamente.

Exemplele menționate mai sus sunt doar un scurt gust al rezultatelor științifice interesante recente și, dacă rolul cauzal al microbiotei este confirmat în anumite boli, practica medicinii se poate schimba fundamental.

Tulburări imune și corelația sa cu microbiomul intestinal

Modularea barierei intestinale prin microbiota intestinală: implicații patologice și terapeutice.

Revizuire clinică: Probiotice în îngrijiri critice.

Rinosinuzita și astmul-microbiom și noi perspective.

Microbiota intestinală determină boala metabolică la șoarecii modificați imunologic.

Microbiota colonică în sănătate și boală

Impactul microbilor intestinali în bolile alergice.

Există o comunicație între microbii intestinali și creier.