A bél mikrobiomjának hatása a testi és lelki egészségre

Első közzététele: 2020. március 25

Szerkesztői csoport: MEDICHUB MÉDIA

KETTŐ: 10.26416/Med.133.1.2020.2996

Absztrakt

Összegzés

Bél mikrobiómája egészséges embernél -
"Szuperorganizmus"

A 2000-es nagy felfedezés, amely az emberi DNS megfejtésének lehetőségét kínálta, utat nyitott a teljes genetikai örökség azonosításához, lehetőséget kínálva az emésztőrendszerben jelen lévő mikroorganizmusok részletes megismerésére. A kutatók az egész emberi test és mikrobiota kifejezésként javasolják a "Szuperorganizmus" (1) elnevezést, tekintettel arra, hogy a mikrobiom bizonyítottan képes eubiosis vagy dysbiosis állapotban a testet jobban vagy rosszabbul befolyásolni. A mikrobiom hatása túlmutat a gyomor-bél traktuson, tanulmányok kiemelik annak szerepét a légzőszervi, keringési, immun- és anyagcsere rendszerekben.

Az emberi bél olyan mikroorganizmusok közösségének ad otthont, amelyek száma tízszer nagyobb, mint az emberi test sejtjeinek száma, és amelyek genomjában százszor több gén található, mint az emberi genomban található (2). Bélflóra néven is ismert, a mikrobiota többnyire a vastagbélben koncentrálódik, és kölcsönhatásba lép a gazdával a környezeti kitettséghez szorosan kapcsolódó testi funkciók (stressz, étrend, gyógyszerek) modulálása céljából. A két alapvetõ, egymással összefüggõ jellemzõ rendben van: az elsõ az egyénekre jellemzõ és ellenáll a külsõ kezeléseknek (egészségtelen ételek, antibiotikumok), az idõbeli stabilitást biztosítja az egyén számára és csökkenti a betegségre való hajlamot viszonylag rugalmas az élettani és környezeti változásokhoz (immunitás kialakulása, tápanyagok rendelkezésre állása terhesség alatt).

A kettő a homeosztázis állapotának fenntartásában rejlő dinamikus egyensúlyon alapul, és megmagyarázza azt a komplex mechanizmust, amely közvetíti az egészségtől a betegségig terjedést (3). Az egészséges emberi mikrobiota számos mikroorganizmusból áll, amelyek közül a legtöbb baktérium, amelyek az emberi mikrobiota több mint 99% -át képviselik (4). Sűrűségük az emberi test különböző területein változik, a legnagyobb koncentráció milliliterenként a vastagbélben van, 10 14 baktérium mennyiséggel rendelkezik, ami az egész emberi testben található baktériumok 98% -a (5). Ezek a baktériumok alkotják a bakteriómát, amely 500 és 1000 közötti fajokból áll, mindegyiket egyedi genom azonosítja.

Az elmúlt évek tudományos tanulmányai a mikrobiota ökoszisztéma elemzésére összpontosítottak, hogy azonosítsák az egészséges emberek mikrobiomjában található mikrobiális fajokat, így ezeknek a mikroorganizmusoknak a hiánya a dysbiosis és a patológiák jelenlétének szemléltetésére szolgál. Az egészséges mikrobiota összetett meghatározása azonban figyelembe veszi mind az összetételt, mind a funkciót, a dinamikát és a szisztémás ökológiát (6). A bélmikrobiota összetételének keresztmetszeti vizsgálata azt mutatta, hogy a vadászó-gyűjtögetők esetében a mikrobioma főleg Prevotella, Proteobacteria, Spirochaetes, Clostridiales és Ruminobacter alkotta, míg a városi populációkban a Bacteroides, a Bifidobacterium és a Firmicutes dominál.

A bél mikrobiom összetétele a következőket tartalmazza:

Baktériumok (bakterioma, eubacteriumok)

Archae (archaea, archaebacteria)

Vírusok és bakteriofágok (euvirom - virom - phagoma)

Élesztők, gombák és penészgombák (mikobioma)

A bél mikrobiota összetételének nagy hatása van a cirkadián ritmus változásaira, pontosabban a tápanyagok elérhetőségére, az antimikrobiális peptidek és a gazda antitestjeinek szintjére (7). Klinikai vizsgálatok feltárták a mikrobiota összetételének és funkcionalitásának különbségeit a nap különböző időpontjaiban (8). Az egészséges mikrobiota baktériumok révén kölcsönhatásba lép a bélgáttal annak megfelelő működésének biztosítása érdekében.

A bélbaktériumok, különösen a laktobacillusok és a bifidobaktériumok, butirátot termelnek, amely a szénhidrátok erjedéséből származik, és szerepet játszanak a veszélyes baktériumok fejlődésének blokkolásában (9). Eubiosis állapotban tehát a mikrobiota megakadályozza és elpusztítja a kórokozó baktériumok szaporodását, ellentétben a gyógyszeres kezeléssel, amely elpusztítja mind a kórokozót, mind a bélvédő gátat.

A gyomor-bél traktusban számos olyan sejt található, amelyek szerepet játszanak a test védelmében (limfociták, makrofágok, dendritikus sejtek stb.), Amelyeket a mikrobiota stimulál az eubiosis állapotában, hogy ne csak az emésztőrendszert, hanem a légzőrendszert is megvédjék a külső agressziótól, ill. bőr-.

A bélbaktériumok másik fontos funkciója a tápanyag, amely lehetővé teszi a B2-vitamin (Bacillus subtilis Escherichia coli), a B12-vitamin (Lactobacillus reuteri CRL1098), folátok (Bifidobacterium bifidum, Bifidocaterium longum subsp. Infantis), Es vitaminichi szintézisét ), valamint a B6-vitamin és a PP (Streptococcus thermophilus ST5, Lactobacillus helveticus R0052, Bifidobacterium longum R0175), nélkülözhetetlen szerepet játszik a homeosztázisban (10) .

A bél mikrobiota funkciói a következők:

Az anyagcsere funkciók a mikrobiota azon képességére utalnak, hogy a baktériumok erjedése eredményeként metabolitokat termeljen. A tevékenységért felelős fő baktériumok a Bacteroide, Bifidobacterium, Roseburia, Enterocateriacare és Fecalibacterium (11) .

A bélmikrobiom metabolikus kapacitását a következő szabályozási mechanizmusok emelik ki: a bél pH-ja, az oxigén gradiensek, az étrendi komponensek átalakítása használható termékekké, a mérgező anyagok eltávolítása és a széklettermelés. A vastagbél egészében a pH a proximális vastagbélben lévő savas és a disztális vastagbél semleges értékei között változik.

A baktériumok savas pH-val szembeni ellenálló képességét illetően a vizsgálatok azt mutatják, hogy a Firmicutes ellenállóbb, mint a Bacteroides. In vitro modellben a bél mikrobiota dinamikájának és összetételének aktivitásában bekövetkezett változást figyelték meg 5,5 és 6,5 közötti pH-n (12). .

Az oxigén egy másik tényező, amely befolyásolja a mikrobiom térbeli eloszlását, mivel a legtöbb elem anaerob, növekedése korlátozott. Az étrendi komponensek mikrobiota által felszívódó végső komponensekké történő átalakításával a pH megváltozik.

Az emésztési folyamat utolsó fázisa magában foglalja a széklet tömegének kialakulását, ami csökkenti a béltranzit idejét, és magában foglalja az emberi test egészségét befolyásoló toxikus anyagok egy részét (13 Ezen a szinten a bélmikrobiota szerepe bizonyos poliszacharidok és a keményítő emésztése, a poliszacharidok monoszacharidokká alakítása, a fehérjereceptorokhoz kötődő rövid láncú zsírsavak (SCFA) aktiválása, az YY-peptid indukálása.

A mikrobiota szerkezeti funkcióit a következő baktériumok jelenléte emelte ki: A Bacteroides thetaiotaomicronnak szerepe van a bélben található hámbolyhok deszmoszómáinak fenntartásában (14); A Lactobacillus rhamnosus GG oldható fehérjék termelésével játszik szerepet a hámsejtek apoptózisának megakadályozásában (15); Az Akkermansia muciniphilia szerepet játszik az endotoxémia csökkentésében a bioaktív lipidszint növelésével (16) .

A bélmikrobiom védő aktivitása különösen a kórokozók elleni küzdelemre utal, a behatolókat inaktiválni képes anyagok előállításával, a bél pH-változásának megváltoztatásával és a bél nyálkahártyájának integritásának fenntartásával (17). A bélgát fő védelmi vonala a nyirokszövet (MALT).

A bél mikrobiota összes funkciójának megnyilvánulásában fontos szempont az eubiosis állapota, pontosabban az egyén mikrobiomját alkotó mikroorganizmusok összetétele és száma közötti állandó egyensúly.

A bél mikrobioma és az agy közötti kölcsönhatás (bél-agy tengely)

Az európai MyNewGut projektben részt vevő kutatók klinikai vizsgálatai feltárták olyan törzsek és baktériumfajok jelenlétét, amelyek ígéretesnek tűnnek az elhízás, az anyagcserezavarok és a hangulatváltozások elleni küzdelemben. A preklinikai eredmények megmutatták a Bacteroides uniformis CECT 7771 baktérium törzs hatékonyságát az elhízás immunrendszeri és metabolikus diszfunkcióival szemben. A teszt eredményei a szérum triglicerid szint, a glükóz intolerancia és a testtömeg csökkenését mutatták (18). .

A multidiszciplináris munkacsoport másik jelentős megállapítása egy olyan Bifidobacterium longum baktériumtípus azonosítása volt, amely pozitív hatással volt a kortizol felszabadulására, az alvás minőségére és az észlelt stresszre. A munkacsoport hipotézise az ilyen típusú baktériumok jövőbeli új generációs probiotikumokká történő átalakításának lehetőségére vonatkozik, amelyeket metabolikus kórképek, például elhízás vagy stresszel kapcsolatos problémák és hangulatváltozások, például depresszió kezelésében alkalmaznak (19 .

A klasszikus elméletek kimutatták, hogy az életmód a hipotalamusz-hipofízis-mellékvese tengelyen keresztül befolyásolja az agyat. A klinikai tapasztalatok azt mutatják, hogy az ezen a szinten krónikus stressz vagy genetikai sérülékenység által okozott rendellenességek mentális egészségügyi rendellenességeket okozhatnak, amit a szérum gyulladásos citokinek fokozódása mutat be.

A mikrobiom által képviselt ökoszisztéma elemzésén alapuló új elméletek kiemelik a bél egészsége, az eubiosis és az idegrendszer egészségének kölcsönös függőségét. Az utolsó konferencia, amely a MyNewGut kutatócsoportok vezetésével lezárta a mikrobiom hatásának ötéves kutatását, számos longitudinális tanulmányt mutatott be, amelyek rávilágítottak az egészségtelen ételfogyasztás és a mentális egészség közötti egyértelmű kapcsolatra.

E tanulmányok egyike, amelyet 6,2 év alatt végeztek 8964 spanyol résztvevőn, arra a következtetésre jutott, hogy a gyorsétterem vagy péksütemény növeli a depresszió kockázatát (21). A bizonyítékok a bél mikrobiotáján bekövetkezett kísérleti változások indukciója, valamint a pre- és probiotikumok agyi működésre és neuropszichiátriai diszfunkcióra gyakorolt hatásán alapultak.

Az Oxfordi Egyetem Pszichológiai Tanszékén egy másik kísérleti tanulmány, amelyet Johnson és Foster végzett 2018-ban, a bél, a baktériumflóra és az agy közötti kapcsolatokra összpontosított (22). Ez a kísérlet azon a hipotézisen alapult, hogy a bél mikrobiomját alkotó mikroorganizmusok képesek-e a gazdaszervezet viselkedését manipulálni. Ebben az esetben az emberi viselkedés a mikrobiota manipulációjának eredménye lenne, így a mikroorganizmusokban bekövetkező bármilyen változás hatással lesz a neuroenterikus rendszerre az enterális és az idegrendszer közötti kommunikáció révén (22). Pontosabban, a bélflóra képes módosítani a bélmozgást a bakteriális fermentáció eredményeként létrejövő metabolitokon keresztül, amelyek később befolyásolják a vagoton ideg és a kapcsolódó idegsejtek révén a szerotonin termelését (24) .

Más tanulmányok kiegészítik ezt a hipotézist, és kiemelik a bél mikrobiota szerepét a szerotonin prekurzor, a triptofán metabolizmusában, amely átlépi a vér-agy gátat és fokozza a szerotonin szekrécióját a központi idegrendszerben (25) .

Amellett, hogy megváltoztatja az egyéni viselkedést a mikrobiota-bél-agy tengelyen keresztül, a mikrobiom közvetlenül az immunrendszerre hat, csökkentve a gyulladásos reakciókat a szervezetben. Ezt 2017-ben egy kutatócsoport (26) emelte ki, akik laboratóriumi egereken végeztek kísérletet, amelybe irritábilis bél szindrómában szenvedő állatok székletét vitték át. Az eredmény aggódó viselkedés volt, amikor immunválasz lépett fel. A szorongás és a depresszió megoldásaként a kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy a laktobacillusok és a bifidobaktériumok baktériumfajai jótékony hatással vannak, csökkentik a tüneteket (27). Kísérleti laboratóriumi vizsgálatok kimutatták, hogy a laktobacillusok hogyan segítették elő a szociális interakciókat egy stresszes egércsoportban. Ezt a baktériumok beavatkozása tette lehetővé az oxitocin termelésében (28) .

Mindezek a tanulmányok napvilágra hozzák és tisztázzák azt a kérdést, amely egészen a közelmúltig kérdéses volt, nevezetesen azt, hogy a mikrobiom hogyan képes befolyásolni az emberi test teljes működését. A neurotranszmitterek és az immunrendszer révén a mikrobiota befolyásolja a gazdaszervezet viselkedését, és a bél mikroorganizmusainak típusában vagy számában bekövetkező bármilyen változás, kórokozó szennyeződés vagy hosszú távú antibiotikum-fogyasztás révén, a viselkedés és a funkció változásával jár. agyi bénulás (29-31) .

A mikrobióm az utóbbi években megfigyelõ és kísérleti tanulmányok révén vált a tudományos evolúció lehetõvé, amely fordulópont számos orvosi állapot megoldásában, például szorongás, depresszió, Alzheimer-kór, elhízás és anyagcsere-problémák.

A szakértők ajánlásai szerint az étrend tűnik a legésszerűbb beavatkozásnak a krónikus kórképek megelőzésében, azáltal, hogy fenntartják az egyensúlyt a bél mikrobiális populációja között, pontosabban fenntartva az eubiosis állapotát.

A MyNewGut konzorcium szakembereinek ajánlásai nemcsak a gazdaszervezetnek tekintett emberi test táplálkozási igényeit veszik figyelembe, hanem a bél mikrobiomjának szükségleteit is. A homeosztázis fenntartása érdekében a szakértők hangsúlyozták annak fontosságát, hogy csökkentse a megnövekedett mennyiségű zsír- és fehérjebevitelt, és az étrendet gazdagítsák étkezési rostokkal, a bél mikrobiota fő "üzemanyagával".

Összeférhetetlenség: A szerzők nem jelentenek összeférhetetlenséget.