A bélflóra összetétele és funkciói - Galenus Magazine
Dr. Claudia Mihaela Vasiliu, gasztroenterológiai szakember,
Panciu Városi Kórház,
Regina Maria Klinika, Bukarest
A legújabb tanulmányok kiemelik a bélflóra kulcsfontosságú szerepét nemcsak az emésztés, hanem az anyagcsere szempontjából is. Úgy tűnik, hogy a mikrobiota számos betegségben vesz részt, az elhízástól a fekélyes vastagbélgyulladásig, így a mikrobiota funkcióinak jobb megismerése új terápiás lehetőségeket tárhat fel.
Kulcsszavak: bélflóra, mikrobiota, mikrobioma
A legújabb tanulmányok hangsúlyozták a bélflóra kulcsfontosságú szerepét, nemcsak az emésztést érintő kérdésekben, hanem az anyagcserében is. Úgy tűnik, hogy a mikrobiota számos betegségben vesz részt, az elhízástól a fekélyes vastagbélgyulladásig, így a mikrobiota funkcióinak megértése új terápiás lehetőségeket tárhat fel.
Kulcsszavak: bélflóra, mikrobiota, mikrobiom
Meghatározás
A bélflóra vagy a gyomor-bél mikrobiota egy összetett mikroorganizmus-közösség, amely emberek [1] és állatok emésztőrendszerében él. Az emberi bélflóra tartalmazza a legtöbb baktériumot a test más területeihez képest. A bélflóra 2 éves kor körül teljesen kifejlődik [2], a hám és a nyálkahártya gátja mellett, utóbbi kettő toleráns, sőt támogatja a mikrobiotát, amely gátként szolgál a kórokozókkal szemben [4,5]. A mikroorganizmusok előnyösek a gazda számára azáltal, hogy energiaszubsztrátumokat, például növényi rostokat fermentálnak az étrendben, és metabolikus végtermékekkel, például propionáttal és acetáttal képezik ki az immunrendszert [3].
A bélbaktériumok a B- és K-vitamin szintézisében, valamint az epesavak, a szterinek és a xenobiotikumok anyagcseréjében játszott szerepükben is hasznosak [2]. A rövid láncú zsírsavak és a bélflóra hatására keletkező egyéb anyagok hormonként hatnak, maga a bélflóra endokrin szervként viselkedik [7]; kimutatták, hogy a flórabetegség felelős a gyulladásos és autoimmun betegségek kialakulásáért [1,6].
A mikrobiota megakadályozza a káros baktériumfajok szaporodását a bélben [4], hozzájárul a bél fejlődéséhez és olyan hormonokat termel, amelyek beavatkoznak a zsírok testben történő tárolásának stimulálásába [2]. A mikrobiota (vagy annak genomja) és a mikrobiom súlyos változása és egyensúlyhiánya elhízással jár [9]. Bizonyos körülmények között a bélflóra egyes fajai beteggé tehetik a gazdaszervezetet, fertőzéseket okozva vagy növelve a gazdarák kockázatát [7,12].
A bélflóra összetétele
a) az emésztőrendszer szegmensétől függően
A bél mikrobiota összetétele az egész életen át változik, ezt befolyásolják az étrend, de az egészség változása is [3,7]. Ez az összetétel az emésztőrendszer szegmensétől függően is változik. A gyomorban és a vékonybélben kevés baktériumfaj található [1,3]. A savas gyomorkörnyezet miatt a legtöbb mikroorganizmus nem tud életben maradni. A gyomrot kolonizáló fő baktériumfajok a Streptococcus, a Staphylococcus, a Lactobacillus, a Peptostreptococcus és az élesztő bizonyos típusai [2] .
A vékonybél csak nyomokban tartalmaz mikroorganizmusokat, mert a gyomor közelében helyezkedik el. Az ezen a szinten elsősorban baktériumok a kokkok és a gram-pozitív bacillák [2]. A disztális vékonybélben azonban az alkáli környezet lehetővé teszi a gram-negatív baktériumok, például az Enterobacteriaceae létezését [3]. A vékonybél flórája támogatja funkcióit, szabályozási jeleket adva lehetővé teszi fejlődését.
A vastagbél szintjén találjuk az emberi test leggazdagabb mikrobiális ökoszisztémáját, gramm béltartalom grammig legfeljebb 10 sejtet tartalmazhat [12], és 300–1000 különböző baktériumfaj van [1,2]. A vastagbélflóra körülbelül 99% -át 30-40 faj képviseli [7], a Faecalibacterium prausnitzii a leggyakoribb faj az egészséges felnőtteknél [3]. A bélbaktériumok a széklet tömegének 60% -át teszik ki [2].
Néhány példa a vastagbélben gyakran előforduló baktériumokra: Klebsiella sp.: 40-80%, Clostridium perfrigens: 25-35%, Bifidobacterium bifidum: 30-70%, Lactobacillus: 20-60%, Enterococcus faecalis: 100%, Peptococcus, Peptostretococcus, Staphylococcus aureus: 30-50%, Enterobacter sp.: 40-80%, Bacteroides fragilis.
Bár a gombák, a vírusok (bakteriofágok) és az archeák a bélflóra részét képezik, aktivitásukról keveset tudni [1]. A vastagbél és a széklet mikrobiota 99% -át szigorúan anaerob baktériumok alkotják, mint például a Bacteroides és a Bifidobacterium [3]. Azokat a tényezőket, amelyek megbontják ezt a mikrobiális populációt, az antibiotikumok, a stressz és a paraziták képviselik [2]. Még akkor is, ha a mikrobiota 99% -a anaerob, az ellenőrzés során nagy az aerob baktériumok sűrűsége [2]. Becslések szerint a bélflóra százszor több gént tartalmaz, mint az emberi genom [12]. A mikrobiális populációk egyénenként változnak [5,12].
b) a baktériumok típusától függően
Az emberi bél négy domináns baktériumcsoportja a Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria és Proteobacterium [2]. A legtöbb baktérium a Bacteroides, Clostridium, Faecalibacterium [7,3], Eubacterium, Ruminococcus, Peptococcus, Peptostreptococcus és Bifidobacterium nemzetségbe tartozik. Más nemzetségek, például Escherichia és Lactobacillus vannak jelen, de kisebb számban [7]. A Bacteroides nemzetség a bélben lévő baktériumok körülbelül 30% -át teszi ki, ami arra utal, hogy fontos szerepet játszana az emberi test számára [3].
A belekben felfedezett gomba nemzetségeket Candida, Saccharomyces, Aspergillus, Penicillium, Rhodotorula, Trametes, Pleospora, Sclerotinia, Bullera és Galactomyces képviselik [1,2]. A rodotorulát általában gyulladásos bélbetegségben szenvedő betegeknél, a Candida-t pedig hepatitiszben és májcirrózisban szenvedőknél észlelik B-vírussal [1]. Az archeához hasonló organizmusok fontosak a bakteriális fermentációs termékek metabolizmusában. A bélflóra vizsgálatát nukleinsavak kivonására használják baktériumok mintáiból a székletből, különösen a 16S rRNS génszekvenciákból.
c) kortól függően
A székletmintákban a mikrobiota összetételének változatossága felnőtteknél szignifikánsan magasabb, mint gyermekeknél [3]. A felnőtt mikrobiomában nagy az enzimek előfordulása az arginin, a glutamát, az aszpartát és a lizin fermentációjában és metabolizmusában. Ezzel szemben a csecsemő mikrobiomjában a domináns enzimek azok, amelyek részt vesznek a cisztein metabolizmusában és a fermentációs folyamatokban [5].
Tanulmányok kimutatták az összefüggést a mikrobiota és a tápanyagbevitel különböző baktériumnemzetségei között. A mikroflóra főleg három enterotípusból áll: Prevotella, Bacteroides és Ruminococcus. Az egyes mikrobaközösségek koncentrációja és az étrend között összefüggést figyeltek meg. Például a Prevotella az egyszerű szénhidrátok és cukrok fogyasztásához kapcsolódik, míg a Bacteroides - fehérjével, aminosavakkal és telített zsírokkal. A mucint lebontó speciális baktériumok a szénhidrátok gazdaszervezetből történő kiválasztásával maradnak életben [3]. Az étrendtől függően egy bizonyos enterotípus fog dominálni [2].
Az alultáplált gyermekeknek az egészségesekhez képest kevésbé változatos a bélflóra, és a tápanyaghiány miatti mikrobiómában bekövetkező változások az alultápláltság okai lehetnek [5,3]. Az alultáplált gyermekeknél potenciálisan patogén flóra van, valamint több élesztő van a szájban és a torokban.
d) a beteg földrajzi eredetétől függően
A mikrobiom összetétele a betegek földrajzi eredetétől is függ. A Prevotella tartalmának, az ureáz gén és a glutamát szintézisét és lebomlását kódoló gének, valamint az aminosav lebontásban vagy a vitamin bioszintézisében szerepet játszó egyéb enzimek tömegének eltérései jelentős különbségeket mutattak az Egyesült Államokban, Malawiban és az amerikai bennszülöttek között. [7].
Például az amerikai populációban reprezentatív százalékban vannak olyan enzimek, amelyek lebontják a glutamint, valamint olyan enzimek, amelyek részt vesznek a vitaminok és liponsav bioszintézisében a mikrobiotában; A malawi és az indián populációkban magasabb az enzimek aránya a glutamát szintézisében, valamint az alfa-amiláz túlreprezentált. Mivel az Egyesült Államokban az emberek magasabb zsírtartalmú étrendet fogyasztanak, az étrend valószínűleg a bélbaktériumok összetételének fő meghatározója [3].
Néhány tanulmány kimutatta az európai gyermekek mikrobiotájának különbségeit az afrikai vidéki mikrobákban. Az afrikai gyermekek étrendje állati fehérjékben és zsírokban szegény, de növényi fehérjékben és poliszacharidokban gazdag, a bélflóra a Bacteroidetes, míg az európai gyermekek mikrobiotájában a Firmicutes nemzetség dominál, és a biodiverzitás jelentős csökkenését mutatja. Az afrikai populációk eltérő összetétele és megnövekedett biológiai sokfélesége hozzájárul a növényi poliszacharidok emésztéséhez és a nem fertőző vastagbélbetegségek előfordulásának csökkenéséhez.
A bélrendszer kolonizációja
A magzat gyomor-bél traktusa steril, bár mikrobiális kolonizáció is előfordulhat, amit egy tanulmány bizonyít, amelyben a Lactobacillus és a Bifidobacterium fajok voltak jelen placenta biopsziákban [2,4]. A születés alatt és közvetlenül azután az anya és a környezet baktériumai gyarmatosítják a baba belét [5]. A kezdeti baktériumpopulációk általában fakultatívan anaerob organizmusok, amelyek csökkentik a bél oxigénkoncentrációját, és így kizárólag anaerob baktériumok, például Bacteroides, Actinobacteria és Firmicutes számára teszik lehetővé a bél gyarmatosítását és ezen a szinten való növekedést [7].
A szoptatott csecsemők flórájában a bifidobaktériumok dominálnak, ami valószínűleg az anyatej tartalmának köszönhető e baktériumok növekedési faktoraiban és a prebiotikumokban. A szoptatott csecsemők mikrobiotája nagyobb változatossággal rendelkezik, nagyobb az Enterobacteriaceae, az enterococcus, a bifidobaktérium, a Bacteroides és a clostridia koncentrációja [2].