MIKROBIOTA: KOOSTUMUS, TOIMINNOT JA SIJAINTI - BIOLOGIA - 2025

Ihmisen normaali mikrobioota on joukko mikro-organismeja, jotka asuvat kehossa tavanomaisella tavalla aiheuttamatta mitään tautia. Nykyään termiä bakteerifloora pidetään sopimattomana.

Taksonomisesti mikrobiota koostuu hyvin monimuotoisista organismeista, bakteereista, archaeasta ja eukaryooteista viruksiin. Mikrobiyhteisöt vaihtelevat huomattavasti kehon eri alueilla. Toisin sanoen, suussa olevien mikrobien koostumus ei vastaa suolistossa esiintyvää.

Lähde: pixabay.com

Kun ajattelemme bakteereista - ja yleensä mikro-organismeista -, meillä on taipumus herättää pejoratiivisia tunteita näiden kokonaisuuksien esiintymisestä kehossa. Vaikka on totta, että eri bakteerit aiheuttavat vakavia sairauksia, tämän käsityksen yleistäminen ei ole oikea.

Kehomme mikro-organismit ovat välttämättömiä ja ne muodostavat keskinäisiä ja komsomisia suhteita organismiimme. Mikrobioottamme vaikuttaa merkittävästi fysiologiamme - sekä suoraan että epäsuorasti -, vaikuttaa osaltaan aineenvaihduntatoimintoihin, suojaa meitä taudinaiheuttajilta, kouluttaa immuunijärjestelmää muun muassa.

Eri tekijät vaikuttavat ihmisen mikrobiotan koostumukseen. Näkyvimpiä ovat ruokavalio - sekä imeväisillä että aikuisilla - muun muassa syntymätapa, antibioottien käyttö, tietyt sairaudet, isännän genotyyppi.

Tällä hetkellä on olemassa joukko uusia molekyylimenetelmiä, jotka mahdollistavat mikrobioton karakterisoinnin edistyneillä ja nopeilla sekvensointitekniikoilla. Laajimmin käytetty on geeni, joka koodaa 16S-ribosomaalista RNA: ta ja jota verrataan tietokantaan.

Mikä on mikrobiota?

Mikrobiota määritellään määritellyssä ympäristössä olevien mikro-organismien kokoonpanoksi. Tässä tapauksessa ihmiskehoon liittyvät mikro-organismit. Termin ehdottivat Lederberg ja McCray, jotka korostivat näiden biologisten kokonaisuuksien vaikutuksia ja hyötyjä ihmisen terveydelle.

On olemassa hyvin samanlainen termi: mikrobiomi. Kirjallisuudessa mikrobiome ja mikrobiota ovat usein vaihdettavia käsitteitä. Jos haluamme kuitenkin olla tarkkoja, mikrobiome on luettelo mikrobista yhdessä niiden geenien kanssa.

Liittyvä termi on bakteeri "kasvisto", mikrofloora tai suolistofloora. Molempia käytettiin useita vuosikymmeniä ja ne olivat erityisen merkityksellisiä lääketieteellisessä ja tieteellisessä kirjallisuudessa.

Tämä vuodelta 1900 peräisin oleva termi ei ole sopiva, koska kasvisto on termi, joka on johdettu latinalaisesta kukasta, joka liittyy tietyllä alueella asuviin kasveihin. Ja koska ei viitata ihmiskehossa asuviin mikrolannoitteisiin, termi on hylättävä ja korvattava mikrobiotalla tai tapauksen mukaan mikrobiomilla.

Normaalin mikrobioton koostumus

Määrä

Mikrobiota koostuu useista mikro-organismeista, jotka asuttavat jokaisen ihmisen kehoa. Näitä symbioottisia organismeja, jotka sijaitsevat pääosin maha-suolikanavassa, on numeerisesti 10 - 100 triljoonaa (isäntäsolujen lukumäärää enemmän).

Mikrobion koostumukseen vaikuttavat tekijät

Mikrobiota alkaa muodostua vauvan syntymästä, jolloin sen vartalo edustaa uutta ympäristöä mikrobien kolonisaatiolle. Tämä kolonisaatio on riippuvainen syntymästä - toisin sanoen luonnollisesta synnytyksestä tai keisarileikkauksesta (jälkimmäinen vaikuttaa merkittävästi mikrobiotaan).

Kun imeväinen kasvaa ja kehittyy, mikrobiootin monimuotoisuus kasvaa lineaarisesti ensimmäisistä kolonisaattoreista riippuen. Tämä muuttuu riippuen monista tekijöistä, kuten rintamaidon ruokinnasta, tiettyjen ruokien kulutuksesta, sairauksien kehittymisestä.

Nykyisen tutkimuksen mukaan ruokavalio on tärkein tekijä, joka auttaa määrittämään jokaisessa yksilössä esiintyvän mikrobiotyypin.

Taksonomia

Taksonomisesti nämä mikro-organismit kuuluvat kolmeen elämänalueeseen: eukaryootit, bakteerit ja archaea.

Näiden organismien identiteetti vaihtelee suuresti yksilöiden, yksilön kehon ja maantieteellisen alueen välillä. Seuraavassa osassa kuvaillaan yksityiskohtaisemmin kunkin kehon alueen tyypillisen mikrobioton taksonominen identiteetti.

Joten olemmeko todella ihmisiä?

Nyt kun tiedämme kehossa asuvien organismien valtavan monimuotoisuuden, meidän on kysyttävä itseltämme, keitä me olemme ja voimmeko todella pitää itseämme yksilöinä.

Riittävämpi näkemys on pitää itseämme superorganisminä tai holobiontina, koska koostuu 90%: sta mikrobisoluista ja 99%: n geeneistä mikrobista.

Missä se sijaitsee?

Kehomme on rikas kokoelma mikro-organismeja, joissa jokainen rakenne tarjoaa potentiaalisen kapean niiden kehitykseen. Nämä keskinäiset suhteet ovat yleensä paikkakohtaisia, jolloin tietty joukko mikro-organismeja muodostaa pesäkkeitä kehon tietyille alueille. Tärkeimmät alueet ovat:

Suolen mikrobiota

Ihmiskehon tarjoamissa kapeissa ei ole epäilystäkään siitä, että parhaiten tutkittu - sen mikrobiotason suhteen - on maha-suolikanava.

Aikuisen yksilön suolistossa on tuhansia lajeja, joita hallitsevat phyla Bacteroidetes, Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria ja Verrucomicrobia.

Tämä kolonisaatio vaihtelee ruuansulatuksessa. Lactobacillaceae-, Erysiopelotrichaceae- ja Enterobacteriaceae-proteiinit ovat pääosin ohutsuolessa, runsaasti suvussa Bacteroides spp., Clostridium spp., Bifidobacterium spp.

Paksusuolessa yleisimmät asukkaat ovat Bacteroideceae, Prevotellaceae, Rikenellaceae, Lachnospiraceae ja Ruminococcaceae.

Tämä ero suoliston bakteerien perheessä heijastaa koko suolistossa esiintyviä fysiologisia eroja.

Ohutsuolessa bakteerien kasvua rajoittaa happipitoisuus, antimikrobisten peptidien läsnäolo ja pH-arvot, kun taas paksusuolessa bakteerikuormitus on suurempi.

Lisäksi ohutsuolessa on bakteerirajoitus, jotta vältetään kilpailu ravintoaineiden imeytymisestä mikro-organismien ja isännän välillä.

Ulosteissa pääasiassa havaitut kuuluvat bakteeridomeeniin, vaikka on myös edustavia archaeaa (Methanobacteriales -järjestys) ja eukaryootteja (Saccharomycetales -järjestys).

Oraalinen mikrobiota

Suunontelo ja vierekkäiset pidennykset edustavat sopivia koteloalueita tietyntyyppisille mikro-organismeille, mukaan lukien hampaan pinta, kielen pinta ja muut keratinisoidut ja keratinisoimattomat rakenteet.

Suuontelon peruskomponentti on sylki. Yhdessä millilitrassa tätä nestettä voimme löytää jopa 100 miljoonaa bakteerisolua. Näistä noin 300 lajia on tunnistettu, kun taas toiselle 360: lle ei ole annettu erityistä taksonomista identiteettiä.

Suunonteloa hallitseva turvapaikka on Firmicutes, jota seuraavat proteobakteerit, Bacteroides, Actinobacteria, Spirochaetes ja Fusobacteria.

Archaea monimuotoisuuden suhteen Methanobrevibacter-suku on eristetty useita kertoja suuontelosta.

Tutkimukset paljastavat, että archaea esiintyy parodontaalisten sairauksien kehittymisessä. Siksi näiden organismien rooli vierassuhteiden luomisessa vieraisiin ei ole vielä selvä.

Suun ontelossa hallitseva sieni kuuluu Candida-sukuun. Kuten archaea-lajit, ne ovat olleet yhteydessä monien sairauksien kehittymiseen. Muita ontelossa olevia yleisiä suvustoja ovat: Cladosporium, Aureobasidium, Saccharomycetales, Aspergillus ja Fusarium.

Lopuksi, yleisimmät virukset suussa ovat herpesvirukset. Arvioiden mukaan 90% väestöstä omistaa heidät.

Urogenitaalinen mikrobiota

Naisen urogenitaalinen kanava

Emättimen sisäpuolella olevat mikrobit ovat hienossa ja tasapainoisessa yhdistymisessä, joka suojelee keskinäistä tyyppiä ja suojaa isäntään ja vaihtavat ravintoaineita vastineeksi niiden kasvuun sopivasta hapettomasta ympäristöstä.

Lisääntymisikäisillä naisilla emätin sisältää merkittäviä määriä maitohappoa ja muita mikrobilääkkeitä, jotka rajoittavat mikrobion kasvua. Tämä ympäristö ylläpidetään maitohappoa tuottavien bakteerien, erityisesti Lactobacillus spp.

Itse asiassa tähän sukuun kuuluvia bakteereja on pidetty vuodesta 1892 lähtien välttämättöminä asukkaiina emättimen terveydelle.

Lactobacilluksen lisäksi emättimelle on tunnusomaista suvun mikro-organismien läsnäolo: Staphylococcus, Ureaplasma, Corynebacterium, Streptococcus, Peptostreptococcus, Gardnerella, Bacteroides, Mycoplasma, Enterococcus, Escherichia, Veillonella, Bif.

Naisten vanhetessa ja hormonitasot vaihtelevat, mikrobiota muuttuu.

Mies urogenitaalinen alue

Naisten urogenitaaliseen osaan verrattuna, uroksen mikrobioota on tutkittu vähän, eikä sitä tunneta niin yksityiskohtaisesti.

Jotkut sukussa ilmoitetuista suvuista sisältävät muun muassa Staphylococus epidermidis, Corynebacterium spp., Lactobacillus spp.

Keuhkojen mikrobiota

Keuhkot ovat olleet elimiä, jotka ovat kiinnostuneita heidän mikrobiston tutkimisesta. Aiheesta on kuitenkin hyvin rajallisia tutkimuksia - mukana on vaikea ottaa näytteitä. Vaikka aiemmin niitä pidettiin steriileinä alueina, nykyään tätä näkemystä on muutettu.

Streptococcus-suvun esiintyminen on havaittu, ja joissakin näytteissä Haemophilus, Rothia, Prevotella, Veillonella ja Fusobacterium.

Ihon mikrobiota

Ihmisen suurin elin on iho, joka on peitetty monimuotoisilla mikro-organismeilla ja jonka ne kolonisoivat syntymästä alkaen.

Noin 200 bakteerisukua on tunnistettu, joita pidetään ihon asukkaiina. Suurin osa näistä lajeista kuuluu kolmeen fylaan, nimittäin: Actinobacteria, Firmicutes ja Proteobacteria.

Ihon mikrobiootin koostumus liittyy läheisesti isännän ihotyyppiin, tapoihin ja genetiikkaan, mikä tekee siitä erittäin vaihtelevan.

Suurin osa mikrobista ravitsee ihon erityksistä, joten ne muodostavat erittäin läheiset suhteet.

ominaisuudet

Ruoansulatus ja vitamiinien tuotanto

Mikrobiota täyttää sarjan toimintoja ihmiskehossa, mikä korostaa sen roolia ruoansulatuksen parantamisessa.

Bakteerit, jotka elävät paksusuolen päässä, liittyvät polysakkaridien hajoamiseen, joita ei voida metaboloida tehokkaasti ohutsuolessa, mikä lisää ravintoaineiden imeytymistä.

On myös osoitettu, että eri bakteerit kykenevät tuottamaan välttämättömiä vitamiineja, jotka isäntä absorboi. Esimerkki tästä on yksi tutkijoista tunnetuimmista organismeista: E. coli.

Kilpailu ja suoja taudinaiheuttajia vastaan

Kilpailu määritellään antagonistiseksi vuorovaikutukseksi, johon osallistuu kaksi tai useampi laji, jotka kilpailevat yhteisestä resurssista.

Kehossamme satamattomien haitallisten mikro-organismien kirjo kilpailee jatkuvasti taudinaiheuttajien kanssa ja useimmissa tapauksissa ne onnistuvat syrjäyttämään ne - ansiosta ekologiassa tunnetaan kilpailun syrjäytymisen periaatteena.

Niiden uskotaan muodostavan ensimmäisen puolustuslinjan näiden potentiaalisten patogeenien tartuntoja vastaan.

Kuinka mikrobiotaa tutkitaan?

Mikrobioototutkimus juontaa juurensa Antonie van Leewenhoekin aikoihin, vuoden 1680 alussa. Tämä tutkija tutki vertailevalla tavalla suu-alueen ja ulosteiden asuttamia erilaisia ​​mikro-organismeja ja toi esiin merkittävät erot molemmilla alueilla.

Erot ylittivät kehon alueen, koska tämä tutkija sisälsi kokeellisessa suunnittelussaan myös vertailut terveiden ja sairaiden välillä. Tällä tavalla hän onnistui osoittamaan mikro-organismien merkityksen ihmisten terveydelle.

Aikaisemmin mikrobiotutkimus sisälsi ajan ja energian sijoittamisen monien kasvien tuottamiseen.

Tällä hetkellä tämä menetelmä on korvattu molekyylimenetelmällä, joka mahdollistaa mikro-organismien geneettisten sekvenssien analysoinnin (yleensä käytetty molekyylimarkkeri on 16S- ja 18S-ribosomaalisen RNA: n geeni).

Analysoimalla näitä sekvenssejä, taksonit (eukaryootit, bakteerit tai archaea) voidaan osoittaa eri taksonomisille tasoille, kunnes saavutamme lajin.

Termiä metagenomiikka käytettiin alun perin kokonais-DNA: n karakterisointiin, ja nykyään sitä käytetään tarkemmin viitaamaan geneettisten markkereiden, kuten 16S ribosomaalisen DNA-geenin, tutkimukseen.

Mitä tapahtuu, kun epätasapainoa esiintyy mikrobiotassa?

Vaikka kaikista ihmiskehossa asuvista organismeista ei ole selkeää ja tarkkaa rajaa, tiedetään, että niiden runsauden ja koostumuksen muutos vaikuttaa terveyteen ruoansulatushäiriöistä ahdistuneen käyttäytymisen kehitykseen.

Tällä hetkellä hoidetaan terveellisen mikrobiootan palauttamiseen keskittyviä hoitoja potilailla, jotka kärsivät joistakin häiriöistä.

Viitteet

1. Donaldson, GP, Lee, SM, ja Mazmanian, SK (2016). Bakteerin mikrobiotan suoliston biogeografia. Luontoarvostelut. Mikrobiologia, 14 (1), 20–32.
2. Lloyd-Price, J., Abu-Ali, G., ja Huttenhower, C. (2016). Terve ihmisen mikrobiome. Genomilääke, 8 (1), 51.
3. Marchesi, JR (toim.). (2014). Ihmisen mikrobiota ja mikrobiome. CABI.
4. Marchesi, JR, ja Ravel, J. (2015). Mikrobiomitutkimuksen sanasto: ehdotus. Microbiome, 3, 31.
5. Mimee, M., Citorik, RJ, ja Lu, TK (2016). Mikrobiomiterapeutit - edistysaskeleet ja haasteet. Pitkälle edenneet lääketoimituskatsaukset, 105 (Pt A), 44–54.
6. Mohajeri, MH, Brummer, R., Rastall, RA, Weersma, RK, Harmsen, H., Faas, M., ja Eggersdorfer, M. (2018). Mikrobiomin rooli ihmisten terveydessä: perustiedestä kliinisiin sovelluksiin. Eurooppalainen ravitsemuspäiväkirja, 57 (Suppl 1), 1–14.
7. Thursby, E., & Juge, N. (2017). Johdanto ihmisen suoliston mikrobiotaan. Biochemical Journal, 474 (11), 1823–1836.
8. Ursell, LK, Metcalf, JL, Parfrey, LW, & Knight, R. (2012). Ihmisen mikrobiomin määritteleminen. Ravitsemusarvostelut, 70 tarvike 1 (tarvike 1), S38 - S44.