МИКРОБИОТА: СЪСТАВ, ФУНКЦИИ И КЪДЕ СЕ НАМИРА - БИОЛОГИЯ - 2025

В нормалната микрофлора на хора е набор от микроорганизми, които обитават тялото по стандартния начин, без да причини заболяване. Днес терминът бактериална флора се счита за неподходящ.

Таксономически микробиотата е съставена от много разнообразни организми, от бактерии, археи и еукариоти до вируси. Микробните общности варират значително в различни области на тялото. С други думи, съставът на микробите в устата не съответства на този, намиращ се в червата.

Източник: pixabay.com

Когато мислим за бактерии - и микроорганизми като цяло - ние сме склонни да предизвикваме пейоративни чувства относно присъствието на тези образувания в нашето тяло. Въпреки че е вярно, че различни бактерии причиняват сериозни заболявания, обобщаването на това схващане не е правилно.

Микроорганизмите в нашите тела са незаменими и установяват взаимни и комерсални връзки с нашия организъм. Нашата микробиота значително влияе върху физиологията ни - пряко и косвено - допринася за редица метаболитни функции, предпазва ни от патогени, обучава имунната система, наред с други функции.

Различни фактори влияят върху състава на човешката микробиота. Сред най-известните са диетата - както при кърмачета, така и при възрастни - начинът на раждане, употребата на антибиотици, определени медицински състояния, генотипът на гостоприемника, наред с други.

Понастоящем има поредица от нови молекулярни методи, които позволяват характеризиране на микробиотата с помощта на модерни и бързи техники за секвениране. Най-широко използваният е генът, който кодира 16S рибозомна РНК и се сравнява с база данни.

Какво представлява микробиотата?

Микробиотата се определя като съвкупност от микроорганизми, присъстващи в определена среда. В този случай микроорганизмите, свързани с човешкото тяло. Терминът беше предложен от Ледерберг и Маккрай, които подчертаха последиците и ползите от тези биологични образувания за човешкото здраве.

Има много подобен термин: микробиома. В литературата микробиома и микробиотата често са взаимозаменяеми понятия. Ако обаче искаме да бъдем точни, микробиомът е каталогът на микробите, заедно с техните гени.

Свързан термин е бактериална "флора", микрофлора или чревна флора. И двете се използват в продължение на няколко десетилетия и са особено актуални в медицинската и научната литература.

Този термин от 1900 г. обаче е неподходящ, тъй като флората е термин, произлизащ от латинското цвете, свързано с растенията, които обитават определен регион. И тъй като не се прави позоваване на множеството микроплантанти, които обитават човешкото тяло, терминът трябва да бъде изоставен и заменен с микробиота, или микробиома според случая.

Състав на нормалната микробиота

номер

Микробиотата се състои от множество микроорганизми, които обитават тялото на всеки човек. В числово изражение има между 10 и 100 трилиона (надвишаващи броя на клетките-гостоприемници) на тези симбиотични организми, които са разположени главно в стомашно-чревния тракт.

Фактори, които влияят върху състава на микробиотата

Микробиотата започва да се образува от раждането на бебето, където тялото му представлява нова среда за колонизация на микробите. Тази колонизация зависи от начина на раждане - тоест естествено раждане или цезарово сечение (последното значително влияе върху микробиотата).

С увеличаването и развитието на кърмачето разнообразието на микробиотата се увеличава линейно, в зависимост от първите колонизатори. Това ще се промени в зависимост от широк спектър от фактори, като хранене с кърма, консумация на определени храни, развитие на заболявания, наред с други.

Настоящите изследвания показват, че диетата е най-важният фактор, който помага да се определи вида на микробиотата, която ще съществува при всеки индивид.

таксономия

Таксономично тези микроорганизми принадлежат към трите области на живота: еукариоти, бактерии и археи.

Идентичността на тези организми е много различна между индивидите, регионите на тялото на индивида и географския район, където той живее. В следващия раздел ще опишем по-подробно таксономичната идентичност на типичната микробиота за всеки регион на тялото.

Значи наистина сме хора?

Сега, знаейки огромното разнообразие от организми, които обитават нашето тяло, трябва да се запитаме кои сме и дали наистина можем да се считаме за индивид.

По-адекватна гледна точка е да се считаме за супераганизъм или холобионт, тъй като ние се състои от 90% микробиални клетки и 99% гени от микроби.

Къде се намира?

Нашето тяло е богат набор от микроорганизми, където всяка структура осигурява потенциална ниша за тяхното развитие. Тези взаимнистични взаимоотношения обикновено са специфични за мястото, където определен набор от микроорганизми образува колонии в определени области на тялото. Най-важните региони са:

Микробиота на червата

В рамките на нишите, осигурени от човешкото тяло, няма съмнение, че най-добре проучен - по отношение на неговата микробиота - е стомашно-чревния тракт.

Хиляди видове се намират в червата на възрастен индивид, доминиран от фила Bacteroidetes, Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria и Verrucomicrobia.

Тази колонизация варира в целия храносмилателен тракт. Lactobacillaceae, Erysiopelotrichaceae и Enterobacteriaceae преобладават в тънките черва, богати на родовете Bacteroides spp., Clostridium spp., Bifidobacterium spp.

В дебелото черво най-често срещаните обитатели са Bacteroideceae, Prevotellaceae, Rikenellaceae, Lachnospiraceae и Ruminococcaceae.

Тази разлика в семейството на бактериите в цялото черво отразява физиологичните различия, които съществуват в цялото черво.

В тънките черва бактериалният растеж е ограничен от концентрацията на кислород, наличието на антимикробни пептиди и рН стойности, докато в дебелото черво бактериалният товар е по-висок.

Освен това в тънките черва има бактериално ограничение, за да се избегне конкуренция за усвояването на хранителни вещества между микроорганизмите и гостоприемника.

В изпражненията основните открити принадлежат към домейна на бактериите, въпреки че има и представители на археи (ред. Метанобактерии) и еукариоти (подред Saccharomycetales.)

Орална микробиота

Устната кухина и съседните разширения представляват подходящи зони за настаняване за определени видове микроорганизми, включително зъбната повърхност, повърхността на езика и други кератинизирани и некаратинизирани структури.

Основен компонент на устната кухина е слюнката. В един милилитър от тази течност можем да открием до 100 милиона бактериални клетки. От тях са идентифицирани около 300 вида, докато други 360 не са получили конкретна таксономична идентичност.

Филумът, който доминира устната кухина, е Firmicutes, следван от протеобактерии, бактероиди, актинобактерии, спирохети и фузобактерии.

По отношение на разнообразието от археи род Methanobrevibacter е изолиран многократно от устната кухина.

Проучванията разкриват, че наличието на археи е свързано с развитието на пародонтални заболявания. По този начин ролята на тези организми в установяването на коменсални връзки с гостите все още не е ясна.

Доминиращата гъбичка в устната кухина принадлежи към род Candida. Подобно на видове археи, те са свързани с развитието на множество заболявания. Други често срещани родове в кухината са: Cladosporium, Aureobasidium, Saccharomycetales, Aspergillus и Fusarium.

И накрая, най-често срещаните вируси в устата са херпесвирусите. Счита се, че 90% от населението ги притежава.

Урогенитална микробиота

Женски урогенитален тракт

Микробите, които обитават вътрешността на влагалището, са във фина и балансирана асоциация от взаимния тип, защитавайки своя гостоприемник и обмен на хранителни вещества, в замяна на аноксична среда, подходяща за растежа им.

При жени в репродуктивна възраст вагината съдържа значителни количества млечна киселина и други антимикробни вещества, които ограничават растежа на микробиотата. Тази среда се поддържа благодарение на наличието на бактерии, произвеждащи млечна киселина, по-специално Lactobacillus spp.

Всъщност бактериите, принадлежащи към този род, се считат от 1892 г. за незаменими обитатели за здравето на влагалището.

В допълнение към Lactobacillus, вагината се характеризира с наличието на микроорганизми от родовете: Staphylococcus, Ureaplasma, Corynebacterium, Streptococcus, Peptostreptococcus, Gardnerella, Bacteroides, Mycoplasma, Enterococcus, Escherichia, Veillonella, Бифидобанда, Бифидобаида

Докато жените остаряват и хормоналните нива се колебаят, микробиотата се променя.

Мъжки урогенитален тракт

В сравнение с женския урогенитален тракт, мъжката микробиота е малко проучена и не е известна с толкова подробности.

Някои от родовете, за които се съобщава в пениса, включват Staphylococus epidermidis, Corynebacterium spp., Lactobacillus spp., Наред с други.

Микробиота на белите дробове

Белите дробове са били от голям интерес за изследването на техните микробиоти. Въпреки това има много ограничени проучвания по темата, съчетани с трудностите при вземането на проби. Въпреки че преди те са били считани за стерилни зони, днес тази визия е модифицирана.

Установено е наличието на родовете Streptococcus, а в някои проби Haemophilus, Rothia, Prevotella, Veillonella и Fusobacterium.

Микробиота на кожата

Най-големият орган на човека е кожата, която е покрита с голямо разнообразие от микроорганизми и се колонизира от тях от момента на раждането.

Установени са около 200 бактериални рода, които се считат за жители на кожата. Повечето от тези видове принадлежат към три фила, а именно: Актинобактерии, Фирмикути и Протеобактерии.

Съставът на микробиотата на кожата е тясно свързан с типа кожа, навиците и генетиката на гостоприемника, което го прави изключително променлив.

Повечето микроби се хранят с кожни секрети, така че те образуват много близки взаимоотношения.

Характеристика

Храносмилане и производство на витамини

Микробиотата изпълнява серия от функции в човешкото тяло, подчертавайки ролята й за подобряване на храносмилането.

Бактериите, които живеят в края на дебелото черво, са свързани с разцепването на полизахариди, които не могат да бъдат метаболизирани ефективно в тънките черва, което увеличава усвояването на хранителни вещества.

Доказано е също, че различните бактерии са способни да произвеждат основни витамини, които ще бъдат абсорбирани от гостоприемника. Пример за това е един от най-известните на учените организми: E. coli.

Конкуренция и защита срещу патогени

Конкуренцията се определя като антагонистично взаимодействие, което включва два или повече вида, които се състезават за общ ресурс.

Спектърът на безвредни микроорганизми, които прибираме в тялото си, е в постоянна конкуренция с патогени и в повечето случаи те успяват да ги изместят - благодарение на това, което в екологията е известно като принцип на конкурентно изключване.

Смята се, че те установяват първата линия на защита срещу инфекция от тези потенциални патогени.

Как се изследва микробиотата?

Изследването на микробиота датира от времената на Антони ван Левенхук, в началото на 1680 г. Този изследовател изследва по сравнителен начин различните микроорганизми, обитаващи областта на устната кухина и в изпражненията, като отбелязва значителни разлики в двете области.

Разликите надхвърлят региона на тялото, тъй като този изследовател включва и сравнения между здрави и болни индивиди в своя експериментален дизайн. По този начин той успя да покаже значението на микроорганизмите за човешкото здраве.

В исторически план изследването на микробиотата включва инвестиране на време и енергия в генерирането на множество култури.

Понастоящем тази методология е заменена с молекулен подход, който позволява анализ на генетични последователности на микроорганизми (обикновено използваният молекулен маркер е гена за 16S и 18S рибозомна РНК.)

Анализирайки тези последователности, таксонът (еукариоти, бактерии или археи) може да бъде причислен към различни таксономични нива, докато достигнем вида.

Терминът метагеномика първоначално е използван за характеризиране на общата ДНК, а днес се използва по-точно за обозначаване на изследването на генетични маркери, като например 16S рибозомната ДНК ген.

Какво се случва, когато възникне дисбаланс в микробиотата?

Въпреки че няма ясни и точни очертания на всички организми, които обитават човешкото тяло, известно е, че промяната в тяхното изобилие и състав се отразява на здравето, от нарушения в храносмилането до развитие на тревожно поведение.

Понастоящем лечението, фокусирано върху възстановяването на здравата микробиота, се управлява при пациенти, страдащи от някои разстройства.

Препратки

1. Donaldson, GP, Lee, SM, & Mazmanian, SK (2016). Биогеография на червата на бактериалната микробиота. Природни рецензии. Микробиология, 14 (1), 20–32.
2. Lloyd-Price, J., Abu-Ali, G., & Huttenhower, C. (2016). Здравият човешки микробиом. Геномна медицина, 8 (1), 51.
3. Marchesi, JR (Ed.). (2014). Човешката микробиота и микробиом. CABI.
4. Marchesi, JR, & Ravel, J. (2015). Речникът на изследванията с микробиоми: предложение. Микробиом, 3, 31.
5. Mimee, M., Citorik, RJ, & Lu, TK (2016). Микробиомични терапевтици - напредък и предизвикателства. Разширени отзиви за доставяне на лекарства, 105 (Pt A), 44–54.
6. Mohajeri, MH, Brummer, R., Rastall, RA, Weersma, RK, Harmsen, H., Faas, M., & Eggersdorfer, M. (2018). Ролята на микробиома за здравето на човека: от фундаменталната наука до клиничните приложения. Европейско списание за храненето, 57 (Suppl 1), 1–14.
7. Thursby, E., & Juge, N. (2017). Въведение в микробиотата на червата на човека. Биохимичното списание, 474 (11), 1823–1836.
8. Ursell, LK, Metcalf, JL, Parfrey, LW, & Knight, R. (2012). Определяне на човешкия микробиом. Хранителни прегледи, 70 Suppl 1 (Suppl 1), S38 - S44.