Микроорганизмы заселяют практически все уголки мира, включая человеческий организм. С помощью передовых генетических технологий было выявлено наличие микробных сообществ во многих местах. Микробы живут на нашей коже и внутри нашего организма, и могут оказывать значительное влияние на наше здоровье, физиологию и благополучие, особенно когда они обитают в желудочно-кишечном тракте. Ниже приведена информационная графика, в которой изложены некоторые характеристики микробиомов, особенно микробиома человеческого кишечника, который в последние годы был тщательно изучен.
Метагеномика раскрывает масштаб микробиомов
Существование микробиомов было раскрыто с помощью мощных генетических и вычислительных инструментов, способных разгадать огромное количество генетической информации, содержащейся в таких образцах, как:
- Почва
- Вода
- Фекалии
Большая часть исследований микробиомов сосредоточена на бактериях с помощью метагеномного анализа.
Все ДНК в образце секвенируется, и эти последовательности сравниваются с базой данных известных последовательностей.
Это позволяет определить различные виды бактерий, присутствующие в образце.
Состав микробиома человеческого кишечника
- Предполагается, что в среднем в человеческом организме на каждую клетку человека приходится около одной бактериальной клетки.
- Свыше тысячи видов бактерий связаны с микробиомом человеческого кишечника.
- Предполагается, что в человеческом микробиоме содержится в среднем около 100 триллионов микроорганизмов, большинство из которых обитает в кишечнике.
- Каждая бактериальная клетка несет в себе свой собственный геном и может экспрессировать бактериальные белки или вторичные метаболиты, которые могут влиять на человеческое здоровье.
- В то время как геном человека содержит около 23 000 генов, кодирующих белки, для микробиома человека было сообщено о примерно 3,3 миллиона уникальных генов, кодирующих белки.
Ученые все еще изучают состав здорового микробиома человеческого кишечника, но считается, что два бактериальных типа (филума) являются частью большинства типичных микробиомов кишечника:
- Bacteroidetes и Firmicutes.
Функции микробиома человеческого кишечника
- Микробиом человека выполняет широкий спектр жизненно важных функций, необходимых организму для выживания.
- Микробиом кишечника тесно связан с иммунитетом человека.
- Ось "кишечник-мозг" связывает микробиом кишечника и человеческий мозг.
- Микробиом кишечника производит нейромедиаторы, которые могут оказывать влияние на кишечник или регулировать активность мозга.
Микробиом выполняет функции:
- развития иммунитета,
- защиты от патогенов,
- восполнение питательных и метаболических потребностей, включая образование короткоцепочечных жирных кислот, синтез витаминов, накопление жира
- влияние на поведенческие реакции "хозяина",
- и другие функции, которые ученым еще предстоит изучить.
Развитие микробиома человека кишечника
- По-прежнему существует некоторое противоречие, но кажется, что люди приобретают кишечные микробы при рождении, часть из которых передается от матери.
- Микробиом человека меняется на протяжении всей жизни, особенно существенные изменения происходят в раннем возрасте.
- Способ рождения, срок беременности и особенности материнского организма, включая пищевой статус, могут повлиять на микробиом ребенка.
Микробиом человека кишечника и заболевания
- Между микробиомом человека и различными заболеваниями была установлена взаимосвязь. В некоторых случаях считается, что дисбиоз - нарушение состава микробиома - может привести к заболеванию или увеличить риск определенных расстройств.
- Так же это работает и в обратную сторону: нарушения микробиома кишечника могут быть вызваны заболеваниями.
- Ученые все еще расшифровывают причинно-следственные связи между микробиомом кишечника и человеческими заболеваниями.
- Микробиом кишечника также может влиять на переработку лекарств и влиять на эффективность лечения рака.
Микробиом человека кишечника и окружающая среда
- Микробиом может взаимодействовать с веществами в окружающей среде. В некоторых случаях эти вещества могут стать менее вредными, а в других - более вредными после взаимодействия.
- Воздушное загрязнение влияет на метаболизм микробиома кишечника и изменяет микробиом дыхательных путей у детей.
- Другие токсины, такие как тяжелые металлы и пестициды, изменяют микробиом кишечника.
- Антибиотики могут оказывать сильнейшее неблагоприятное влияние на микробиом.
- Питание и многие составляющие питания, такие как искусственные подсластители, могут оказывать существенное влияние на микробиом кишечника. Пища с высоким содержанием жиров может изменить микробиом мышей, в результате чего у мышей появляется склонность к ожирению. Считается, что ультра-обработанные продукты вредны для микробиома, тогда как растительная пища с минимальной обработкой может способствовать здоровому микробиому.
