Mikrobiom je druh „orgánu“, na který moderní medicína na mnoho let zapomněla. Již přes tucet let však díky rozvoji biomedicínských věd probíhá spousta výzkumů, jejichž výsledky dokazují, že mikrobiom je více než jen skupina mikroorganismů obývajících naše tělo. Co je to mikrobiom? Proč je to pro naše zdraví tak důležité? Jak se o to postarat?

Mikrobiom(mikrobiota, mikroflóra) je seskupení mikroorganismů charakteristických pro daný přírodní biotop. Jako biotop bychom měli chápat nejen moře či půdu, ale také organismus člověka a dalších živočichů. Kromě mikrobiomu moří a půdy tedy rozlišujeme mikrobiom střevní, kožní, genitální, ušní a ústní.

Složení mikrobiomu se liší v závislosti na stanovišti, které obývá. V současnosti se nejvíce výzkumů provádí na nejpočetnějším mikrobiomu v našem těle, tedy trávicím traktu.

Mikrobiom, mikrobiota nebo mikroflóra?

Termín „mikrobiom“ poprvé použil v roce 2001 nositel Nobelovy ceny Joshua Lederberg, který jej použil k popisu genomové sady všech mikrobů obývajících lidské tělo. Proto se tento termín používá častěji v tomto smyslu.

Když mluvíme o sběru všech mikroorganismů jako buněk, měl by být použit termín "mikrobiota".

Termín "mikroflóra" je naproti tomu starý termín, který se používá méně často a pochází z dob, kdy byla většina mikroorganismů řazena do rostlinné říše (pojem "flora" popisuje celkový počet rostlinných druhů nalezených v dané oblasti).

Mikrobiom – z čeho se skládá?

Mikrobiom se skládá z bakterií, kvasinek, hub, prvoků, virů a archeí. Pamatujte, že se nemusí vždy chovat ke svému hostiteli „přátelsky“. Mikrobiota může také zahrnovat mikroorganismy potenciálně patogenní pro člověka, např.Escherichia Coli .

Vzhledem k velkému množství mikroorganismů si zvláštní pozornost zaslouží gastrointestinální mikrobiom, který se skládá především z bakterií ze 4 podskupin:

  • Firmicutes(64 %)
  • Bacteroides(23 %)
  • Proteobakterie(8 %)
  • Actinobacteria(3 %)

U zdravých lidí se jednotlivé úseky trávicího traktu vyznačují proměnlivou diverzitou mikroorganismů. Žaludek a duodenum jsou prakticky sterilní,protože kyselé pH žaludeční šťávy vytváří nepříznivé prostředí pro většinu mikroorganismů. V tenkém střevě je jejich počet vyšší, pohybuje se od 10 000 do 100 000 v 1 gramu potravinového obsahu.

Zde převládají acidofilní bakterie roduLactobacillusaStreptococcus . Největší počet mikroorganismů je v tlustém střevě, a to je dokonce bilion buněk v 1 gramu obsahu potravy! Naprostá většina jsou mikroorganismy nesnášející kyslík (anaeroby), jako jsouBifidobacteriumaClostridium .

Odhaduje se, že v trávicím traktu je 10x více mikroorganismů než buněk v lidském těle (asi 100 bilionů buněk o hmotnosti asi 2 kg) a počet genů v nich je 3,3 milionu. Pro srovnání, lidský genom obsahuje pouze 21 000 genů.

Bakterie obývající trávicí trakt lze rozdělit podle funkcí, které v těle plní:

  • proteolytické (neboli hnilobné) bakterie jsou potenciálně patogenní bakterie, jejichž přemnožení ve střevě může nepříznivě ovlivnit tělo; zahrnují mimo jiné bakterie roduKlebsiella ,Enterobacter ,Serratia ,Citrobacter,Pseudomonas
  • ochranné (probiotické) bakterie jsou bakterie, které inhibují růst patogenních mikroorganismů, utěsňují střevní epitel a produkují živiny pro střevní epitel; zahrnují mimo jiné bakterie roduLactobacillusaBifidobacterium
  • imunostimulační bakterie stimulují buňky imunitního systému, snižují zánětlivou odpověď a stimulují produkci IgA protilátek přes sliznici; zahrnují mimo jiné bakterie roduEnterococcusiEscherichia coli . Ten je také potenciálně patogenní za nepříznivých podmínek

Mikrobiom – jaké jsou jeho funkce?

Střevní mikroby mohou metabolizovat látky pocházející z potravy – sacharidy, bílkoviny, tuky a látky pocházející přímo od lidí, jako jsou mrtvé buňky a hlen. Mikrobiom je využívá k podpoře základních životních aktivit.

Funkce mikrobioty lze tedy přirovnat k typu bioreaktoru, který během fermentačního procesu produkuje nespočetné množství bioaktivních látek. Množství a povaha těchto látek bude do značné míry záviset na způsobu, jakým jíme.

Kromě podpory trávicích procesů střevní mikrobiom:

  • produkuje vitamíny B a vitamín K
  • zvyšuje vstřebávání minerálů,jako je hořčík a vápník
  • zabraňuje kolonizaci střeva patogenními bakteriemi
  • stimuluje dozrávání buněk imunitního systému a podporuje jeho činnost
  • zklidňuje zánětlivé procesy
  • ovlivňuje zrání a diferenciaci střevních epiteliálních buněk
  • inaktivuje toxiny a karcinogeny
  • podílí se na metabolismu cholesterolu a bilirubinu

Mikrobiom – co ho ovlivňuje?

  • geny

Ačkoli je složení střevního mikrobiomu primárně ovlivněno faktory prostředí, mikrobiom je v menší míře ovlivněn také genotypem hostitele. Příkladem takového vztahu jsou varianty genu FUT2 kódující enzym fukosyltransferázu 2, odpovědné mj. pro tvorbu antigenů spojených s krevními skupinami.

Lidé s nepříznivou variantou genu FUT2 neprodukují některé oligosacharidy, jejichž nedostatek je predisponuje k deficitu ochranných bakterií roduBifidobacterium . Asi 20 % Evropanů má nepříznivou variantu tohoto genu.

  • věk a způsob doručení

Před porodem in utero je náš trávicí trakt sterilní. Během přirozeného porodu je gastrointestinální trakt osídlen vaginálním mikrobiomem matky. Během kojení mlékem jsou potom miminku předávány prebiotické látky (lidské oligosacharidy), které stimulují růst prospěšných bakterií, jako jsouBifidobacterium .

Uměle krmené děti mohou mít méně těchto bakterií. Ukázalo se, že porod a způsob krmení může být zásadní pro správný vývoj mikrobiomu a vznik např. alergií. Významné rozdíly ve složení mikrobiomu byly zaznamenány u přirozeně narozených dětí ve srovnání s těmi, které porodily císařským řezem.

Po ukončení kojení a zavedení pevné stravy se složení střevního mikrobiomu postupně podobá dospělému. Ve věku kolem 15 let se stává relativně stabilním (pokud je člověk zdravý a vede správný životní styl).

Další etapou lidského života, ve které je pozorována změna složení střevního mikrobiomu, je období po cca 65. roce života. U starších osob dochází ke snížení počtu ochranných bakterií roduBifidobacteriuma nárůstu počtu potenciálně patogenních bakterií, jako jeClostridium.

PoklesBifidobacterium , které snižují zánět na střevní sliznici, mohou být jedním z faktorů, které zhoršují chorobné procesy související s věkem. Proč se tohle děje? Je to z velké části důsledek skutečnosti, že naše tělo se s věkem stává méně výkonným,tj. zhoršuje se stav chrupu, snižuje se množství vylučovaných slin a výkonnost orgánů, např. slinivky břišní.

  • Dieta

Strava je jedním z nejvíce ovlivňujících faktorů složení střevního mikrobiomu. Pokud svému mikrobiomu poskytneme správné množství komplexních sacharidů, budou mikroorganismy produkovat látky, jako jsou mastné kyseliny s krátkým řetězcem (SCFA), např. butyrát nebo kyselina mléčná, které příznivě působí na organismus, vč. potlačením zánětlivých reakcí.

Odhaduje se, že 10-20 % konzumovaných sacharidů je odolných vůči trávení lidskými střevními enzymy. Jedná se o nestravitelné sacharidy, jako je rezistentní škrob a neškrobové polysacharidy (jako jsou pektiny a celulóza), které jsou ideálními „živinami“ pro mikrobiom.

Pokud však naše strava obsahuje nadbytek zpracovaných potravin, jednoduchých cukrů, nasycených tuků a živočišných bílkovin, začnou mikroorganismy produkovat škodlivé látky, jako jsou biogenní aminy (např. tyramin), skatol, indol nebo čpavek. Tyto látky mohou poškodit buňky střevního epitelu, vyvolat zánět a vést k poruchám propustnosti střevní bariéry.

Byla provedena studie, ve které bylo složení střevního mikrobiomu dětí žijících v Itálii a stravujících se podle modelu západní stravy (bohaté na živočišné bílkoviny, tuky a jednoduché cukry) porovnáváno se stravou dětí žijících v venkovské Burkina Faso (bohaté na komplexní sacharidy a nízký obsah živočišných bílkovin). Ukázali, že složení mikrobiomu v obou skupinách se dramaticky lišilo.

Skupina bakterií charakteristická pro obézní lidi ( Firmicutes ) dominovala u dětí z Itálie, došlo k přemnožení hnilobných bakterií, byl snížen obsah butyrátu a dalších SCFA. nalezený ve výkalech. To nebylo nalezeno u dětí z Burkiny Faso. To ukazuje, jak nevhodné stravovací návyky ovlivňují narušení střevního mikrobiomu.

Diety s nízkým obsahem komplexních sacharidů (např. rozpustné vlákniny) snižují rozmanitost střevního mikrobiomu, zejména ochranných bakterií roduBifidobacterium . Příkladem takové diety je dieta FODMAPs a nesprávně vyvážená bezlepková dieta.

Středomořská strava je ve výzkumu nejpříznivější, protože kromě velkého množství vlákniny obsahuje polyfenoly. Jak ukazují nedávné studie, 90-95 % polyfenolů se akumuluje v tlustém střevě, kde podléhají různým biochemickým změnám střevním mikrobiomem.

  • Psychický stres

Ve studiích na myších a lidech bylo prokázáno, že psychický stres způsobujesnížení počtu ochranných bakterií rodůLactobacillusaBifidobacterium . Kromě toho stres stimuluje přemnožení potenciálně patogenních bakterií, jako jeEscherichia Coli . To je pravděpodobně způsobeno vylučováním stresového hormonu kortizolu.

Bylo také prokázáno, že polyfenoly, jako je resveratrol v hroznech nebo katechiny v čaji, mají pozitivní vliv na složení střevní mikroflóry a působí jako prebiotika.

  • PROBIOTIKA - léčivé vlastnosti, druhy a zdroje
  • Dobré bakterie v těle: mikroby, které chrání před nemocemi
  • Časté mytí vám zkrátí život? Ano, a existují o tom důkazy!

Mikrobiom a civilizační choroby

Mikrobiom je často přirovnáván k „orgánu“ zapomenutému moderní medicínou. Výzkumy jasně ukazují, že mikrobiom, stejně jako každý jiný orgán, je schopen přijímat a reagovat na informace z okolí – jako jsou změny pH, přítomnost živin, imunitní buňky, hormony. Tento systém se nazývá quorum sensing a umožňuje molekulární dialog mezi mikrobiomem a lidskými buňkami a orgány.

Vzhledem k víceúrovňovému vlivu mikrobiomu na náš organismus asi nepřekvapí, že kvalitativní i kvantitativní poruchy mikrobómu, zvané střevní dysbióza, mohou přispívat ke vzniku mnoha civilizačních chorob, např. jako:

  • obezita
  • diabetes
  • autoimunitní onemocnění
  • alergie
  • depresivní porucha
  • autismus
  • Alzheimerova choroba

Průlomem ve výzkumu vztahu mikrobiomu s lidským zdravím byl projekt „Human Microbiome Project“ zahájený v roce 2007 americkým Národním institutem zdraví. Využívá nejmodernější metody molekulární biologie, které umožnily určit rozdíly ve složení lidského mikrobiomu v závislosti na zeměpisné šířce, genotypu, věku a stravě

Mikrobiom a obezita

První studie poukazující na vztah střevního mikrobiomu s obezitou byly provedeny na myších. Bylo zjištěno, že obézní myši mají – ve srovnání s štíhlými myšmi – narušené proporce mezi bakteriemi ze skupinyFirmicutes(příliš mnoho) aBacteroides(příliš málo ).

V současné době se má za to, že střevní mikrobiom může ovlivnit rozvoj obezity minimálně třemi mechanismy:

  • produkcí extra kalorií (4-10 % energie získané z jídla je generováno mikrobiomem, je to asi 80-200 kcal / den)
  • vyvolání zánětunízká intenzita (tzv. metabolická endotoxikémie, která může způsobit inzulínovou rezistenci)
  • regulace centra hladu a sytosti (mikrobiom ovlivňuje mimo jiné sekreci glukagonu podobného peptidu-1 a peptidu YY a dobu střevního tranzitu)

Mikrobiom a nervový systém

Experimentální studie na myších ukázaly, že střevní mikrobiom ovlivňuje vývoj nervového systému, stresovou reakci a chování. Stále více studií také naznačuje přímý vztah mezi střevním mikrobiomem a depresivními poruchami.

V této souvislosti tzv Osa střevo-mozek a bloudivý nerv, které jsou zodpovědné za přenos signálů ze střeva do mozku.

Dalšími mechanismy, kterými mohou mikroorganismy ovlivňovat naše chování, je jejich účast na metabolismu tryptofanu (je prekurzorem syntézy "hormonu štěstí" - serotoninu) nebo přímo prostřednictvím syntézy neurotransmiterů, např. typ EscherichiaaEnterococcusmůže produkovat serotonin a typLactobacillusGABA (neurotransmiter zodpovědný za relaxaci a relaxační).

Kromě toho výzkum naznačuje účast střevního mikrobiomu na rozvoji poruch, jako jsou:

  • autismus
  • schizofrenie
  • ADHD
  • bipolární porucha
Stojí za to vědět

SIBO neboli bakteriální přerůstání tenkého střeva je typ střevní dysbiózy s nadměrným růstem bakterií v tenkém střevě, které jsou charakteristické pro tlusté střevo.

SIBO je příčinou poruch trávení a vstřebávání. Koexistuje s mnoha nemocemi, jako jsou:

  • syndrom dráždivého tračníku (84 %)
  • celiakie (66 %)
  • gastroezofageální refluxní choroba (50 %)
  • hypotyreóza (54 %)
  • pankreatitida (35 %)

Důvodem SIBO může být:

  • poruchy motility střev
  • antacida
  • onemocnění žaludku
  • nedostatky trávicích enzymů
  • stáří
  • antibiotická terapie

Mikrobiom – jak o něj pečovat?

  • jezte zeleninu a ovoce bohaté na polyfenoly (borůvky, borůvky, maliny) a prebiotické látky, které jsou „médiem“ pro střevní mikroorganismy (luštěniny, citrusové plody, topinambur, pórek, cibule, chřest, banány)
  • jezte komplexní sacharidy, jako je hnědá rýže, ovesné otruby a ovesné otruby, které obsahují rozpustnou vlákninu, která stimuluje produkci butyrátu
  • jezte kvalitní tuky, např. olivový olej
  • pijte zelenéčaj, protože obsahuje polyfenoly jako katechiny
  • zvýšit spotřebu nakládané zeleniny, např. zelí, okurek, červené řepy a mléčných výrobků, např. jogurtů, kefírů, protože jsou zdrojem probiotických mikroorganismů
  • vyhněte se velkému množství alkoholu, a pokud jej již konzumujete, zvolte červené víno, které obsahuje polyfenoly jako je resveratrol
  • vyřaďte ze svého jídelníčku nezdravé jídlo, slazené nápoje, sušenky a tyčinky, protože jsou zdrojem jednoduchých cukrů a trans-tuků
  • vyhýbejte se psychickému stresu, a pokud to není možné, použijte relaxační techniky
  • dostatek spánku
  • pravidelně cvičit
O autoroviKarolina Karabin, MD, PhD, molekulární bioložka, laboratorní diagnostika, Cambridge Diagnostics PolskaProfesí biolog se specializací na mikrobiologii a laboratorní diagnostik s více než 10letou praxí v laboratorních pracích. Absolvent Vysoké školy molekulární medicíny a člen Polské společnosti humánní genetiky Vedoucí výzkumných grantů v Laboratoři molekulární diagnostiky na Klinice hematologie, onkologie a vnitřních nemocí Lékařské univerzity ve Varšavě. Titul doktora lékařských věd v oboru lékařská biologie obhájila na 1. lékařské fakultě Lékařské univerzity ve Varšavě. Autor mnoha vědeckých a populárně vědeckých prací z oblasti laboratorní diagnostiky, molekulární biologie a výživy. Denně jako specialista v oblasti laboratorní diagnostiky vede obsahové oddělení v Cambridge Diagnostics Polska a spolupracuje s týmem nutričních specialistů CD Dietary Clinic. Své praktické poznatky z diagnostiky a dietoterapie nemocí sdílí s odborníky na konferencích, školeních, v časopisech a na webových stránkách. Zajímá se zejména o vliv moderního životního stylu na molekulární procesy v těle.

Přečtěte si další články od tohoto autora

Kategorie:

Gastrologie