- Ce este microbiota?
- Compoziția microbiotei normale
- Număr
- Factorii care afectează compoziția microbiotei
- Taxonomie
- Deci suntem cu adevărat oameni?
- Unde este localizat?
- Gut microbiota
- Microbiota orală
- Microbiota urogenitală
- Traiect urogenital feminin
- Traiect urogenital masculin
- Microbiota plămânilor
- Microbiota pielii
- Caracteristici
- Digestie și producție de vitamine
- Concurență și protecție împotriva agenților patogeni
- Cum se studiază microbiota?
- Ce se întâmplă când apar dezechilibre în microbiota?
- Referințe
Microflorei normale a ființelor umane este setul de microorganisme care populează corpul într - un mod standard, fără a provoca nici o boală. Astăzi termenul de flora bacteriană este considerat necorespunzător.
Taxonomic, microbiota este compusă din organisme foarte diverse, de la bacterii, arhaea și eucariote până la viruși. Comunitățile microbiene variază semnificativ în diferite zone ale corpului. Cu alte cuvinte, compoziția microbilor din gură nu corespunde cu cea găsită în intestin.
Sursa: pixabay.com
Când ne gândim la bacterii - și la microorganisme în general - avem tendința de a evoca sentimente peiorative despre prezența acestor entități în corpul nostru. Deși este adevărat că diverse bacterii provoacă boli grave, generalizarea acestei concepții nu este corectă.
Microorganismele din corpul nostru sunt indispensabile și stabilesc relații reciproce și comensale cu organismul nostru. Microbiota noastră are un impact semnificativ asupra fiziologiei noastre - atât direct, cât și indirect -, contribuie la o serie de funcții metabolice, ne protejează împotriva agenților patogeni, educă sistemul imunitar, printre alte funcții.
Diferiți factori afectează compoziția microbiotei umane. Printre cele mai proeminente se numără dieta - atât la copilărie cât și la vârsta adultă -, modul de naștere, utilizarea antibioticelor, anumite afecțiuni medicale, genotipul gazdei, printre altele.
În prezent, există o serie de metode moleculare noi care permit caracterizarea microbiotei folosind tehnici avansate și rapide de secvențiere. Cea mai utilizată este gena care codifică ARN ribozomal 16S și este comparată cu o bază de date.
Ce este microbiota?
Microbiota este definită ca ansamblul microorganismelor prezente într-un mediu definit. În acest caz, microorganismele asociate cu corpul uman. Termenul a fost propus de Lederberg și McCray, care au subliniat consecințele și beneficiile acestor entități biologice pentru sănătatea umană.
Există un termen foarte similar: microbiomul. În literatura de specialitate, microbiomul și microbiota sunt adesea concepte interschimbabile. Cu toate acestea, dacă vrem să fim exacti, microbiomul este catalogul microbilor, împreună cu genele lor.
Un termen asociat este „flora” bacteriană, microflora sau flora intestinală. Ambele au fost folosite timp de câteva decenii și au fost deosebit de relevante în literatura medicală și științifică.
Cu toate acestea, acest termen care datează din 1900 este inadecvat, deoarece flora este un termen derivat din floarea latină, asociat cu plantele care locuiesc într-o anumită regiune. Și întrucât nu se face referire la setul de microplante care locuiesc în corpul uman, termenul trebuie abandonat și înlocuit cu microbiota sau microbiomul, după caz.
Compoziția microbiotei normale
Număr
Microbiota este formată din mai multe microorganisme care locuiesc în corpul fiecărei persoane. În termeni numerici există între 10 și 100 de trilioane (care depășesc numărul de celule gazdă) ale acestor organisme simbiotice, care sunt localizate în principal în tractul gastro-intestinal.
Factorii care afectează compoziția microbiotei
Microbiota începe să se formeze de la nașterea copilului, unde corpul său reprezintă un nou mediu pentru colonizarea microbiană. Această colonizare depinde de modul de naștere - adică de nașterea naturală sau de cezariană (aceasta din urmă afectează în mod semnificativ microbiota).
Pe măsură ce sugarul crește și se dezvoltă, diversitatea microbiotei crește liniar, în funcție de primii colonizatori. Aceasta se va schimba în funcție de o gamă largă de factori, cum ar fi hrănirea laptelui matern, consumul anumitor alimente, dezvoltarea bolilor, printre altele.
Cercetările actuale indică faptul că dieta este cel mai important factor care ajută la determinarea tipului de microbiotă care va exista la fiecare individ.
Taxonomie
Din punct de vedere taxonomic, aceste microorganisme aparțin celor trei domenii ale vieții: eucariote, bacterii și arhaea.
Identitatea acestor organisme este foarte variabilă între indivizi, regiunile corpului individului și zona geografică în care trăiesc. În secțiunea următoare vom descrie mai detaliat identitatea taxonomică a microbiotei tipice a fiecărei regiuni corporale.
Deci suntem cu adevărat oameni?
Acum, cunoscând enorma diversitate de organisme care ne populează corpul, trebuie să ne întrebăm cine suntem și dacă ne putem considera cu adevărat un individ.
O viziune mai adecvată este să ne considerăm un superorganism sau holobiont, deoarece constăm din 90% celule microbiene și 99% gene provenite din microbi.
Unde este localizat?
Corpul nostru este un ansamblu bogat de microorganisme, unde fiecare structură oferă o nișă potențială pentru dezvoltarea lor. Aceste relații mutualiste sunt de obicei specifice locului, unde un anumit set de microorganisme formează colonii în regiuni specifice ale corpului. Cele mai importante regiuni sunt:
Gut microbiota
În cadrul nișelor furnizate de corpul uman, nu există nicio îndoială că cel mai bine studiat - din punct de vedere al microbiotei sale - este tractul gastro-intestinal.
Mii de specii se găsesc în intestinul unui individ adult, dominat de Bacteroidete phila, Firmicute, Actinobacterii, Proteobacterii și Verrucomicrobia.
Această colonizare variază de-a lungul tractului digestiv. În intestinul subțire predomină Lactobacillaceae, Erysiopelotrichaceae și Enterobacteriaceae, bogate în genurile Bacteroides spp., Clostridium spp., Bifidobacterium spp.
În colon, cei mai frecventi locuitori sunt Bacteroideceae, Prevotellaceae, Rikenellaceae, Lachnospiraceae și Ruminococcaceae.
Această diferență în familia de bacterii din întregul intestin reflectă diferențele fiziologice care există în întregul intestin.
În intestinul subțire, creșterea bacteriană este limitată de concentrația de oxigen, prezența peptidelor antimicrobiene și valorile pH-ului, în timp ce în colon sarcina bacteriană este mai mare.
În plus, există o restricție bacteriană în intestinul subțire pentru a evita concurența pentru absorbția de nutrienți între microorganisme și gazdă.
În materiile fecale, principalele detectate aparțin domeniului bacteriei, deși există și reprezentanți ai arhaiei (ordinul Metanobacteriales) și ai eucariotelor (ordinul Saccharomycetales.)
Microbiota orală
Cavitatea bucală și extensiile contigua reprezintă regiuni de carcasă adecvate pentru anumite tipuri de microorganisme, inclusiv suprafața dintelui, suprafața limbii și alte structuri keratinizate și ne keratinizate.
O componentă fundamentală a cavității bucale este saliva. Într-un mililitru din acest fluid putem găsi până la 100 de milioane de celule bacteriene. Dintre acestea, aproximativ 300 de specii au fost identificate, în timp ce alte 360 nu au primit o identitate taxonomică specifică.
Filonul care domină cavitatea orală este Firmicutes, urmat de Proteobacterii, Bacteroizi, Actinobacterii, Spirochaete și Fusobacterii.
În ceea ce privește diversitatea arhaea, genul Methanobrevibacter a fost izolat în mai multe rânduri de cavitatea orală.
Studiile dezvăluie că prezența arhaea este legată de dezvoltarea bolilor parodontale. Astfel, rolul acestor organisme în stabilirea relațiilor comensale cu oaspeții nu este încă clar.
Ciuperca dominantă în cavitatea bucală aparține genului Candida. La fel ca speciile de arhaea, acestea au fost legate de dezvoltarea mai multor boli. Alte genuri comune în cavitate sunt: Cladosporium, Aureobasidium, Saccharomycetales, Aspergillus și Fusarium.
În cele din urmă, cele mai frecvente virusuri la nivelul gurii sunt herpesvirusurile. Se estimează că 90% din populație le deține.
Microbiota urogenitală
Traiect urogenital feminin
Microbii care trăiesc în interiorul vaginului sunt într-o asociere fină și echilibrată de tip mutualist, protejându-și gazda și schimbând nutrienți, în schimbul unui mediu anoxic adecvat creșterii lor.
La femeile în vârstă de reproducere, vaginul conține cantități semnificative de acid lactic și alte substanțe antimicrobiene, care limitează creșterea microbiotei. Acest mediu este menținut datorită prezenței bacteriilor producătoare de acid lactic, în special Lactobacillus spp.
De fapt, bacteriile aparținând acestui gen au fost considerate încă din 1892 drept locuitori indispensabili pentru sănătatea vaginală.
Pe lângă Lactobacillus, vaginul se caracterizează prin prezența microorganismelor genurilor: Staphylococcus, Ureaplasma, Corynebacterium, Streptococcus, Peptostreptococcus, Gardnerella, Bacteroides, Mycoplasma, Enterococcus, Escherichia, Veillonella, Bifidobusida.
Pe măsură ce femeile îmbătrânesc și nivelul hormonal fluctuează, microbiota este modificată.
Traiect urogenital masculin
Față de tractul urogenital feminin, microbiota de sex masculin a fost puțin studiată și nu este cunoscută cu atâtea detalii.
Unele dintre genurile care au fost raportate în penis includ Staphylococus epidermidis, Corynebacterium spp., Lactobacillus spp., Printre altele.
Microbiota plămânilor
Plămânii au fost organe de mare interes pentru studiul microbiotei lor. Cu toate acestea, există studii foarte limitate pe subiect - cuplate cu dificultatea de a lua probe. Deși anterior erau considerate zone sterile, astăzi această viziune a fost modificată.
S-a constatat prezența genurilor Streptococcus, iar în unele probe Haemophilus, Rothia, Prevotella, Veillonella și Fusobacterium.
Microbiota pielii
Cel mai mare organ al ființelor umane este pielea, care este acoperită cu o mare diversitate de microorganisme și este colonizată de acestea din momentul nașterii.
Aproximativ 200 de genuri bacteriene au fost identificate care sunt considerate rezidente ale pielii. Cele mai multe dintre aceste specii aparțin a trei phyla, și anume: Actinobacteria, Firmicutes și Proteobacteria.
Compoziția microbiotei pielii este strâns legată de tipul de piele, obiceiurile și genetica gazdei, ceea ce o face extrem de variabilă.
Majoritatea microbilor se hrănesc cu secreții ale pielii, deci formează relații foarte strânse.
Caracteristici
Digestie și producție de vitamine
Microbiota îndeplinește o serie de funcții în corpul uman, subliniind rolul său în îmbunătățirea digestiei.
Bacteriile care trăiesc la sfârșitul colonului sunt legate de clivajul polizaharidelor care nu pot fi metabolizate eficient în intestinul subțire, ceea ce crește absorbția de nutrienți.
S-a demonstrat, de asemenea, că diferite bacterii sunt capabile să producă vitamine esențiale care vor fi absorbite de gazdă. Un exemplu în acest sens este unul dintre organismele cele mai cunoscute oamenilor de știință: E. coli.
Concurență și protecție împotriva agenților patogeni
Concurența este definită ca o interacțiune antagonică care implică două sau mai multe specii care concurează pentru o resursă comună.
Spectrul microorganismelor inofensive pe care le adăpostim în corpul nostru este într-o concurență constantă cu agenții patogeni și, în cele mai multe cazuri, reușesc să le îndepărteze - datorită ceea ce în ecologie este cunoscut drept principiul excluderii competitive.
Se crede că vor stabili prima linie de apărare împotriva infecției cu acești agenți patogeni potențiali.
Cum se studiază microbiota?
Studiul microbiotei datează din vremurile lui Antonie van Leewenhoek, la începutul anului 1680. Acest cercetător a studiat într-un mod comparativ diferitele microorganisme care au locuit în zona orală și în materiile fecale, remarcând diferențe semnificative în ambele zone.
Diferențele au depășit regiunea corpului, deoarece acest cercetător a inclus și comparații între persoanele sănătoase și bolnave în proiectarea sa experimentală. În acest fel, a reușit să arate importanța microorganismelor în sănătatea umană.
Istoric, studiul microbiotei a implicat investiția de timp și energie în generarea mai multor culturi.
În prezent, această metodologie a fost înlocuită cu o abordare moleculară care permite analiza secvențelor genetice ale microorganismelor (în general, markerul molecular utilizat este gena pentru ARN ribozomal 16S și 18S.)
Analizând aceste secvențe, taxonul (eucariote, bacterii sau arhaea) poate fi atribuit la niveluri taxonomice diferite, până ajungem la specie.
Termenul metagenomic a fost utilizat inițial pentru caracterizarea ADN-ului total, iar astăzi este folosit mai precis pentru a face referire la studiul markerilor genetici, cum ar fi gena ADN ribozomală 16S.
Ce se întâmplă când apar dezechilibre în microbiota?
Deși nu există un contur clar și precis al tuturor organismelor care locuiesc în corpul uman, se știe că schimbarea abundenței și compoziției lor afectează sănătatea, de la tulburări de digestie la dezvoltarea de comportamente anxioase.
În prezent, tratamentele axate pe restabilirea microbiotei sănătoase sunt administrate la pacienții care suferă de unele tulburări.
Referințe
- Donaldson, GP, Lee, SM, & Mazmanian, SK (2016). Biogeografia intestinală a microbiotei bacteriene. Recenzii ale naturii. Microbiologie, 14 (1), 20–32.
- Lloyd-Price, J., Abu-Ali, G., & Huttenhower, C. (2016). Microbiomul uman sănătos. Medicament genomic, 8 (1), 51.
- Marchesi, JR (Ed.). (2014). Microbiota umană și microbiomul. CABI.
- Marchesi, JR, & Ravel, J. (2015). Vocabularul cercetării microbiomului: o propunere. Microbiome, 3, 31.
- Mimee, M., Citorik, RJ, & Lu, TK (2016). Terapeutică pentru microbiomi - avansuri și provocări. Recenzii avansate de administrare a medicamentelor, 105 (P A), 44–54.
- Mohajeri, MH, Brummer, R., Rastall, RA, Weersma, RK, Harmsen, H., Faas, M., & Eggersdorfer, M. (2018). Rolul microbiomului pentru sănătatea umană: de la știința de bază la aplicații clinice. Revista europeană de nutriție, 57 (supliment 1), 1-14.
- Thursby, E., & Juge, N. (2017). Introducere în microbiota intestinului uman. The Biochemical Journal, 474 (11), 1823-1836.
- Ursell, LK, Metcalf, JL, Parfrey, LW, & Knight, R. (2012). Definirea microbiomului uman. Recenzii nutriționale, 70 supliment 1 (supliment 1), S38 - S44.