Różnorodność czy funkcja: co definiuje zdrową mikrobiotę?
Wewnątrz nas znajduje się złożona społeczność drobnoustrojów – mikrobiom jelitowy, który ma ogromny wpływ na nasze zdrowie. Jest to miejsce istotnych procesów metabolicznych, na które wpływają dieta, wiek i środowisko. Skupiamy się nie tylko na różnorodności drobnoustrojów, ale także na ich podstawowych funkcjach. Zdrowy stan to dynamiczna równowaga między nami a tymi mikrobami – co zatem definiuje zdrowy mikrobiom?
Sekcja dla ogółu społeczeństwa
Znajdź tutaj swoją dedykowaną przestrzeń
O tym artykule
Autor
mikroskopijnego świata wewnątrz nas – mikrobiomu jelitowego. Ostatni skrupulatny przegląd naukowy 1 rzucił światło na ten złożony ekosystem, ujawniając zarówno cuda, jak i tajemnice naszych wewnętrznych społeczności drobnoustrojów.
Niniejszy artykuł kwestionuje uproszczony pogląd na „dysbiozę”, podkreślając, że termin ten, często używany do opisania niezrównoważonego jelita, nie jest wystarczająco precyzyjny, aby właściwie zrozumieć istotę tego zagadnienia.
Stawia również fundamentalne pytanie: co tak naprawdę stanowi „zdrowy” mikrobiom?
Co definiuje zdrowy mikrobiom?
Zdefiniowanie „zdrowego” mikrobiomu jelitowego jest złożone i wykracza poza zwykły brak choroby.
Obejmuje ocenę struktury, funkcji i składu mikrobiologicznego jelit. Wysoka różnorodność gatunków drobnoustrojów była kiedyś uważana za główny wyznacznik zdrowego jelita, jednak obecnie rozumie się, że ważniejsza jest (sidenote: Różnorodność funkcjonalna Opisuje zakres czynności metabolicznych wykonywanych przez mikrobiotę jelitową. Jest to ważniejszy wskaźnik zdrowia jelit niż zwykła różnorodność taksonomiczna, ponieważ różne zestawienia drobnoustrojów mogą pełnić podobne funkcje metaboliczne. Ocena różnorodności funkcjonalnej może zapewnić dokładniejsze przewidywanie stanów fizjologicznych niż sama różnorodność składu. ) , zakres czynności metabolicznych wykonywanych przez mikrobiom. Oznacza to, że różne zestawienia drobnoustrojów mogą pełnić podobne funkcje metaboliczne.
-
Równie istotna jest (sidenote: Specyficzność szczepu Podkreśla, że różne szczepy w obrębie tego samego gatunku bakterii mogą mieć bardzo zróżnicowany wpływ na gospodarza. Na przykład niektóre szczepy E. coli są patogenne, podczas gdy inne, takie jak E. coli Nissle 1917, są korzystne. Zrozumienie skutków specyficznych dla szczepu jest niezbędne do opracowania ukierunkowanych terapii i interpretacji badań nad mikrobiomem jelitowym ) : różne szczepy w obrębie tego samego gatunku mogą przynosić bardzo różne skutki. Na przykład niektóre szczepy E. coli są patogenne, podczas gdy inne, takie jak E. coli Nissle 1917, są korzystne.
-
Metabolity, takie jak (sidenote: Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe są źródłem energii (paliwa) dla komórek organizmu, współdziałają z układem odpornościowym i biorą udział w komunikacji między jelitami a mózgiem. Silva YP, Bernardi A, Frozza RL. The Role of Short-Chain Fatty Acids From Gut Microbiota in Gut-Brain Communication. Front Endocrinol (Lausanne). 2020;11:25. ) , kwasy żółciowe (BA) i metabolity tryptofanu, są kluczowymi wskaźnikami funkcjonalnego mikrobiomu. SCFA, takie jak maślan, są niezbędne dla energii kolonocytów i modulacji immunologicznej.
-
Kwasy żółciowe produkowane w wątrobie i modyfikowane przez bakterie jelitowe mają kluczowe znaczenie dla trawienia tłuszczów, sygnalizacji i działania przeciwdrobnoustrojowego.
-
Inne wskaźniki obejmują produkcję gazów (wodór, metan, siarkowodór), pH jelit i markery stanu zapalnego (kalprotektyna, laktoferyna).
-
Wreszcie (sidenote: Odporność Odnosi się do zdolności mikrobioty jelitowej do utrzymania stabilnego składu w czasie i odporności na zakłócenia, takie jak antybiotyki lub zmiany diety. Odporna mikrobiota może szybko zregenerować się po zakłóceniach, zmniejszając ryzyko długoterminowych problemów zdrowotnych. ) (lub zdolność mikroflory jelitowej do przeciwstawiania się zaburzeniom) jest kluczowym markerem zdrowego jelita.
Innym kluczowym elementem zdrowego jelita jest warstwa śluzu.
Warstwa ta, składająca się głównie z wody, elektrolitów, lipidów i mucyn, działa jak fizyczna bariera, zapobiegając bezpośredniemu kontaktowi bakterii z komórkami nabłonka jelitowego.
Zdrowe jelita charakteryzują się odpowiednią grubością śluzu, który nie jest łatwo penetrowany przez bakterie. Obrót (sidenote: Warstwa śluzu Jest to złożona, dynamiczna bariera wyściełająca jelita, składająca się głównie z wody, elektrolitów, lipidów i mucyn. Fizycznie oddziela bakterie od nabłonka jelitowego, zapobiegając bezpośredniemu kontaktowi i utrzymując integralność bariery jelitowej. Grubość i obrót warstwy śluzu są kluczowe dla zdrowych jelit. ) , który obejmuje syntezę, wydzielanie i degradację, jest precyzyjnie dostrojonym procesem kluczowym dla utrzymania prawidłowej funkcji bariery.
Czynniki takie jak prebiotyki, np. fruktooligosacharydy (FOS) i 2′-fukozylolaktoza (2′FL), mogą wpływać na produkcję, skład i degradację śluzu, zwiększając integralność bariery jelitowej i przyczyniając się do ochrony przed zaburzeniami metabolicznymi.
Zakłócenie warstwy śluzu obserwowane w przypadku niektórych emulgatorów żywności może prowadzić do zwiększonej przepuszczalności jelit i stanu zapalnego.
90-95% śluz składa się z różnych składników, w tym 90–95% wody, elektrolitów, lipidów (1–2%), białek i innych substancji. ¹
45% około 45% gatunków bakterii jest podobnych między dwoma osobnikami, a ich mikrobiota ma 82% wspólnych szlaków metabolicznych. ¹
Oś jelita-wątroba: ulica dwukierunkowa
Jelita i wątroba ściśle ze sobą współpracują poprzez dwukierunkową oś jelito-wątroba. Wątroba – główne miejsce detoksykacji i regulacji metabolizmu – przetwarza i neutralizuje różne toksyny środowiskowe, leki i metaboliczne produkty uboczne pochodzące z jelit.
Wątroba produkuje kwasy żółciowe (BA), które są niezbędne do trawienia tłuszczów, a także wpływają na skład i funkcjonowanie mikrobiomu jelitowego. Bakterie jelitowe dalej metabolizują pierwotne BA do wtórnych BA, które pełnią różne funkcje, a niektóre są nawet związane z długowiecznością.
Choć wątroba jest narażona na antygeny bakteryjne pochodzące z jelit, zazwyczaj nie wytwarza cytokin prozapalnych. Zdrowe wątroby produkują jednak cząsteczki przeciwzapalne, takie jak antagonista receptora IL-1 (IL-1Ra), aby stłumić stan zapalny, a także specyficzne makrofagi immunosupresyjne, które są zależne od mikrobioty jelitowej, aby kontrolować nadmierny stan zapalny.
Czynniki kształtujące ekosystem drobnoustrojów
Mikrobiom jelitowy jest dynamiczny i zależy od wieku, metody porodu, diety i stylu życia.
-
Wiek i metoda porodu mają kluczowe znaczenie. Niemowlęta urodzone drogą pochwową mają zwykle bardziej zróżnicowaną i zrównoważoną mikrobiotę jelitową – podobnie jak niemowlęta karmione piersią, u których występuje większa liczba korzystnych bakterii, takich jak Bifidobacterium spp.
-
Najważniejsza jest dieta. Błonnik pokarmowy, prebiotyki, polifenole i oligosacharydy mleka ludzkiego (HMO) promują korzystne mikroorganizmy. Z kolei tłuszcze nasycone, sztuczne słodziki i emulgatory mogą zaburzać równowagę mikrobiologiczną i upośledzać funkcję bariery jelitowej.
-
Powszechnie stosowane emulgatory, takie jak karboksymetyloceluloza (CMC) i polisorbat 80 (P80), zaburzają ochronną warstwę śluzu jelitowego, prowadząc do zwiększonej przepuszczalności jelit i stanów zapalnych.
-
Bioaktywne lipidy również odgrywają kluczową, dwukierunkową rolę. Lipidy gospodarza wpływają na mikrobiotę jelitową, a drobnoustroje jelitowe wytwarzają lipidy (np. SCFA, wtórne BA i inne cząsteczki sygnałowe), które wpływają na regulację immunologiczną i zdrowie metaboliczne.
Zdrowy mikrobiom jelitowy: więcej niż bakterie
Wyzwania związane z definiowaniem powszechnie akceptowanego „zdrowego” mikrobiomu jelitowego stają się coraz bardziej oczywiste. Ogromna indywidualna zmienność mikrobiomu jelitowego, na którą wpływają genetyka, dieta, środowisko i styl życia, a także jego dynamiczny charakter, komplikuje ustanowienie uniwersalnych standardów.
Wzajemne oddziaływanie mikrobioty jelitowej, układu odpornościowego i procesów metabolicznych stanowi wieloaspektowe wyzwanie. Do pełnego zrozumienia dynamicznych zmian w mikrobiomie jelitowym i ich długoterminowego wpływu na zdrowie potrzebne są badania dynamiczne, rozciągnięte w czasie (ang. longitudinal studies). Ten złożony obszar badań wymaga multidyscyplinarnego podejścia, integrującego mikrobiologię, genomikę, bioinformatykę, badania kliniczne i medycynę spersonalizowaną.
