Tartalomjegyzék:

Az emberben lévő mikrobák kvintilliója határozza meg lényegünket
Az emberben lévő mikrobák kvintilliója határozza meg lényegünket

Videó: Az emberben lévő mikrobák kvintilliója határozza meg lényegünket

Videó: Az emberben lévő mikrobák kvintilliója határozza meg lényegünket
Videó: Ez a 12 Éves Lány Egy Pszichopata...Nem Fogod Elhinni Hogy Mit Tett!!! [LEGJOBB] 2024, Március
Anonim

Minél több tudós vizsgálja az emberi testben élő mikrobákat, annál többet tudnak meg ezeknek a morzsáknak a megjelenésünkre, viselkedésünkre, sőt gondolkodásunkra és érzésünkre gyakorolt erőteljes hatásáról.

A tüdőben és a belekben, a bőrben és a szemgolyókban élő vírusok, baktériumok, egysejtű gombák és más organizmusok valóban függnek egészségünktől és jólétünktől? Nem túl furcsa azt hinni, hogy azok a mikroszkopikus lények, amelyeket magunkban és magunkon hordozunk, sok tekintetben meghatározzák a mi lényegünket?

A mikrobiom hatása - így hívják ezt a mini állatkertet - már a fejlődés korai szakaszában alapvető lehet.

Az egyik tanulmány, amelynek eredményeit tavaly publikálták, azt mutatja, hogy még egy olyan veleszületettnek tűnő tulajdonság, mint a csecsemő vérmérséklete is múlhat azon, hogy a beleiben lévő baktériumok többsége ugyanabba a nemzetségbe tartozik-e: minél több a bifidobaktérium, annál vidámabb a gyermek..

Anna-Katariina Aatsinki és kollégái a finn Turku Egyetemen 301 csecsemő székletmintáinak elemzésén alapulnak. Azok a gyerekek, akiknél több bifidobaktérium volt két hónapos korban, nagyobb valószínűséggel mutattak „pozitív érzelmeket”, ahogy a kutatók megállapították, hat hónapos korban.

A mikrobiom tanulmányozása viszonylag nemrégiben kezdődött – valójában mindössze 15 évvel ezelőtt. Ez azt jelenti, hogy az eddig végzett kutatások nagy része előzetes és szerény hatókörű volt, csupán több tucat egér vagy ember bevonásával. A tudósok határozott összefüggést találtak a mikrobiom állapota és a különféle betegségek között, de még nem sikerült egyértelmű ok-okozati összefüggést azonosítaniuk az ember sűrűn lakott „belső világának” lakói és egészsége között.

Még ezeknek a lakosoknak a száma is elképesztő: ma úgy tartják, hogy egy átlagos fiatalember testében körülbelül 38 kvintimillió (1012) mikroba él - ez még a saját emberi sejtjénél is több. Ha megtanuljuk megérteni, hogyan szabaduljunk meg ettől a – saját – vagyonunktól, lenyűgöző kilátások nyílnak meg előttünk.

Az optimisták szerint a közeljövőben általánossá válik, hogy egészséges mikrobakomplexeket fecskendeznek be egy személybe prebiotikumok (olyan vegyületek, amelyek szubsztrátként működnek, amelyeken a hasznos baktériumok szaporodhatnak), probiotikumok (maguk ezek a baktériumok) vagy széklettel. transzplantáció (gazdag bélmikrobióma átültetése donoroktól) - hogy egészségesen érezhesse magát.

Amikor az emberek a mikrobiomról beszélnek, akkor elsősorban a gyomor-bél traktus lakóira gondolnak, amelyek mikroorganizmusaink 90 százalékát teszik ki. Más szervek azonban hemzsegnek az élettől: a mikrobák kitöltik a test bármely részét, amely érintkezik a külvilággal: szemek, fülek, orr, száj, végbélnyílás, húgyúti rendszer. Ezenkívül a kórokozók bármely bőrdarabon jelen vannak, különösen a hónaljban, a gátban, a lábujjak között és a köldökben.

És íme, ami igazán elképesztő: mindannyiunkban egyedi mikrobák vannak, amelyekkel senki más nem rendelkezik. Rob Knight, a Kaliforniai Egyetem (San Diego) Mikrobióma Innovációs Központjának munkatársa szerint ma már vitatható, hogy annak valószínűsége, hogy két ember azonos fajkészlettel rendelkezik a mikrobiomokban, a nullához közelít. Knight szerint a mikrobióma egyedisége kiaknázható a kriminalisztika során. „Aki megérintett egy tárgyat, azt a mikrobiom „ujjlenyomata” követi nyomon, amely az ember bőrén marad” – magyarázza. Nos, egy nap a nyomozók bizonyítékokat keresve elkezdenek mintát gyűjteni a bőrön élő mikrobákról, akárcsak manapság ujjlenyomatokat.

Ebben a cikkben megosztunk néhány jelentős felfedezést, amelyeket a mikrobiomot tanulmányozó tudósok tettek, és azt, hogy ez hogyan hat ránk csecsemőkortól idős korig.

Csecsemőkor

A magzat az anyaméhben gyakorlatilag steril. A szülőcsatornán átpréselve számtalan baktériummal találkozik. A normál szülés során a babát a hüvelyben élő mikrobák "lemossák"; ráadásul az anya bélbaktériumai is rákerülnek. Ezek a mikrobák azonnal elkezdenek benépesíteni saját beleiket, és egyfajta kommunikációba lépnek a fejlődő immunrendszerrel. Tehát a mikrobiom már létezésének legkorábbi szakaszában felkészíti az immunrendszert a jövőbeni megfelelő működésre.

Ha császármetszéssel jön világra a baba, nincs érintkezés az anya baktériumaival, és más mikroorganizmusok kolonizálják a beleit - az anya bőréből és az anyatejből, a nővér kezéből, még a kórházi ágyneműből is. Egy ilyen idegen mikrobióma megnehezítheti az ember egész jövőbeli életét.

2018-ban Paul Wilms, a Luxemburgi Egyetem Rendszergyógyászati Központjának munkatársa közzétette egy 13 természetes úton született csecsemő és 18 műtéti úton született csecsemő vizsgálatának eredményeit. Wilms és munkatársai elemezték az újszülöttek és anyjaik székletét, valamint a vajúdó nők hüvelykenetét. A „császármetszéseknél” lényegesen kevesebb olyan baktérium volt, amely lipopoliszacharidokat termel, és ezáltal serkenti az immunrendszer fejlődését. Kevés ilyen mikroba marad a születés után legalább öt napig - Wilms szerint ez elég ahhoz, hogy hosszú távú következményekkel járjon az immunitás szempontjából.

Egy idő után, általában az első születésnapra, mindkét csoportban a gyermekek mikrobiomája hasonlóságot mutat. Wilms szerint azonban az élet korai napjaiban megfigyelhető különbség azt jelenti, hogy a császármetszéssel született babák szervezetében nem biztos, hogy múlik el az elsődleges immunizálás, amely során az immunsejtek megtanulnak megfelelően reagálni a külső hatásokra. Valószínűleg ez a magyarázata annak, hogy ezeknél a gyerekeknél nagyobb valószínűséggel alakulnak ki különféle, az immunrendszer működésével kapcsolatos problémák, például allergiák, gyulladások és elhízás. Wilms szerint a jövőben talán a „császármetszők” probiotikumokat kapnak, amelyeket az anya baktériumtörzsei alapján hoztak létre, hogy emésztőrendszerüket hasznos mikrobákkal népesítsék be.

Gyermekkor

Az ételallergia már annyira elterjedt, hogy egyes iskolák korlátozásokat vezettek be az otthonról vihető ételekre vonatkozóan (például nem hozhatnak földimogyorószeletet vagy lekváros szendvicset), hogy egyes osztálytársaknál ne alakuljon ki allergia. Az Egyesült Államokban 5,6 millió gyerek szenved ételallergiában, vagyis minden osztályban legalább két-három ilyen gyerek van.

Különféle okokat említenek, amelyek az allergiák elterjedéséhez vezethetnek, beleértve a császármetszéssel világra hozott babák számának növekedését, valamint az antibiotikumok túlzott használatát, amelyek elpusztíthatják a minket védő baktériumokat. Katherine Nagler és munkatársai a Chicagói Egyetemen úgy döntöttek, hogy megvizsgálják, hogy az ételallergiák gyermekek körében való terjedése összefüggésben áll-e a mikrobiom összetételével. Tavaly tették közzé egy tanulmány eredményeit, amelyben nyolc hat hónapos gyermek vett részt, akiknek a fele allergiás volt a tehéntejre. Kiderült, hogy a két csoport képviselőinek mikrobiomája meglehetősen eltérő: az egészséges babák beleiben a koruk megfelelően fejlődő gyermekeire jellemző baktériumok, a tehénbetegségben szenvedőkben pedig a felnőttekre jellemzőbb baktériumok találhatók. tejallergia.

Nagler szerint az allergiás gyermekeknél a gyermekkori mikrobiomból a felnőttbe való rendszerint lassú átmenet "rendellenes sebességgel ment végbe".

Nagler és munkatársai „széklettranszplantációval” ültették át „a” babáik bélbaktériumait császármetszéssel született és steril körülmények között, azaz teljesen mikrobáktól mentes egerekbe. Kiderült, hogy csak az egészséges babákból átültetett egerek nem mutattak allergiás reakciót a tehéntejre. Mások, mint donoraik, allergiássá váltak.

A további vizsgálatok kimutatták, hogy az egerek első csoportjának védelmében a főszerepet egy fajhoz tartozó baktériumok játszották, amelyek csak gyermekeknél fordultak elő: a Clostridia csoportból származó Anaerostipes caccae. Nagler és munkatársai egy tanulmányban megállapították, hogy a Clostridia megakadályozza a földimogyoró-allergiát is.

Image
Image

Nagler, a chicagói székhelyű ClostraBio gyógyszeripari startup elnöke és társalapítója azt reméli, hogy laboratóriumi egereken, majd allergiás embereken is tesztelheti az Anaerostipes caccae terápiás potenciálját. Az első feladat az volt, hogy találjanak egy helyet a belekben, ahol egy csapat jótékony baktérium leszállhat. Nagler szerint még egy egészségtelen mikrobiomban is minden rést már megtöltöttek; így ahhoz, hogy a Clostridia új helyen gyökeret eresszen, ki kell űznie a korábbi lakókat. Ezért a ClostraBio olyan gyógyszert hozott létre, amely megtisztítja a mikrobióm egy bizonyos rését. Nagler és munkatársai egereknek "felírják", majd többféle Clostridia-t, valamint a mikrobák szaporodását elősegítő élelmi rostokat fecskendeznek beléjük. Nagler azt reméli, hogy a következő két éven belül megkezdheti a Clostridia humán klinikai vizsgálatait, és végül elkészíthet egy gyógyszert ételallergiás gyermekek számára.

A bélmikrobák más betegségekhez is társulhatnak gyermekeknél, beleértve az I-es típusú cukorbetegséget. Ausztráliában a tudósok 93 olyan gyermek székletmintáját elemezték, akiknek rokonai cukorbetegségben szenvedtek, és azt találták, hogy azok közül, akiknél később kialakult a betegség, megemelkedett az enterovírus A szintje a székletben. A kísérletek egyik résztvevője, W. Ian Lipkin a Meilmanovskaya-tól azonban A Columbia Egyetem Közegészségügyi Kara óva inti kollégáit attól, hogy olyan elhamarkodott következtetéseket vonjanak le, miszerint bizonyos betegségek okai kizárólag a mikrobiom eltéréseiből fakadnak. „Annyit biztosan tudunk” – mondja –, hogy bizonyos mikrobák valamilyen módon összefüggenek bizonyos betegségekkel.

Lipkin ennek ellenére lelkesedik a mikrobiomtudomány jövőjéért. Előrejelzése szerint a következő ötven évben a tudósok feltárják a mikrobiom szervezetre gyakorolt hatásának mechanizmusát, és klinikai kísérleteket kezdenek embereken, hogy bemutassák, hogyan javítható az egészség a mikrobiom „szerkesztésével”.

Ifjúság

Sok serdülő hajlamos a pattanásokra – és úgy tűnik, létezik egy „faggyúmirigy mikrobióma” nevű jelenség. A srácok bőre különösen kedves a Cutibacterium acnes baktérium két törzsének, amelyek az aknéhoz kapcsolódnak. Ennek a baktériumnak a legtöbb törzse biztonságos, sőt előnyös is, mert gátolja a patogén mikrobák szaporodását; valójában ez a baktérium a normál arc és nyak mikrobiómának egyik fő alkotóeleme.

A rossz törzs azonban sokat árthat: jelenléte Amanda Nelson, a University of Pennsylvania College of Medicine bőrgyógyásza szerint a gyulladások kialakulásának egyik előfeltétele. A betegség kialakulásának egyéb okai között a tudósok faggyúnak (melyet a faggyúmirigyek termelnek a bőr hidratálására) neveznek, amely táptalajként szolgál a C. acnes, a szőrtüszők és a gyulladásra való hajlam számára. Mindez együtt működik, és Nelson szerint még nem tudjuk, melyik a fontosabb.

A Washingtoni Egyetem Orvostudományi Karának kutatói megvizsgálták a faggyúmirigyek mikrobiomját, és megállapították, hogy az egyetlen hosszan tartó akne-kezelés, az izotretinoin (különböző kereskedelmi neveken ismert), részben megváltoztatja a bőr mikrobiómát, növelve a bőr általános sokféleségét. mikrobák, amelyek között a káros törzsek nehezebben tudnak gyökeret verni.

Most, hogy a tudósok rájöttek, hogy az izotretinoin a mikrobiom összetételének megváltoztatásával fejti ki hatását, megpróbálhatnak más, ugyanolyan hatású, de remélhetőleg biztonságosabb gyógyszereket létrehozni – elvégre az izotretinoin születési rendellenességekhez vezethet a gyermekeknél, ha az anyák szedték a gyógyszert terhesség alatt.

Érettség

Mi van, ha többet tehet az edzései során, ha egyszerűen kölcsönveszi egy sportoló bélmikrobáját? Ezt a kérdést a Harvard Egyetem tudósai tették fel. Két héten keresztül napi székletmintákat gyűjtöttek a 2015-ös bostoni maratonon részt vevő 15 futótól – a verseny előtt egy héttel indulva, majd egy héttel később fejezték be –, és összehasonlították azokat a kontrollcsoport tíz emberétől, szintén két éven át gyűjtött székletmintával. hetek.nem fut. A kutatók azt találták, hogy néhány nappal a maraton után a futóktól vett minták lényegesen több Veillonella atypica baktériumot tartalmaztak, mint a kontrollcsoporté.

„Ez a felfedezés sok mindent megmagyaráz, mert a Veilonella egyedülálló anyagcserével rendelkezik: kedvenc energiaforrása a laktát, a tejsav sója” – mondja Aleksandar Kostić, a Joslin Diabetes Research Center és a Harvard Medical School munkatársa. "És arra gondoltunk: lehet, hogy a Veilonella lebontja az izomlaktátot a sportoló szervezetében?" És ha ez valóban így van, lehetséges-e a professzionális sporttól távol állókba is bevezetni a törzseit, hogy növeljék az állóképességüket?

Ezután a tudósok laboratóriumi egerekkel foglalkoztak: az egyik futó ürülékéből izolált Veilonellát 16 egérbe fecskendezték be normál mikrobiómával, amelyet kórokozókra teszteltek. Az alanyokat ezután futópadra helyezték, és futni kényszerítették, amíg kimerültek. Ugyanezt tettük 16 kontroll egérrel; csak beléjük fecskendeztek olyan baktériumokat, amelyek nem fogyasztanak laktátot. Mint kiderült, a Veilonellával "fertőzött" egerek sokkal tovább futottak, mint a kontroll állatok, ami azt jelenti, hogy a kutatók úgy vélik, hogy a mikrobiom kritikus szerepet játszhat a teljesítmény fenntartásában.

Kostich szerint ez a kísérlet "csodálatos példája annak, amit a szimbiózis ad nekünk". A veilonella akkor virágzik, ha az ember, annak hordozója, a fizikai aktivitás eredményeként laktátot termel, amivel táplálkozik, és ennek hasznára válik azáltal, hogy a laktátot propionáttá alakítja, ami befolyásolja a gazdaszervezet teljesítményét, mert többek között, fokozza a szív összehúzódásainak gyakoriságát és javítja az oxigén anyagcserét, és esetleg megakadályozza a gyulladások kialakulását az izmokban.

„Úgy tűnik, hogy ez a fajta kapcsolat áll az emberek és a mikrobióm közötti interakciók nagy részének hátterében” – magyarázza Kostich. "Végül a köztük lévő kapcsolat kölcsönösen előnyös."

A mikrobiom felelős lehet az emberi természet kevésbé tetszetős tulajdonságaiért is, beleértve az olyan mentális állapotokat, mint a szorongás és a depresszió. 2016-ban a Cork-i Ír Nemzeti Egyetem tudósai közzétették a mikrobiom depresszió kialakulására gyakorolt hatását vizsgáló tanulmány eredményeit. A kutatók 28 laboratóriumi patkányt két csoportra osztottak. A kísérleti csoport három súlyos depresszióban szenvedő férfitól, a kontrollcsoport három egészséges férfitól kapott bélmikroflóra transzplantációt.

Kiderült, hogy a depresszióban szenvedők bélmikrobióma depresszióba és patkányokba süllyedt. A kontroll állatokhoz képest elvesztették érdeklődésüket az örömet okozó tevékenységek iránt (patkányoknál ezt az határozza meg, hogy milyen gyakran akarnak édes vizet inni), és fokozott aggodalom, ami abban nyilvánult meg, hogy elkerülni akarják a laboratórium nyitott vagy ismeretlen területeit. labirintus.

Tekintettel a patkányok és az emberek közötti nagy különbségre, a kutatók megjegyzik, hogy tanulmányaik új bizonyítékot szolgáltatnak arra vonatkozóan, hogy a bélmikrobióma szerepet játszhat a depresszióban. Szerintük előbb-utóbb eljöhet az a nap, amikor a depresszió és más hasonló rendellenességek ellen küzdenek, többek között bizonyos baktériumok megcélzásával az emberi szervezetben.

Image
Image

Öreg kor

A mikrobiom egyszerre rugalmas és folyékony. Egyedülálló szerkezete nagyrészt négy éves korig alakul ki, és csak nagyon jelentős tényezők befolyásolhatják igazán - például az étrend változása, a fizikai aktivitás intenzitása vagy a szabadban töltött idő, új lakóhelyre költözés, használat antibiotikumokkal és néhány más gyógyszerrel. Bizonyos értelemben azonban a mikrobiom állandó változásban van, és finoman változik minden étkezéssel. Felnőtteknél ezek a változások annyira megjósolhatók, hogy életkorát nagyjából meg lehet határozni, ha megismeri a belekben élő baktériumokat.

Ez a technika, amelyet "az életkor meghatározása az öregedés mikrobióma órája alapján" néven ismernek, mesterséges intelligencia segítségét igényli, például a hongkongi székhelyű Insilico Medicine startup nemrégiben végzett kísérletében. A tudósok 1165 európai, ázsiai és észak-amerikai ember mikrobiómáiról gyűjtöttek információkat. Harmaduk 20-30 éves, másik harmaduk 40-50, az utolsó pedig 60-90 éves volt.

A tudósok a hordozóik életkorának megjelölésével a mikrobiómák 90 százalékára vonatkozó adatokat „számítógépes értelmezésnek” vetették alá, majd a mesterséges intelligencia által azonosított mintákat alkalmazták a fennmaradó tíz százalékban, akiknek életkora nem volt megjelölve. Életkorukat mindössze négy év hibával lehetett megállapítani.

Mit jelent "szerkeszteni" a mikrobiomát és békében élni? Sajnos még a mikrobiomtudomány legnagyobb rajongói is azt mondják, hogy eddig nehéz pontos következtetéseket levonni a mikrobiom és az emberi egészség kapcsolatáról, és ragaszkodnak ahhoz, hogy nagyon óvatosan kell eljárni a bakteriális graftokkal történő kezelésre való átálláskor.

Paul Wilms, a Luxemburgi Egyetem munkatársa szerint most sokan áradoznak a mikrobiota gyógyszerként való felhasználásának lehetőségeiről, megjegyezve, hogy a gyógyszergyárak új probiotikumokat fejlesztenek ki a mikrobiom egyensúlyának megteremtésére.

„Mielőtt valóban helyesen és intelligensen csinálnánk – mondja Wilms –, részletesen meg kell értenünk, mi az egészséges mikrobióma, és pontosan hogyan hat az emberi szervezetre. Szerintem ettől még nagyon messze vagyunk."

Mikrobák bennünk

  • vastagbél - 38 kvintimillió
  • plakett - 1 kvintimillió
  • bőr - 180 milliárd
  • nyál - 100 milliárd
  • vékonybél - 40 milliárd
  • gyomor - 9 millió

Lásd a mikrobiomot

A cikkben szereplő összes képet Martin Eggerly készítette pásztázó elektronmikroszkóp segítségével: a mintákat megszárították, aranyatomokat permeteztek rájuk és vákuumkamrába helyezték. A mikroszkóp elektronnyalábjának hullámhossza rövidebb, mint a látható fényé, így a sugár a legkisebb tárgyakat "kiemeli ki", de a színspektrumon kívül esik. Eggerlyre festett mikrobák, amelyeknek a színe ismert, ezekben a színekben, más esetekben más színskálát választott, hogy a mikrobákat és jellemző tulajdonságaikat meg lehessen különböztetni.

Ajánlott: