MIKROBIOTA: KOMPOSISJON, FUNKSJONER OG HVOR DEN FINNES - BIOLOGI - 2026

Den normale mikrobiotaen hos mennesker er settet med mikroorganismer som bebor kroppen på en standard måte, uten å forårsake noen sykdom. I dag anses betegnelsen bakterieflora som upassende.

Taksonomisk består mikrobiotaen av svært forskjellige organismer, fra bakterier, archaea og eukaryoter til virus. Mikrobielle samfunn varierer betydelig i forskjellige områder av kroppen. Med andre ord, sammensetningen av mikrober i munnen tilsvarer ikke den som finnes i tarmen.

Kilde: pixabay.com

Når vi tenker på bakterier - og mikroorganismer generelt - har vi en tendens til å fremkalle pejorative følelser om tilstedeværelsen av disse enhetene i kroppen vår. Selv om det er sant at forskjellige bakterier forårsaker alvorlige sykdommer, er det ikke riktig å generalisere denne unnfangelsen.

Mikroorganismene i kroppene våre er uunnværlige og etablerer gjensidigistiske og commensale forhold til organismen vår. Mikrobiotaen vår påvirker fysiologien vår betydelig - både direkte og indirekte - og bidrar til en rekke metabolske funksjoner, beskytter oss mot patogener, utdanner immunforsvaret, blant andre funksjoner.

Ulike faktorer påvirker sammensetningen av den menneskelige mikrobiota. Blant de mest fremtredende er kostholdet - både hos spedbarn og voksne - fødselsmetoden, bruk av antibiotika, visse medisinske tilstander, vertsens genotype, blant andre.

For tiden er det en serie nye molekylære metoder som gjør det mulig å karakterisere mikrobiota ved bruk av avanserte og raske sekvenseringsteknikker. Det mest brukte er genet som koder for 16S ribosomalt RNA og sammenlignes med en database.

Hva er mikrobiotaen?

Mikrobiotaen er definert som sammensetningen av mikroorganismer som er til stede i et definert miljø. I dette tilfellet mikroorganismer assosiert med menneskekroppen. Begrepet ble foreslått av Lederberg og McCray, som la vekt på konsekvensene og fordelene av disse biologiske enhetene for menneskers helse.

Det er et veldig likt begrep: mikrobiomet. I litteraturen er mikrobiome og mikrobiota ofte utskiftbare begreper. Imidlertid, hvis vi vil være presise, er mikrobiomet katalogen over mikrober, sammen med genene deres.

Et tilknyttet begrep er bakteriell "flora", mikroflora eller tarmflora. Begge ble brukt i flere tiår og var spesielt relevante i medisinsk og vitenskapelig litteratur.

Imidlertid er dette uttrykket fra 1900 uhensiktsmessig, siden flora er et begrep hentet fra den latinske blomsten, assosiert med plantene som bebor en bestemt region. Og siden det ikke henvises til settet med mikroplanter som bebor menneskekroppen, må begrepet forlates og erstattes av mikrobiota, eller mikrobiom som tilfellet kan være.

Sammensetning av den normale mikrobiota

Antall

Mikrobiotaen består av flere mikroorganismer som bebor kroppen til hver person. I numeriske termer er det mellom 10 og 100 billioner (som overstiger antall vertsceller) av disse symbiotiske organismer, som hovedsakelig befinner seg i mage-tarmkanalen.

Faktorer som påvirker sammensetningen av mikrobiota

Mikrobiota begynner å danne seg fra fødselen av babyen, hvor kroppen representerer et nytt miljø for mikrobiell kolonisering. Denne koloniseringen er avhengig av fødselsmetoden - det vil si naturlig fødsel eller keisersnitt (sistnevnte påvirker mikrobiotaen betydelig).

Når barnet vokser og utvikler seg, øker mangfoldet i mikrobiota lineært, avhengig av de første kolonisatorene. Dette vil endre seg avhengig av et bredt spekter av faktorer, som morsmelkfôring, forbruk av visse matvarer, utvikling av sykdommer, blant andre.

Nåværende forskning indikerer at kosthold er den viktigste faktoren som er med på å bestemme hvilken type mikrobiota som vil eksistere hos hvert individ.

Taksonomi

Disse mikroorganismene tilhører taksonomisk de tre livets domener: eukaryoter, bakterier og archaea.

Identiteten til disse organismene er vidt varierende mellom individer, individets kroppsregioner og det geografiske området der de bor. I neste avsnitt beskriver vi mer detaljert den taksonomiske identiteten til den typiske mikrobiota i hver kroppsregion.

Så er vi virkelig mennesker?

Nå, når vi kjenner til det enorme mangfoldet av organismer som bebor kroppen vår, må vi spørre oss selv hvem vi er og om vi virkelig kan betrakte oss som et individ.

Et mer adekvat syn er å betrakte oss som en superorganisme eller holobiont, siden vi består av 90% mikrobielle celler og 99% gener fra mikrober.

Hvor befinner det seg?

Kroppen vår er en rik samling av mikroorganismer, der hver struktur gir en potensiell nisje for deres utvikling. Disse gjensidigistiske forholdene er vanligvis stedspesifikke, der et visst sett med mikroorganismer danner kolonier i bestemte regioner av kroppen. De viktigste regionene er:

Tarmmikrobiota

Innenfor nisjene levert av menneskekroppen, er det ingen tvil om at den best studerte - i form av mikrobiota - er mage-tarmkanalen.

Tusenvis av arter finnes i tarmen til et voksent individ, dominert av phyla Bacteroidetes, Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria og Verrucomicrobia.

Denne koloniseringen varierer i fordøyelseskanalen. Lactobacillaceae, Erysiopelotrichaceae og Enterobacteriaceae dominerer i tynntarmen, rik på slektene Bacteroides spp., Clostridium spp., Bifidobacterium spp.

I tykktarmen er de vanligste innbyggerne Bacteroideceae, Prevotellaceae, Rikenellaceae, Lachnospiraceae og Ruminococcaceae.

Denne forskjellen i bakteriefamilien i tarmen gjenspeiler de fysiologiske forskjellene som finnes i tarmen.

I tynntarmen er bakterieveksten begrenset av oksygenkonsentrasjon, tilstedeværelsen av antimikrobielle peptider og pH-verdier, mens bakterien i tykktarmen er høyere.

I tillegg er det en bakteriell begrensning i tynntarmen for å unngå konkurranse om næringsopptak mellom mikroorganismer og verten.

I avføringen hører de viktigste oppdagede til bakteriedomenet, selv om det også er representanter for archaea (orden Methanobacteriales) og eukaryoter (rekkefølge Saccharomycetales.)

Oral mikrobiota

Munnhulen og sammenhengende utvidelser representerer egnede husregioner for visse typer mikroorganismer, inkludert tannoverflaten, tungenes overflate og andre keratiniserte og ikke-keratiniserte strukturer.

En grunnleggende komponent i munnhulen er spytt. I en milliliter av denne væsken kan vi finne opptil 100 millioner bakterieceller. Av disse er rundt 300 arter identifisert, mens ytterligere 360 ​​ikke har fått en spesifikk taksonomisk identitet.

Filylen som dominerer munnhulen er Firmicutes, etterfulgt av Proteobacteria, Bacteroides, Actinobacteria, Spirochaetes og Fusobacteria.

Når det gjelder mangfoldet av archaea, har slekten Methanobrevibacter blitt isolert ved flere anledninger fra munnhulen.

Studier avslører at tilstedeværelsen av archaea er relatert til utvikling av parodontale sykdommer. Dermed er ikke rollen til disse organismene i å etablere kommunale forhold til gjester ennå.

Den dominerende soppen i munnhulen tilhører slekten Candida. Som archaea-arter har de vært relatert til utvikling av flere sykdommer. Andre vanlige slekter i hulrommet er: Cladosporium, Aureobasidium, Saccharomycetales, Aspergillus og Fusarium.

Endelig er de vanligste virusene i munnen herpesvirus. Det anslås at 90% av befolkningen eier dem.

Urogenital mikrobiota

Urogenital kanal for kvinner

Mikrober som bebor det indre av skjeden, er i en fin og balansert forening av den gjensidigistiske typen, og beskytter verten og bytter næringsstoffer i bytte mot et anoksisk miljø som er passende for deres vekst.

Hos kvinner i reproduktiv alder inneholder skjeden betydelige mengder melkesyre og andre antimikrobielle stoffer, som begrenser veksten av mikrobiota. Dette miljøet opprettholdes takket være tilstedeværelsen av melkesyreproduserende bakterier, spesielt Lactobacillus spp.

Faktisk har bakterier som tilhører denne slekten blitt ansett siden 1892 som uunnværlige innbyggere for vaginal helse.

I tillegg til Lactobacillus, kjennetegnes skjeden av tilstedeværelsen av mikroorganismer i slektene: Staphylococcus, Ureaplasma, Corynebacterium, Streptococcus, Peptostreptococcus, Gardnerella, Bacteroides, Mycoplasma, Enterococcus, Escherichia, Veillonella, Bifidandus, the Bifid.

Når kvinner blir eldre og hormonelle nivåer svinger, endres mikrobiota.

Urogenital kanal av menn

Sammenlignet med den kvinnelige urogenitale kanalen, er den mannlige mikrobiota lite undersøkt og er ikke kjent i så mange detaljer.

Noen av slektene som er rapportert i penis inkluderer Staphylococus epidermidis, Corynebacterium spp., Lactobacillus spp., Blant andre.

Mikrobiota i lungene

Lungene har vært organer av stor interesse for studiet av mikrobiota. Imidlertid er det svært begrensede studier om emnet - kombinert med vanskeligheten med å ta prøver. Selv om de tidligere ble ansett som sterile områder, har denne visjonen i dag blitt endret.

Tilstedeværelsen av Streptococcus-slekten er funnet, og i noen prøver er Haemophilus, Rothia, Prevotella, Veillonella og Fusobacterium.

Mikrobiota i huden

Det største organet av mennesker er huden, som er dekket med et stort mangfold av mikroorganismer og blir kolonisert av dem fra fødselsøyeblikket.

Det er identifisert omtrent 200 bakterie-slekter som anses som innbyggere i huden. De fleste av disse artene tilhører tre phyla, nemlig: Actinobacteria, Firmicutes og Proteobacteria.

Sammensetningen av hudens mikrobiota er nært knyttet til hudens hudtype, vaner og genetikk, noe som gjør den ekstremt varierende.

De fleste mikrober lever av hudutskillelser, så de danner veldig nære relasjoner.

Egenskaper

Fordøyelse og vitaminproduksjon

Mikrobiotaen utfører en rekke funksjoner i menneskekroppen, og fremhever sin rolle i å forbedre fordøyelsen.

Bakterier som lever i enden av tykktarmen er relatert til spaltning av polysakkarider som ikke kan metaboliseres effektivt i tynntarmen, noe som øker næringsopptaket.

Det er også vist at forskjellige bakterier er i stand til å produsere essensielle vitaminer som vil bli absorbert av verten. Et eksempel på dette er en av de organismer som er mest kjent for forskere: E. coli.

Konkurranse og beskyttelse mot patogener

Konkurranse er definert som en antagonistisk interaksjon som involverer to eller flere arter som konkurrerer om en felles ressurs.

Spekteret av ufarlige mikroorganismer som vi har i kroppen vår, er i kontinuerlig konkurranse med patogener, og i de fleste tilfeller klarer de å fortrenge dem - takket være det som i økologi er kjent som prinsippet om konkurrerende eksklusjon.

De antas å etablere den første forsvarslinjen mot infeksjon av disse potensielle patogenene.

Hvordan studeres mikrobiota?

Studien av mikrobiotaen går tilbake til tidene til Antonie van Leewenhoek, i begynnelsen av 1680. Denne forskeren studerte på en sammenlignende måte de forskjellige mikroorganismer som bodde i det orale området og i avføring, og bemerket betydelige forskjeller i begge områdene.

Forskjellene gikk utover kroppsregionen, siden denne forskeren også inkluderte sammenligninger mellom friske og syke individer i hans eksperimentelle design. På denne måten klarte han å vise viktigheten av mikroorganismer i menneskers helse.

Historisk sett involverte studien av mikrobiota investeringen av tid og energi i produksjonen av flere avlinger.

For tiden er denne metodologien erstattet av en molekylær tilnærming som gjør det mulig å analysere genetiske sekvenser av mikroorganismer (generelt er den molekylære markøren som er genet for 16S og 18S ribosomalt RNA).

Ved å analysere disse sekvensene kan taksonet (eukaryoter, bakterier eller archaea) tildeles forskjellige taksonomiske nivåer, til vi når arten.

Begrepet metagenomikk ble opprinnelig brukt for karakterisering av totalt DNA, og i dag brukes det mer presist for å referere til studiet av genetiske markører, for eksempel 16S ribosomal DNA-genet.

Hva skjer når ubalanser oppstår i mikrobiota?

Selv om det ikke er noen klar og presis oversikt over alle organismer som bor i menneskekroppen, er det kjent at endringen i overflod og sammensetning påvirker helsen, fra fordøyelsessykdommer til utvikling av engstelig atferd.

For tiden administreres behandlinger fokusert på gjenopprettelse av den sunne mikrobiota hos pasienter som lider av noen lidelser.

referanser

1. Donaldson, GP, Lee, SM, & Mazmanian, SK (2016). Tarmbiogeografi av bakteriell mikrobiota. Naturomtaler. Mikrobiologi, 14 (1), 20–32.
2. Lloyd-Price, J., Abu-Ali, G., & Huttenhower, C. (2016). Det sunne menneskelige mikrobiomet. Genemedisin, 8 (1), 51.
3. Marchesi, JR (red.). (2014). Den menneskelige mikrobiota og mikrobiomet. CABI.
4. Marchesi, JR, & Ravel, J. (2015). Ordforrådet til mikrobiomforskning: et forslag. Mikrobiome, 3, 31.
5. Mimee, M., Citorik, RJ, & Lu, TK (2016). Mikrobiomterapi - Fremskritt og utfordringer. Avanserte medisineleveringsanmeldelser, 105 (Pt A), 44–54.
6. Mohajeri, MH, Brummer, R., Rastall, RA, Weersma, RK, Harmsen, H., Faas, M., & Eggersdorfer, M. (2018). Mikrobiomets rolle for menneskers helse: fra grunnleggende vitenskap til kliniske anvendelser. European journal of nutrition, 57 (Suppl 1), 1–14.
7. Thursdayby, E., & Juge, N. (2017). Introduksjon til den menneskelige tarmen mikrobiota. The Biochemical journal, 474 (11), 1823–1836.
8. Ursell, LK, Metcalf, JL, Parfrey, LW, & Knight, R. (2012). Definere det menneskelige mikrobiomet. Ernæringsanmeldelser, 70 Suppl 1 (Suppl 1), S38 - S44.