Човешкият микробиом: състав, функции и значение за здравето

Открийте човешкия микробиом: състав, ключови функции и как влияе на имунитета, храносмилането и общото здраве — практични съвети за поддържане на баланса.

Човешкият микробиом (или човешка микробиота) е съвкупността от микроорганизми, които живеят в нас. Те живеят по кожата, в слюнката и устата, в очите, в червата и останалата част от стомашно-чревния тракт. Те включват бактерии, археи, гъбички и едноклетъчни еукариоти ("протозои"). Всеки човек носи в себе си много повече от тези микроби, отколкото е броят на човешките клетки в тялото. Човешкото тяло има около 100 трилиона клетки и носи около десет пъти повече микроорганизми само в червата.

Микробиомът е "екологичната общност от коменсални, симбиотични и патогенни микроорганизми, които буквално споделят пространството на тялото ни". Първоначално терминът е въведен от Джошуа Ледерберг. Той смята, че микроорганизмите, живеещи в човешкото тяло в условията на здраве и болест, са важни. В много научни статии се прави разграничение между "микробиом" и "микробиота", за да се опишат съответно колективните геноми на микроорганизмите, които живеят в дадена екологична ниша, или самите микроорганизми. Според първоначалните дефиниции обаче тези термини до голяма степен са синоними.

Някои от тези организми са полезни за хората. Повечето от тях обаче нямат известен ефект. Те са просто симбионти: живеят с нас. Тези, които се очаква да присъстват, са членове на нормалната флора. При нормални обстоятелства те не причиняват заболявания, а дори могат да помогнат на здравето ни. Проучванията през 2009 г. поставиха въпроса дали здравето ни се уврежда, ако намалим тази биота. Това със сигурност се отнася за чревната флора.

Въпреки че "флора" се отнася по-скоро за растения, отколкото за бактерии, терминът "чревна флора" е широко използван и познат на биолозите. "Биота" се отнася до общия сбор от организми в дадена екосистема. Терминът "микробиота" е най-подходящ за бактерии и други микроорганизми, но несъмнено често ще се използва и "флора".

Обсъжданите микроби обикновено са непатогенни (не причиняват болести, освен ако не се развиват необичайно); те съществуват в хармония и симбиоза със своите гостоприемници.

Изследователите са научили, че голяма част от микробите, открити в човешкото тяло, не са бактерии, а много стар клас едноклетъчни организми, наречени археи. Те включват метаногени, които произвеждат метан и могат да причинят метеоризъм.

Състав на човешкия микробиом

Микробиомът варира значително между индивидите и между различните екологични ниши в тялото. Основните групи включват:

• Бактерии — доминираща група в повечето места, особено в червата (родове като Bacteroides, Firmicutes, Actinobacteria и Proteobacteria).
• Археи — по-малко разнообразни, но важни функционално (напр. метаногени в дебелото черво).
• Гъбички (микромицетни) — малък, но стабилен компонент (Candida, Malassezia и др.).
• Еукариотни протозои — едноклетъчни еукариоти, които понякога присъстват в червата и други места.
• Вируси и бактериофаги — инфектират бактерии и могат да влияят на състава и функцията на микробиотата.

Функции и значение за здравето

Микробиомът изпълнява множество жизненоважни функции:

• Метаболитни функции: разгражда несмилаеми растителни влакна, синтезира витамини (напр. вит. K, някои вит. B), участва в метаболизма на липиди и аминокиселини.
• Засилване на имунитета: микробите помагат за обучението на имунната система, стимулират бариерните функции на лигавиците и предпазват от колонизация от патогени.
• Защита от патогени: конкурират за ниша и ресурси (колонизационна съпротива) и произвеждат антимикробни вещества.
• Влияние върху метаболитни и неврологични процеси: свързани с риск за метаболитни заболявания, като затлъстяване и диабет тип 2, и с "ос на черво-мозък" — влияние върху настроението, стреса и поведението чрез метаболити и невротрансмитери.
• Участие в фармакологията: микробиотата може да модифицира ефекта и токсичността на лекарства.

Фактори, които оформят микробиома

Съставът на микробиома се формира и променя през целия живот под влияние на множество фактори:

• Начин на раждане: вагинално раждане срещу цезарово сечение дава различен първичен набор от микроорганизми.
• Кърмене и хранене в ранна възраст: кърмата доставя пробиотични бактерии и олигозахариди, които подхранват полезни микроби.
• Диета: богатата на фибри, растителни храни диета подкрепя разнообразие; високо преработена и бедна на фибри диета може да намали микробното разнообразие.
• Антибиотици и други медикаменти: могат временно или трайно да променят състава на микробиотата.
• Възраст, география, начин на живот и контакт с околната среда: различия в жилищни условия, животни, хигиенни практики и др. също влияят.

Дисбиоза и свързани заболявания

Нарушенията в нормалната микробна общност (дисбиоза) са свързвани с редица здравословни проблеми, включително:

• инфекции като Clostridioides difficile;
• хронични възпалителни заболявания на червата (напр. болест на Крон, улцерозен колит);
• метаболитни нарушения — затлъстяване, инсулинова резистентност;
• алергични и автоимунни състояния;
• психични разстройства и неврологични заболявания (връзки чрез ос черво–мозък).

Трябва да се отбележи, че асоциациите не винаги означават причинно-следствена връзка — отговорът често е сложен и двупосочен.

Как се изследва микробиомът

Съвременните методи позволяват детайлно картографиране и функционален анализ:

• 16S rRNA секвениране: широко използван за профилиране на бактериалния състав.
• Метагеномика (shotgun sequencing): дава информация за геномите и потенциалните функции на общността.
• Метатранскриптомика, метапротеомика и метаболомика: изучават кои гени се експресират, какви белтъци се произвеждат и какви метаболити циркулират.
• Култивиране и функционални експерименти: макар много микроби да са трудни за отглеждане, култивираните извлечения и модели с животни (напр. безмикробни мишки) помагат за доказване на причинно-следствени връзки.

Приложения и терапевтични подходи

Разбирането на микробиома води до нови начини за подобряване на здравето:

• Пробиотици: живи микроорганизми, които при приемат в адекватни количества могат да имат полза за здравето.
• Пребиотици: вещества (напр. фибри), които стимулират растежа на полезни микроби.
• Фекална микробна трансплантация (FMT): прехвърляне на кал от здрав донор — доказано ефективно при рецидивиращи инфекции с C. difficile и активно изследвано при други състояния.
• Дизайн на диети и персонализирани интервенции: корекция на храненето и начин на живот с цел възстановяване на здравословен микробиом.
• Разработка на микробни „лекарства“: използване на специфични щамове или техни метаболити за терапевтични цели.

Предизвикателства и бъдещи направления

Някои от основните предизвикателства в изследването на микробиома са:

• определяне на причинно-следствени връзки между промени в микробиома и болести;
• индивидуална вариабилност и нуждата от персонализиран подход;
• стандартизация на методите и интерпретацията на резултатите;
• етични и регулаторни въпроси при терапии като FMT.

Бъдещите изследвания ще дадат по-ясна картина кои микробни промени са вредни и кои могат да бъдат коригирани с безопасни и ефективни интервенции.

Практически препоръки за поддържане на здрав микробиом

• консумирайте разнообразна, богата на фибри диета (плодове, зеленчуци, пълнозърнести продукти, бобови култури);
• избягвайте ненужната употреба на антибиотици и следвайте предписанията на лекаря;
• поддържайте активен начин на живот и добър сън;
• приемът на пробиотици и пребиотици може да бъде полезен в конкретни ситуации — консултирайте се с медицински специалист;
• при хронични или сериозни състояния обсъдете с лекар възможностите за изследване на микробиома и подходящи терапии.

Човешкият микробиом е динамична и жизненоважна част от нашето тяло. Развитието на технологиите за неговото изследване продължава да разкрива нови зависимости между микробите и човешкото здраве, което отваря път за иновативни стратегии за превенция и лечение.

Въпроси и отговори

В: Какво представлява човешкият микробиом?

В: Колко клетки има човешкото тяло?

В: Какво е изработил Джошуа Ледерберг?

В: Каква е разликата между "микробиом" и "микробиота"?

В: Всички микроби ли са полезни за хората?

В: Какво представлява чревната флора?

В: Какво представляват метаногените?

Търсене по буква