Микробиомът - съществата, които живеят в нас, контролирайки живота ни
Терминът "микробиом" е измислен от Джошуа Ледерберг, един от титаните на молекулярната биология, за да се отнася до всички микроби, техните генетични елементи и взаимодействието им в околната среда. През 1958 г. Ледерберг става един от най-младите нобелови лауреати, спечелвайки най-важното медицинско отличие само на 33 години.
Ние сме "колонизирани" от бактерии от раждането
Бактериите, които изграждат микробиома, колонизират храносмилателния ни тракт от първите 24 часа след раждането и се стабилизират около двегодишна възраст, превръщайки се в постоянно присъствие в живота ни и образувайки истински „орган“.
Нашият микробиом варира от раждането: учените са открили, че бебетата, родени по естествен път, са покрити с микроби в родовия канал, а родените чрез цезарово сечение са покрити от микроби, които обикновено съществуват на кожата на възрастните.
Експертите изчисляват, че хилядите милиарди микроби, които живеят в тялото ни, тежат общо почти 2 килограма. Повечето от тях живеят в червата и тяхното унищожаване може да има неприятни последици, като затлъстяване или развитие на заболявания на дебелото черво.
Връзката ни с бактериите, които живеят в нас, е симбиотична: в замяна на храна те ни помагат да смиламе храната, да произвеждаме необходимите витамини и да укрепваме имунната ни система. За да съществува едновременно с нашия микробиом, имунната система трябва да толерира хиляди видове безвредни бактерии. Вместо това тези бактерии играят важна роля в борбата срещу патогените - „лошите“ бактерии.
Познавайки микробите, които живеят в нашето тяло, учените се надяват да могат да дадат на всеки по-добър живот чрез персонализирани диети, по-бърза диагностика на заболяванията и тяхното персонализирано лечение.
Защо микробите в нас са от съществено значение
Многобройни проучвания през последните години показват, че микробиомното разстройство може да има неприятни последици за човешкото здраве, включително алергии, екзема, астма и затлъстяване.
През последните десетилетия се наблюдава, че в индустриализираните райони на планетата броят на пациентите с алергии се увеличава с бързи темпове. След години на проучване изследователите стигнаха до заключението, че „манията по чистотата“ е основната причина. Хипотезата беше потвърдена от швейцарско проучване, проведено миналата година, в което изследователите стигнаха до твърдо заключение: драстичното нарастване на алергичните заболявания в индустриалните общества е свързано с бързото изчезване на микроорганизмите, които населяват човешкото тяло. Според проучване на специалисти по микробиология и имунология в Медицинското училище в Станфорд, хората с хеликобактер пилори имат по-малък риск от астма, алергичен ринит или кожни алергии, отколкото други. Учените също казват, че Helicobacter pylori играе важна роля във функционирането на хормона грелин, изчезването на бактерията, допринасяйки за развитието на затлъстяване, диабет тип 2 и други метаболитни нарушения.
Двама американски изследователи, Джефри Гордън и Рут Лей от Вашингтонския университет, извършиха няколко експеримента върху мишки, които имаха интересни резултати. По този начин те открили, че лабораторните мишки, генетично предразположени към затлъстяване, имат бактерии в чревната си флора, които абсорбират повече хранителни вещества от храната, отколкото други мишки в клетката. Същото се случи и с хората. Двамата изследователи са наблюдавали 12 затлъстели доброволци в продължение на една година, през която са спазвали режим за отслабване. С отслабването на доброволците бактериалната структура в червата им се променя.
Гордън и Лей също показаха, че когато мишките, живеещи в стерилна среда, се колонизират с бактерии, извлечени от тялото на затлъстели мишки, те са склонни да наддават по-голямо тегло, отколкото когато са колонизирани с бактерии, извлечени от тялото на мишки с нормално тегло. . Това проучване изглежда обяснява заразния ефект на затлъстяването при хората. По този начин затлъстяването се предава не само генетично, но и социално, чрез обмена на бактерии, който се осъществява между приятели и роднини.
Следователно може да се каже, че човекът, като суперорганизъм, прилича на екосистемата на гората, в зависимост от присъствието на много същества, които чрез своето разнообразие поддържат баланс на системата.
3-те ентеротипа на хората
Наскоро голям европейски проект, наречен MetaHIT, доведе до откритието, че хората се отличават и от бактериите, които живеят чрез тях, а не само от елементи като кръвна група. Учените са открили, че има 3 вида микробни популации, като всеки човек принадлежи към един от тези ентеротипове. В същото време изследователите установяват, че ентеротипите не са свързани с възрастта, пола, националността или диетата на хората.
Трите ентеротипа са кръстени на доминиращата микробна група: Бактероиди, Превотела и Руминококи. Бактероидите са по-ефективни при разграждането на въглехидратите, което може да обясни защо хората с този тип са по-склонни към проблеми с теглото. Бактериите Prevotella са склонни да разграждат слуз в червата, а Ruminococcus улеснява усвояването на захарта, което може да насърчи наддаването на тегло.
Хората, принадлежащи към ентеротипа Bacteroides, имат по-добра чревна среда за синтезиране на витамини B2, B5, C и H, а тези, принадлежащи към ентеротипа Prevotella, имат повече бактерии, ефективни при синтеза на витамин B1 и фолиева киселина.
Проучване от миналата година показа, че ентеротипът Bacteroides е свързан с диети с високо съдържание на мазнини и протеини, докато ентеротипът Prevotella е свързан с диета с високо съдържание на въглехидрати.
Друго проучване на Олуф Педерсен, специалист по молекулярна генетика в центъра за диабет Steno в Гентофте, Дания, показва, че хората със затлъстяване или страдащите от метаболитни нарушения обикновено принадлежат към ентеротипа Bacteroides. Всъщност изследователите са открили, че в 90% от случаите те могат да установят дали човек е със затлъстяване или не, като анализират само микробиома си.
Проучване, проведено в Дания, показа, че анализът на микробиома позволява на лекарите точно да преценят дали пациентът ще страда от диабет, като размножаването на микроби в групата на Bacteroides е по-добър показател от индекса на телесна маса на изследваното лице.
Откриването на ентеротипове, още една стъпка към персонализираната медицина
Учените вярват, че откриването на ентеротипове ще доведе до трансформация на медицината, както се е случило с кръвните групи. Персонализираните диети, базирани на ентеротип и предписване на лекарства, подходящи за ентеротипа на пациента, са първите промени, предречени от специалисти.
Учените също така вярват, че ентеротипите ще играят важна роля при откриването на алтернативни на антибиотиците лечения, които са станали неефективни през последните години, тъй като бактериите стават резистентни. Така, вместо да се опитват да елиминират всички бактерии от червата, включително и вредните, лекарите ще могат да стимулират полезните бактерии да възстановят бактериалния баланс, който е съществувал преди развитието на болестта. С течение на времето ентеротипите ще позволят разработването на персонализирана медицина, при която всеки пациент ще се възползва от лечение, проектирано според собствените му нужди, идентифицирано въз основа на техния микробиом.
Бактериотерапията (позната също по-рядко като „фекална трансплантация“) вече е лечение, което започва да се прилага с обнадеждаващи резултати при пациенти, при които антибиотиците и други лечения не работят. Бактериалната трансплантация се извършва от няколко десетилетия, но едва през последните години генетичният анализ на чревните бактерии става възможен преди и след трансплантацията.
Дуско Ерлих, координатор на проекта в MetaHIT, обяснява защо микробиомът ще играе важна роля в персонализираната медицина: „Нашият геном се различава с максимум 0,1% от човек на човек, но разликата в метагенома може да достигне до 50%“. . Следователно, като анализират гените на организмите, които живеят в нас, лекарите могат да идентифицират аспекти, уникални за всеки пациент, което ще позволи разработването на персонализирано лечение.
Изследователите също така прогнозират, че в бъдеще децата не само ще бъдат ваксинирани срещу вируси, но ще се подлагат на подробни анализи на микробиома, за да идентифицират ключови бактерии, които липсват, за да ги въведат отново.
Изследванията върху микробиома са все още в зародиш, но лекарите се надяват да го разберат по-добре и да го превърнат в съюзник срещу болестта. Така че бактериите, които живеят в нас, ще играят жизненоважна роля за осигуряването на нашето здраве, тъй като учените започват да ги разбират по-добре.
Специалистите, участващи в изследването на микробиома, казват, че потенциалните ползи от разбирането му са огромни. Джулиан Дейвис, микробиолог от Университета на Британска Колумбия, казва, че „усилията за по-добро разбиране на микробиома са най-важният научен проект за всички времена. Ако този проект е успешен, всички ще спечелят. " Следователно следващите години обещават да донесат забележителни новини за съществените същества, които живеят в човешкия супер-организъм.