Zrozumienie ludzkiego mikrobiomu doprowadzi do przełomów w opiece zdrowotnej, w tym leczenia dolegliwości takich jak zespół jelita drażliwego. Shutterstock

Bakterie znajdują się w centrum wszystkich form życia na planecie Ziemia i są podstawowym budulcem, który sprawia, że ​​organizmy żywe są takie, jakie są.

Oboje mitochondrium — występujący w większości organizmów, który wytwarza energię w komórce — oraz chloroplast — zbieracz energii słonecznej znajdujący się w roślinach — można prześledzić od ich bakteryjnych przodków. Te wyspecjalizowane drobnoustroje położyły podwaliny pod bioróżnorodność, wśród której żyjemy.

Mikroby są częścią wszystkich organizmów wielokomórkowych, w których pełnią niezliczone funkcje niezbędne do życia, w tym trawienie składników odżywczych i procesy sygnalizacyjne. Mikroby, które są integralnym składnikiem organizmów żywych, określane są mianem mikrobiomu. Mikrobiom znajduje się w stworzeniach tak proste jak hydra i tak złożone jak ludzie, słonie i drzewa.

Mikrobiom ludzki

Mikroby są częścią człowieka od początkowej fazy rozwoju i odgrywają ważną rolę w funkcjonowaniu ludzkiego organizmu. Mikrobiom człowieka składa się z wirusów, bakterii i grzybów bytujących w społecznościach wewnątrz i na ciele.

Mimo że te drobnoustroje zawsze były częścią anatomii człowieka, dopiero niedawno zostały zwizualizowane dzięki postępom technologicznym, takim jak narzędzia do obrazowania molekularnego i sekwencjonowanie genetyczne nowej generacji. Możemy teraz wizualizować te drobnoustroje w trakcie ich działania i wykonywania ważnych zadań.

Mikrobiom to największy organ, o którym być może nigdy nie słyszałeś, ważący do trzech kilogramów. Ludzkie mikroby: wewnętrzna moc (2018), Autor pod warunkiem

Mikrobiom człowieka jest jednym z największych narządów, waży około dwóch do trzech kilogramów u osoby dorosłej. Chociaż jest niewidoczny, mikrobiom uwidacznia swoją fizyczną obecność za pomocą sporadycznych dźwięków i zapachów.

Mikrobiom nadaje nam unikalne cechy, które posiadamy. Skład mikrobiomu zmienia się w ciągu naszego życia, a spadek liczby i różnorodności jego składników jest związany z chorobami i starzeniem się. W rzeczywistości wiadomo, że zdrowe osoby i stulatkowie mają większą różnorodność partnerów mikrobiologicznych niż osoby niezdrowe.

Funkcje specyficzne dla lokalizacji

Mikrobiom działa w harmonii z różnymi narządami w ciele i pomaga w prawidłowym funkcjonowaniu człowieka. Na przykład drobnoustroje żyjące na powierzchni skóry chronią przed inwazją oportunistycznych bakterii i patogenów. Te mikroby również pomagają w gojeniu się ran, wzmacnianiu układu odpornościowego i wytwarzaniu lotnych cząsteczek sygnałowych niezbędnych do komunikacji w ciele i układzie nerwowym.

Jelito, które zawiera największą ilość drobnoustrojów, nie byłoby w stanie wykonać swojego zadania trawiennego bez pomocy drobnoustrojów. Drobnoustroje w jelitach posiadają szereg enzymów przeznaczonych do trawienia złożonych węglowodanów i ekstrakcji składników odżywczych ze spożywanej przez nas żywności. Przeciętna osoba zużywa do 60 ton żywności w ciągu swojego życia. Przewód pokarmowy pozbawiony drobnoustrojów wymagałby jeszcze większej ilości pożywienia, bez której świat wolałby się obejść.

Produkują również drobnoustroje jelitowe witaminy takie jak B12 (kluczowe dla aktywności metabolicznej), hormony, neuroprzekaźniki i mnóstwo metabolitów integralnych z normalnymi procesami zachodzącymi w organizmie. Odgrywają również aktywną rolę w losie przyjmowanych przez nas leków. W rzeczywistości leki przyjmowane doustnie wchodzą w interakcję z mikrobiomem jelitowym, zanim dotrą do zamierzonych celów.

Jednostki molekularne, takie jak krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, pochodzące z mikrobiomu, są częścią naszego normalnego procesu rozwoju.

Mikroby są unikalne zarówno dla osoby, jak i miejsca na ciele, w którym się znajdują. Na przykład tłuste czoło ma tendencję do preferowana rezydencja Propionibacteria natomiast wilgotny nos jest zamieszkany przez Corynebacteria, żołądek posiada bakterie kwasoodporne podczas gdy okrężnica zamieszkuje mieszkańców beztlenowych.

Zdjęcie 15/21 z 1000 Handshakes, bioartystycznego projektu mapowania mikrobiomu. François-Joseph Lapointe, Uniwersytet w Montrealu, CC BY

Zrozumienie mikrobiomu

Ten niewidzialny narząd jest modulowany przez różne czynniki, w tym genetykę rodziców, geografię, żywność i styl życia. Chociaż mikrobiomowe odciski palców są w powijakach, jasne jest, że osoba mieszkająca na obszarze miejskim będzie zamieszkiwać inną społeczność drobnoustrojów niż mieszkańca wsi. Ponieważ mikrobiom jest jak każdy inny narząd, zakłócenie jego składników komórkowych — znana jako dysbioza — może wywołać szereg dolegliwości, takich jak otyłość, zespół jelita drażliwego, zapalenie skóry i zaburzenia równowagi neurologicznej. Niektóre z tych chorób można wyleczyć za pomocą probiotyków i prebiotyków zaprojektowanych w celu dostosowania nierównowagi mikrobiologicznej.

Chociaż ten rozległy niewidzialny organ był… wizualizowane dopiero niedawno, rozwikłanie jego funkcji, w połączeniu ze zrozumieniem jego pochodzenia, może doprowadzić do poważnych zmian w opiece zdrowotnej, edukacji zdrowotnej, odżywianiu i cechach osobistych.

Identyfikacja każdego składnika drobnoustrojowego i jego roli umożliwi klasyfikację każdego osobnika zgodnie z jego typem drobnoustroju; może to być tak rewolucyjne, jak odkrycie grup krwi w XX wieku. Pobieranie odcisków palców przez drobnoustroje spowodowałoby sejsmiczne zmiany w jakości zdrowia i dostawach.

Manipulacja i wzbogacanie wybranych społeczności drobnoustrojów – określane jako inżynieria mikrobiomu – poprawiłoby zdrowie, odmłodziło narządy, poprawiło cechy charakteru i prowadzić do skuteczniejszych leków.

Kremy z dodatkiem mikrobów na choroby skóry i suplementy diety wzbogacone mikrobami są już rutynowo reklamowane jako spersonalizowane leki. Śledzenie drobnoustrojów i ich metabolitów może stać się powszechną strategią molekularną, aby: zidentyfikować osoby i nawet ich zachowania.

Jesteśmy właśnie u zarania rewolucji zdrowotnej, która ma potencjał, aby zmienić sytuację społeczną.

O autorze

Vasu Appanna, profesor biochemii, Uniwersytet Laurentian

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.

książki_zdrowie