Žarnyno mikrobioma: apibrėžimas, funkcijos ir įtaka sveikatai

Sužinokite, kaip žarnyno mikrobioma veikia imunitetą, metabolizmą ir sveikatą: funkcijos, simbiozė su šeimininku, probiotikai, mitybos įtaka ir ligų rizika.

Kas sudaro žarnyno mikrobiomą?

Žarnyno florą sudaro mikroorganizmai, gyvenantys gyvūnų virškinimo sistemoje. Tai didžiausias mikrobų rezervuaras žmogaus mikrobiome. Daugiausia jo sudaro bakterijos, tačiau taip pat randami grybeliai ir pirmuonys, nors apie jų funkcijas žarnyne žinoma mažiau.

Ankstesnės populiariosios žinios teigė, kad žmogaus organizme, kurį sudaro apie 100 trilijonų ląstelių, žarnyne yra maždaug dešimt kartų daugiau mikroorganizmų. Šiuolaikiniai tyrimai rodo, kad konkrečios proporcijos gali skirtis, tačiau aišku, jog mikroorganizmų gausa ir įvairovė yra didžiulė. Šių bakterijų atliekama medžiagų apykaitos veikla primena organo veiklą, todėl kai kas žarnyno florą vadina „pamirštuoju organu“. Apskaičiuota, kad ši žarnyno flora bendrai turi maždaug 100 kartų daugiau genų nei žmogaus genome, todėl jos įtaka šeimininko fiziologijai yra labai didelė.

Bakterijos sudaro didžiąją dalį storosios žarnos floros ir gali sudaryti iki 60 % sausos išmatų masės. Žarnyne gyvena nuo 300 iki 1000 skirtingų rūšių bakterijų, dažniausiai skaičiuojama, kad jų yra apie 500. Tačiau tikėtina, kad 99 % bakterijų sudaro apie 30 ar 40 rūšių. Daugiau kaip 99 % žarnyno bakterijų yra anaerobinės, nors aklojoje žarnoje aerobinės bakterijos yra labai gausios.

Žarnyno mikrobiomos funkcijos

• Mitybos funkcijos: mikroorganizmai fermentuoja nepanaudotus energijos substratus, tokius kaip skaidulos, ir gamina trumpagrandes riebalų rūgštis (SCFA), kurios maitina žarnyno epitelį ir dalyvauja energetinėje šeimininko apykaitoje.
• Vitaminų sintezė: mikrobai gamina šeimininkui svarbius junginius, pavyzdžiui, vitaminus (pvz., biotiną ir vitaminą K).
• Imuninės sistemos formavimas: mikrobioma treniruoja imuninę sistemą, padeda atskirti draugiškas ir pavojingas bakterijas bei palaiko imuninį balansą.
• Barjerinė funkcija: geros bakterijos užkerta kelią kenksmingų, patogeninių bakterijų augimui ir kolonizacijai.
• Hormoninė ir metabolinė įtaka: mikrobioma gali gaminti signalines medžiagas ir hormonus, kurie įtakoja apetitą, riebalų kaupimą ir bendrą medžiagų apykaitą.

Tyrimai rodo, kad žarnyno floros ir žmogaus santykiai yra ne tik komensaliniai (nekenksmingas sugyvenimas), bet veikiau simbiotiniai. Nors žmonės gali išgyventi ir be žarnyno floros laboratorinėse sąlygose, natūraliai gyvenančiam žmogui jos buvimas teikia daug naudos. Tačiau tam tikromis sąlygomis kai kurios rūšys gali sukelti ligą, sukeldamos infekciją arba didindamos šeimininko vėžio riziką.

Kaip mikrobioma formuojasi ir kas ją veikia?

Žarnyno mikrobioma pradeda formuotis nuo gimimo ir ją įtakoja daugelis veiksnių: gimimo būdas (natūralus gimdymas ar cezario pjūvis), maitinimas krūtimi arba mišinuku, ankstyvasis aplinkos poveikis, antibiotikų vartojimas, dieta, amžius, gyvenimo būdas ir genetika. Per visą gyvenimą mikrobiomos sudėtis keičiasi ir yra dinamiška.

Maisto pasirinkimas turi ypatingą reikšmę. Tokie maisto junginiai kaip polifenoliai, oligosacharidai ir polisacharidai gali būti naudingi gerosioms bakterijoms ir padėti sumažinti patogeninių žmogaus žarnyno floros rūšių skaičių. Kiti naudingų poveikių pavyzdžiai – skaidulos bei fermentuoti maisto produktai, kurie skatina įvairias palankias bakterijas.

Disbiozė ir sveikatos padariniai

Disbiozė – tai mikrobiomos pusiausvyros sutrikimas, kuris gali būti susijęs su:

• virškinimo sutrikimais (pvz., dirgliosios žarnos sindromas, uždegiminės žarnų ligos),
• metabolinėmis ligomis (nutukimas, 2 tipo cukrinis diabetas),
• imuniniais sutrikimais ir alergijomis,
• psichikos sveikatos problemomis (vis auganti sąsaja „žarnynas–smegenys“),
• infekcijomis, kurias sukelia oportunistiniai patogenai (pvz., Clostridioides difficile),
• tam tikrų vėžio formų rizikos padidėjimu.

Bioremediacijos ir virškinimo pavyzdys: celiuliozė

Tradiciškai manoma, kad nė vienas metazoanų filumas negali skaidyti celiuliozės gamindamas fermentą celiulazę. Vietoj to žolėdžių žarnyne yra mikroorganizmų, kurie gamina celiulazę. Tai svarbu, nes celiuliozė yra labiausiai paplitęs organinis junginys Žemėje. Apie 33 % visos augalinės medžiagos sudaro celiuliozė (medvilnėje celiuliozės yra 90 %, o medienoje - 40-50 %). Neseniai atsirado įrodymų, kad kai kurie gyvūnai patys gamina celiulazę, bet šis klausimas dar nėra visiškai išspręstas.

Kaip pagerinti ir palaikyti žarnyno sveikatą?

• Valgykite įvairų, daug augalinės kilmės skaidulų turintį maistą (daržovės, vaisiai, grūdai, ankštinės daržovės) – tai maitina naudingas bakterijas.
• Įtraukite fermentuotus produktus (pvz., rauginti kopūstai, kefyras, jogurtas) – jie gali praturtinti mikrobiomą gyvomis bakterijomis.
• Venkite perteklinio ir nepakankamai pagrįsto antibiotikų vartojimo – jis gali smarkiai sutrikdyti mikrobiomą.
• Ribokite cukraus ir labai perdirbtų produktų kiekį – jie skatina nepalankias bakterijas.
• Apsvarstykite prebiotikus (maisto komponentai, skatinantys naudingų bakterijų augimą) ir probiotikus (gyvos bakterijos), tačiau prieš plačiau juos vartojant pasitarkite su gydytoju.
• Sunkesniais atvejais, kai disbiozė sukelia ligas (pvz., pasikartojanti C. difficile infekcija), gali būti svarstoma plataus masto intervencija, pvz., šlapimo transplantacija (FMT) – apie tai sprendžia specialistai.

Tyrimų metodai ir ateities kryptys

Žarnyno mikrobiomos tyrimai remiasi molekulinėmis technologijomis: 16S rRNA sekoskaita, metagenominė seka, metabolomika ir kultivavimo metodai. Šių metodų pagalba gaunama informacija apie mikrobiomos sudėtį, genų turinį ir metabolitus. Ateities tyrimai siekia geriau suprasti priežastinius ryšius tarp mikrobiomos ir ligų, personalizuoto mitybos ar mikrobiomos moduliavimo galimybes bei naujas terapijas.

Santrauka

Žarnyno mikrobioma yra sudėtinga ir dinamiška ekosistema, atliekanti daugybę funkcijų – nuo maisto virškinimo iki imuninės sistemos reguliavimo. Tinkama mityba, gyvenimo būdas ir atsakingas antibiotikų vartojimas padeda palaikyti jos pusiausvyrą. Mokslas toliau atskleidžia mikrobiomos ryšius su sveikata ir ligomis, o tai atveria naujas galimybes prevencijai ir gydymui.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra žarnyno flora?

K: Kiek ląstelių yra žmogaus organizme?

K: Kiek genų turi žarnyno flora, palyginti su žmogaus genomu?

K: Kokią sausos masės dalį išmatose sudaro bakterijos?

K: Kiek rūšių bakterijų paprastai gyvena žmogaus žarnyne?

K: Koks ryšys yra tarp žmogaus ir jo žarnyno floros?

K: Kokią naudą gerosios bakterijos teikia žmonėms?

Paieška pagal raidę