MICROBIOTA: KOMPOSITION, FUNKTIONER OCH VAR DEN HITTAS - BIOLOGI - 2025

Den normala mikrobiota hos människor är den uppsättning av mikroorganismer som bebor kroppen på ett vanligt sätt utan att orsaka någon sjukdom. Idag anses termen bakterieflora vara olämplig.

Taxonomiskt består mikrobiota av mycket olika organismer, från bakterier, archaea och eukaryoter till virus. Mikrobiella samhällen varierar avsevärt i olika delar av kroppen. Med andra ord, sammansättningen av mikrober i munnen motsvarar inte den som finns i tarmen.

Källa: pixabay.com

När vi tänker på bakterier - och mikroorganismer i allmänhet - framkallar vi pejorativa känslor om förekomsten av dessa enheter i vår kropp. Även om det är sant att olika bakterier orsakar allvarliga sjukdomar, är att generalisera denna befruktning inte korrekt.

Mikroorganismerna i våra kroppar är oumbärliga och skapar ömsesidiga och kommensala förhållanden med vår organisme. Vår mikrobiota påverkar vår fysiologi avsevärt - både direkt och indirekt - bidrar till ett antal metaboliska funktioner, skyddar oss mot patogener, utbildar immunsystemet, bland andra funktioner.

Olika faktorer påverkar sammansättningen av den mänskliga mikrobiota. Bland de mest framträdande är kosten - både hos spädbarn och vuxna - födelsemoden, användning av antibiotika, vissa medicinska tillstånd, värdens genotyp, bland andra.

För närvarande finns det en serie nya molekylära metoder som gör det möjligt att karakterisera mikrobiota med avancerad och snabb sekvenseringsteknik. Den mest använda är genen som kodar för 16S ribosomalt RNA och jämförs med en databas.

Vad är mikrobiota?

Mikrobiota definieras som sammansättningen av mikroorganismer närvarande i en definierad miljö. I detta fall mikroorganismerna som är associerade med människokroppen. Begreppet föreslogs av Lederberg och McCray, som betonade konsekvenserna och fördelarna med dessa biologiska enheter för människors hälsa.

Det finns en mycket liknande term: mikrobiomet. I litteraturen är mikrobiom och mikrobiota ofta utbytbara begrepp. Men om vi vill vara exakta är mikrobiomet katalogen över mikrober, tillsammans med deras gener.

En tillhörande term är bakteriell "flora", mikroflora eller tarmflora. Båda användes under flera decennier och var särskilt relevanta i den medicinska och vetenskapliga litteraturen.

Men detta begrepp från 1900 är olämpligt, eftersom flora är en term härledd från den latinska blomman, förknippad med växterna som bor i en viss region. Och eftersom det inte hänvisas till uppsättningen mikroplanter som bebor den mänskliga kroppen, måste termen överges och ersättas av mikrobiota, eller mikrobiom i förekommande fall.

Sammansättningen av den normala mikrobiota

siffra

Mikrobiota består av flera mikroorganismer som bebor varje persons kropp. I numeriska termer finns det mellan 10 och 100 biljoner (överstiger antalet värdceller) av dessa symbiotiska organismer, som huvudsakligen finns i mag-tarmkanalen.

Faktorer som påverkar mikrobiotas sammansättning

Mikrobiota börjar bildas från barnets födelse, där kroppen representerar en ny miljö för mikrobiell kolonisering. Denna kolonisering är beroende av födelsemoden - det vill säga naturlig förlossning eller kejsarsnitt (det senare påverkar i hög grad mikrobiota).

När barnet växer och utvecklas ökar mikrobiotas mångfald linjärt beroende på de första kolonisatörerna. Detta kommer att förändras beroende på ett brett spektrum av faktorer, såsom bröstmjölkfoder, konsumtion av vissa livsmedel, utveckling av sjukdomar, bland andra.

Nuvarande forskning indikerar att diet är den viktigaste faktorn som hjälper till att bestämma vilken typ av mikrobiota som kommer att finnas hos varje individ.

taxonomi

Taxonomiskt hör dessa mikroorganismer till livets tre domäner: eukaryoter, bakterier och archaea.

Identiteten för dessa organismer varierar i stor utsträckning mellan individer, individens kroppsregioner och det geografiska området där de bor. I nästa avsnitt kommer vi att beskriva mer detaljerat den taxonomiska identiteten hos den typiska mikrobiota i varje kroppsregion.

Så är vi verkligen mänskliga?

Nu, när vi känner till den enorma mångfalden av organismer som bebor vår kropp, måste vi fråga oss själva vem vi är och om vi verkligen kan betrakta oss själva som en individ.

En mer adekvat syn är att betrakta oss som en superorganism eller holobiont, eftersom vi består av 90% mikrobiella celler och 99% gener från mikrober.

Var ligger den?

Vår kropp är en rik samling mikroorganismer, där varje struktur ger en potentiell nisch för deras utveckling. Dessa ömsesidiga förhållanden är vanligtvis platsspecifika, där en viss uppsättning mikroorganismer bildar kolonier i specifika regioner i kroppen. De viktigaste regionerna är:

Tarmmikrobiota

Inom de nischer som tillhandahålls av människokroppen, finns det ingen tvekan om att det bäst studerade - i termer av dess mikrobiota - är mag-tarmkanalen.

Tusentals arter finns i tarmen hos en vuxen individ som domineras av phyla Bacteroidetes, Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria och Verrucomicrobia.

Denna kolonisering varierar i mag-tarmkanalen. I tunntarmen dominerar Lactobacillaceae, Erysiopelotrichaceae och Enterobacteriaceae, rika på släkten Bacteroides spp., Clostridium spp., Bifidobacterium spp.

I tjocktarmen är de vanligaste invånarna Bacteroideceae, Prevotellaceae, Rikenellaceae, Lachnospiraceae och Ruminococcaceae.

Denna skillnad i bakteriefamiljen i tarmen återspeglar de fysiologiska skillnaderna som finns i hela tarmen.

I tunntarmen begränsas bakterietillväxten av syrekoncentration, närvaron av antimikrobiella peptider och pH-värden, medan i kolon är bakteriebelastningen högre.

Dessutom finns det en bakteriell begränsning i tunntarmen för att undvika konkurrens om näringsabsorption mellan mikroorganismerna och värden.

I avföringen tillhör de mest upptäckta bakteriedomänen, även om det också finns representanter för archaea (ordning Methanobacteriales) och eukaryoter (ordning Saccharomycetales.)

Oral mikrobiota

Munhålan och sammanhängande förlängningar representerar lämpliga höljesregioner för vissa typer av mikroorganismer, inklusive tandytan, tungans yta och andra keratiniserade och icke-keratiniserade strukturer.

En grundläggande komponent i munhålan är saliv. I en milliliter av denna vätska kan vi hitta upp till 100 miljoner bakterieceller. Av dessa har cirka 300 arter identifierats, medan ytterligare 360 ​​inte har tilldelats en specifik taxonomisk identitet.

Filylen som dominerar munhålan är Firmicutes, följt av Proteobacteria, Bacteroides, Actinobacteria, Spirochaetes och Fusobacteria.

När det gäller mångfalden av archaea har släkten Methanobrevibacter vid flera tillfällen isolerats från munhålan.

Studier visar att närvaron av archaea är relaterad till utvecklingen av parodontala sjukdomar. Således är dessa organismernas roll för att upprätta kommensala relationer med gäster ännu inte tydliga.

Den dominerande svampen i munhålan tillhör släktet Candida. Liksom archaea-arter har de varit relaterade till utvecklingen av flera sjukdomar. Andra vanliga släkter i kaviteten är: Cladosporium, Aureobasidium, Saccharomycetales, Aspergillus och Fusarium.

Slutligen är de vanligaste virusen i munnen herpesvirus. Det uppskattas att 90% av befolkningen äger dem.

Urogenital mikrobiota

Urogenitalkanal för kvinnor

Mikroberna som lever i slidan är i en fin och balanserad förening av den ömsesidiga typen och skyddar deras värd och utbyter näringsämnen, i utbyte mot en anoxisk miljö som är lämplig för deras tillväxt.

Hos kvinnor i reproduktiv ålder innehåller vagina betydande mängder mjölksyra och andra antimikrobiella substanser, som begränsar tillväxten av mikrobiota. Denna miljö upprätthålls tack vare närvaron av mjölksyraproducerande bakterier, särskilt Lactobacillus spp.

Faktum är att bakterier som tillhör denna släkt har betraktats sedan 1892 som oundgängliga invånare för vaginal hälsa.

Förutom Lactobacillus kännetecknas vagina av närvaron av mikroorganismer i släkten: Staphylococcus, Ureaplasma, Corynebacterium, Streptococcus, Peptostreptococcus, Gardnerella, Bacteroides, Mycoplasma, Enterococcus, Escherichia, Veillonella, Bifidandus, Bifidobus

När kvinnor blir äldre och hormonella nivåer fluktuerar, ändras mikrobiota.

Urogenitalkanal för män

Jämfört med den kvinnliga urogenitala kanalen har den manliga mikrobiota lite studerats och är inte känd i så mycket detalj.

Några av de släkten som har rapporterats i penis inkluderar Staphylococus epidermidis, Corynebacterium spp., Lactobacillus spp., Bland andra.

Mikrobiota i lungorna

Lungorna har varit organ av stort intresse för studien av deras mikrobiota. Det finns dock mycket begränsade studier om ämnet - i kombination med svårigheten att ta prover. Även om de tidigare betraktades som sterila områden, har denna vision idag modifierats.

Närvaron av Streptococcus-släkten har hittats och i vissa prover Haemophilus, Rothia, Prevotella, Veillonella och Fusobacterium.

Mikrobiota i huden

Människans största organ är huden, som är täckt med en stor mångfald av mikroorganismer och koloniseras av dem från födelsetidpunkten.

Cirka 200 bakteriella släkter har identifierats som betraktas som huden. De flesta av dessa arter tillhör tre phyla, nämligen: Actinobacteria, Firmicutes och Proteobacteria.

Sammansättningen av hudens mikrobiota är nära kopplad till värdens hudtyp, vanor och genetik, vilket gör den extremt varierande.

De flesta mikrober matar på hudutsöndringar, så de bildar mycket nära relationer.

Funktioner

Matsmältning och vitaminproduktion

Mikrobiota uppfyller en serie funktioner i människokroppen, och belyser dess roll för att förbättra matsmältningen.

Bakterier som lever i slutet av tjocktarmen är relaterade till klyvningen av polysackarider som inte kan metaboliseras effektivt i tunntarmen, vilket ökar näringsupptag.

Det har också visats att olika bakterier kan producera viktiga vitaminer som kommer att absorberas av värden. Ett exempel på detta är en av de organismer som är mest kända för forskare: E. coli.

Konkurrens och skydd mot patogener

Konkurrens definieras som en antagonistisk interaktion som involverar två eller flera arter som tävlar om en gemensam resurs.

Spektrumet av ofarliga mikroorganismer som vi har i vår kropp är i ständig konkurrens med patogener och i de flesta fall lyckas de förskjuta dem - tack vare det som i ekologi kallas principen för konkurrenskraftig uteslutning.

De tros etablera den första försvarslinjen mot infektion av dessa potentiella patogener.

Hur studeras mikrobiota?

Studien av mikrobiota går tillbaka till tiderna för Antonie van Leewenhoek, i början av 1680. Denna forskare studerade på ett jämförande sätt de olika mikroorganismerna som bebod det orala området och i avföringen och noterade betydande skillnader i båda områdena.

Skillnaderna gick utöver kroppsregionen, eftersom denna forskare också inkluderade jämförelser mellan friska och sjuka individer i sin experimentella design. På detta sätt lyckades han visa vikten av mikroorganismer för människors hälsa.

Historiskt sett involverade studien av mikrobiota investeringar av tid och energi i produktionen av flera grödor.

För närvarande har denna metod ersatts av ett molekylärt tillvägagångssätt som möjliggör analys av genetiska sekvenser av mikroorganismer (vanligtvis är den använda molekylmarkören genen för 16S och 18S ribosomalt RNA.)

Genom att analysera dessa sekvenser kan taxonen (eukaryoter, bakterier eller archaea) tilldelas olika taxonomiska nivåer tills vi når arten.

Begreppet metagenomics användes ursprungligen för karakterisering av totalt DNA, och idag används det mer exakt för att hänvisa till studien av genetiska markörer, såsom 16S ribosomal DNA-genen.

Vad händer när obalanser uppstår i mikrobiota?

Även om det inte finns någon tydlig och exakt beskrivning av alla organismer som bebor den mänskliga kroppen, är det känt att förändringen i deras överflöd och sammansättning påverkar hälsan, från matsmältningsstörningar till utveckling av oroliga beteenden.

För närvarande hanteras behandlingar fokuserade på återupprättande av den friska mikrobiota hos patienter som lider av vissa störningar.

referenser

1. Donaldson, GP, Lee, SM, & Mazmanian, SK (2016). Tarmbiogeografi av bakteriell mikrobiota. Naturrecensioner. Microbiology, 14 (1), 20–32.
2. Lloyd-Price, J., Abu-Ali, G., & Huttenhower, C. (2016). Det friska mänskliga mikrobiomet. Genommedicin, 8 (1), 51.
3. Marchesi, JR (red.). (2014). Den mänskliga mikrobiota och mikrobiom. CABI.
4. Marchesi, JR, & Ravel, J. (2015). Ordförråd för mikrobiomforskning: ett förslag. Microbiome, 3, 31.
5. Mimee, M., Citorik, RJ, & Lu, TK (2016). Mikrobiomterapi - Framsteg och utmaningar. Avancerade recensioner om läkemedelsleverans, 105 (Pt A), 44–54.
6. Mohajeri, MH, Brummer, R., Rastall, RA, Weersma, RK, Harmsen, H., Faas, M., & Eggersdorfer, M. (2018). Mikrobiomets roll för människors hälsa: från grundvetenskap till kliniska tillämpningar. European journal of nutrition, 57 (Suppl 1), 1–14.
7. Thursdayby, E., & Juge, N. (2017). Introduktion till mänsklig tarmmikrobiota. The Biochemical journal, 474 (11), 1823–1836.
8. Ursell, LK, Metcalf, JL, Parfrey, LW, & Knight, R. (2012). Definiera det mänskliga mikrobiomet. Näringsrecensioner, 70 Suppl 1 (Suppl 1), S38 - S44.