İnsan bağırsak mikrobiyotası eskiden denilen, insan bağırsak florası , kümesini olan mikroorganizmaların ( arke , bakteri ve maya - ve virüsleri onları enfekte) ait insan sindirim sistemi , yani bağırsak mikrobiyomu ve tüm gastrointestinal sistem ( mide , dışkı ). İnsan organizmasının mikrobiyotasının en büyük rezervuarını ve insan sindirimi ve fizyolojisi için gerekli olan enzimatik aktivitelerin rezervuarını oluşturur . Bu nedenle sağlığı etkiler.
Bu mikrobiyota ve onun insan konakçısı , karşılıklı simbiyozun ( her biri için bir fayda sağlayan farklı organizma türleri arasındaki işbirliği ) ve kommensalizmin bir örneğidir . Bazı konakçı genlerin ekspresyonunu düzenleyebilir, bu da gelişmiş simbiyotik ilişkiler olduğunu düşündürür.
Sağlıklı bir bireyde, bu mikrobiyotanın metabolik aktivitesi, onu insan fizyolojisinde başlı başına bir organa eşdeğer kılar . Konağın bağışıklık sisteminin olgunlaşmasında ve bağırsak epitelinin olgunlaşmasında rol oynar . Bu gibi birçok temel metabolik yolların dahil olan fermentasyon arasında şekerler ve proteinler gibi sıra metabolizma ve safra asitleri ve ksenobiyotik .
Beslenme açısından sindirim sistemlerinin diyet liflerini fermente etmesini sağlar ve gerekli vitaminleri sentezler .
Disbiyoz durumunda , yani bağırsaktaki bakteri popülasyonlarının bileşiminde veya stabilitesinde bir değişiklik olması durumunda, mikrobiyota, tip 2 diyabet , obezite veya kardiyovasküler hastalık gibi metabolik hastalıklarla ilişkilendirilebilir . Ek olarak, mikrobiyotanın belirli bileşenleri, Crohn hastalığı veya ülseratif kolit gibi kronik inflamatuar bağırsak hastalıklarıyla ve ayrıca alerji ve kolorektal kanser gelişimi ile ilişkilendirilmiştir .
2000'li yıllardan beri araştırmalar ilerlemiş olsa da, genetik materyal için yüksek verimli dizileme teknikleri sayesinde , bu alandaki bilgiler hala keşif amaçlıdır ve bilimsel olarak eksiktir. Bu bilimsel hipotezler, bilimin ve medyanın popülerleşmesinin bazen “ ikinci beyin ” terimi altında basitleştirdiği umut verici yollar açar .
Yetişkin bir insan bağırsak yaklaşık olarak 1 ev kg 32 gelişmiş bir yüzey alanı üzerinde aktif bakteri m 2 (mukabil villi ve mikrovilli ). 260 ila 300 arasında bir yüzeyin söz m 2 , tenis kortu eşdeğerdir, uzun süre galip ancak ölçümler ölü dokular üzerinde gerçekleştirilen geldi. Laboratuarda kültür yapmak zor olduğundan, insan bağırsak mikrobiyotasının ekolojisini ve yapısını tanımlamayı mümkün kılan biyoinformatik araçlarla ilişkili moleküler biyoloji teknikleridir .
1972'de American Journal of Clinical Nutrition'da yayınlanan bir makalede , mikrobiyal hücre sayısının, insan hücrelerinin sayısının 10 katı veya yüz trilyon mikroorganizma olduğu tahmin ediliyordu (10 14 ). İsrailli araştırmacılar, yakın tarihli çok sayıda deneysel veriyi hesaba katarak, bunun yerine "referans birey" (20-30 yaşlarında, 70 kg ağırlığında ve 1 , 70 m boyunda bir insan) tarafından barındırılan toplam bakteri sayısının 3,9 × olduğunu tahmin ediyor. 10 13 , %25'lik bir hata payıyla, insan hücrelerinin sayısıyla yaklaşık olarak aynı.
Ek olarak, mikrobiyotadaki, metagenomdaki genlerin sayısı , insan genomununkinden en az 150 kat daha fazladır, ikincisi için 22.000'e karşılık, bağırsak mikrobiyomunda yayınlanan ilk sayım için 3,3 milyondur . Sindirim sistemi boyunca, bakteri konsantrasyonunda bir gradyan vardır. Bir gram içerik başına 10 11 bakteri ile distal kolonumuzda maksimum yoğunluğa ulaşılır .
Bağırsak mukozası sürekli olarak iki allojenik varlığa , gıda ve mikrobiyotaya maruz kalırken, bağırsak bir inflamatuar yanıttan kaçınırken bağışıklık korumasından yararlanır . Bu nedenle araştırmacılar tarafından immün ayrıcalıklı organ kavramının merkezinde bir paradigma olarak kabul edilir .
Gıda, mikrobiyotayı güçlü bir şekilde etkiler. Avcı-toplayıcı atalarımızda - en azından belirgin mevsimlerin olduğu ortamlarda - sindirim sisteminin (ve belki de derinin) mikrobiyotası, kuru ve yağışlı mevsimlere uyum sağlayan bakteri profilleri ile mevsimsel olarak gelişmek zorundaydı ve ardından tarımın genişlemesi muhtemelen onu stabilize etti. .
Bu hipotez geçenlerde 188 Mikrobiyota inceleyerek 2017 yılında doğrulandı Hadza bin arasında ve hatta yakın yaşayan Gölü Eyasi içinde Rift Valley bölgesindeki Tanzanya . Bu nüfus hala avcı-toplayıcıların çok geleneksel bir yaşam tarzına sahiptir ve çoğunlukla avcılık ve toplayıcılıktan geçimini sağlamak için tarımdan neredeyse kaçınır. 2014'te antropologlar , birçok Hadza'nın modern Batılılardan çok daha çeşitli bir bağırsak bakteri popülasyonuna ev sahipliği yaptığını buldular (ve çalışma, Hadza'nın kolon kanseri , kolit veya hastalıktan muzdarip olmadığını gösterdi . Crohn's ). Hadza'nın bağırsak bakterileri de yüksek lifli diyetlerini azaltmada uzman görünüyordu. Hadza gıda ölçüde mevsimlere göre değişir: Islak sezon, çilek ve bal , kuru sezon, et menüler (hakim ise, baskın yaban domuzu , antilop ve içinde zürafa olanlar), ancak bazı yumrular veya meyve (bir baobab örneğin) yıl boyunca tüketilmektedir. Bağırsak mikrobiyotalarının RNA analizleri, biyoçeşitliliğinin kuru mevsimde (yağmurlu mevsime kıyasla) çok arttığını, Bacteroides cinsi bakterilerin daha sonra özellikle bol olduğunu göstermiştir. Bu, insan mikrobiyomunda mevsimsel bir döngüyü kanıtlayan ilk çalışmadır. Enzimler (sindirilebilir bitkisel karbonhidratlar olun), bu bakteriler tarafından biyosentezlenen Hadza daha sonra et ve daha az bitkiler yer için zıt-sezgisel görünüyor kuru mevsim, daha bol miktarda bulunmaktadır.
Çalışma protokolü, dışkı örneğinin her bir donörü tarafından özel olarak tüketilen gıdaların listelenmesini sağlamamıştır, bu da diyet ve mikrobiyota arasındaki diğer olası bağlantıları belirlemeyi mümkün kılmaz. Ancak bu, insan atalarımızın (diğer hayvanlarınki gibi) mevsimsel olarak gelişen bir mikrobiyotaya sahip olduğunu gösteriyor. İnsan bağırsağı, doğal besin kaynaklarının evrim hızıyla senkronize bir "biyoritme" sahip olabilir ve bugün çok tarımsal veya sanayileşmiş bölgelerde, bu mikrobiyota muhtemelen mevsimlerin döngüsüyle senkronize olmayabilir. ancak doğrulanacak) bağırsak sağlığımızı etkileyerek.
Hadza belirli bir "atalara ait mikrobiyom" sunmaz, barındıkları bakteri çeşitliliği mevsimlere göre daha fazla ve değişkendir.
Yazarlar, her yıl daha az avcı-toplayıcı olduğundan ve yaşam tarzlarını komşu köy veya kentsel topluluklarla bütünleşmek için terk ettiğinden, bu tür bir çalışmayı yapmanın giderek daha zor olduğunu belirtiyorlar. Ayrıca STK'lar ve devlet yetkilileri , mevsimlere göre değişmeyen , ağırlıklı olarak buğday ve mısır unundan oluşan gıda yardımı dağıtıyor . Yazarlar, sağlıklarını, biyolojilerini ve beslenme durumlarını daha iyi bilmek, gıda yardımının uygunluğunu artırmaya yardımcı olabilir.
Başka bir çalışma, metagenomik , 2018'de, çevrenin mikrobiyotanın yapılandırılmasında önemli bir rol oynadığı ve bu rolün (konağın genetik atasına kıyasla) oluşumunun bir belirleyicisi olarak büyük ölçüde baskın olduğu bir 2016 çalışmasını doğrulamaktadır. insan bağırsak mikrobiyotası. Bu çalışma aynı zamanda, birkaç insan fenotipinin , konakçı genetiği ile olduğu kadar bağırsak mikrobiyomları ile de güçlü bir şekilde ilişkili olduğunu göstermektedir. Bu çalışma, farklı atalardan köken alan 1.046 sağlıklı denekten alınan genotipik ve mikrobiyomatik verilere dayanmaktadır. 2013 yılında Song ve meslektaşları, aynı çatı altında birlikte yaşayan bir aileden gelen insanların, köpekleri de dahil olmak üzere bağırsak mikrobiyotalarının bir kısmını paylaştığını zaten göstermişti. 2018 çalışması, bunun genetik olarak akraba olmayan insanlar için de geçerli olduğunu doğrulamaktadır.
Yakın ve aynı ortamda yaşayan insanlar arasında gözlenen mikrobiyota farklılıklarının açıklanmasında diyetin yanı sıra ilaçlar da ( özellikle antibiyotikler ) önemli bir rol oynamaktadır.
Bir kişinin mikrobiyomunu bilmek, kan şekeri seviyesi (mikrobiyota tarafından modüle edilir) ve obezite riski dahil olmak üzere birçok insan özelliği için tahmin doğruluğunu önemli ölçüde artırır ; yalnızca genetik verilere ve ana bilgisayar ortamına dayanan modellerden çok daha iyi.
Bu sonuçlar, farklı genetik bağlamlarda sağlığı iyileştirmek için mikrobiyotayı manipüle etmenin mümkün olması gerektiğini göstermektedir.
Bağırsak mikrobiyotası, anaerobik bakterilerin çok büyük bir çoğunluğundan oluşur . Miktarı Archaea ve Fungi düşüktür. Mikrobiyotada bulunan virüslerin çeşitliliği çok yüksektir ( 2021'de bir metagenomik çalışmada tanımlanan 140.000'den fazla bakteriyofaj ), ancak topraktaki (yirmi farklı bakteri grubuna ev sahipliği yapan) çeşitliliğe kıyasla keşfedilmeyi ve düşük olmayı sürdürmektedir. bağırsak mikrobiyotasının biyolojik (cinsiyet, yaş) ve kültürel (yaşam tarzı, hijyen, diyet) faktörlere göre ortamdan "ayırıldığını" öne sürer.
Mikrobiyotanın %95'i, 60'tan fazla olduğunu bilen dört bakteri filumu ile temsil edilir:
Yukarıda bahsedilen bakteri türlerinin çoğu ( Bacteroides , Prevotella , Alistipes , Akkermansia , Oscillibacter , Clostridium , Faecalibacterium , Eubacterium , Ruminococcus , Roseburia ve Bifidobacterium ) ağırlıklı olarak mikrobiyotanın bir parçasıdır. Escherichia ve Lactobacillus gibi cinsler daha küçük miktarlarda bulunur. Diğer nadir bakteri grupları da örneğin tespit edilmiştir Fusobacterium , Lentisphaerae , spiroket ve TM7.
Şu anda bağırsak mikrobiyotasından bilinen Mantar cinsleri arasında Candida , Saccharomyces , Aspergillus ve Penicillium bulunur .
Arkeler, sadece bir cins: Methanobrevibacter ve daha özel türler Methanobrevibacter smithii birinci yer gözlendi bağırsak methanogenesis . Daha sonra moleküler biyoloji ( ör kullanımı MCRA cistron olarak, bir molekül markör methanogenesis ve kodlayan genin 16S rRNA ) çeşitliliği göstermiştir Archaea hafife edilmiştir : 2009 yılından önce, sadece 63 insan (yeni doğanlar, yetişkin bağırsak ve yaşlılar), daha önce açıklanan beş metanojenik düzenin hiçbirinde görünmeyen yeni filotipler keşfedildi . Metanojenler ve/veya metanotroflar olabilirler , belki Thermoplasmatales'e bağlı veya bunların hala bilinmeyen üyeleriyle birlikte yaşıyor olabilirler. Bu yeni filotipler, ev sahibi ne kadar yaşlıysa o kadar fazla mevcuttu ve bu da kökenleri ve insan bağırsak mikrobiyotasındaki rolleri hakkında soruları gündeme getiriyor. Ekshale edilen havada yapılan mikrobiyolojik veriler ve metan ölçümleri, insan bağırsağının 2-3 yaşından önce metanojenler tarafından kolonize edilmediğini göstermektedir (Bond ve ark.'ya göre 1971'de, Rutili ve ark.'na göre 1996'da veya sadece geçici olarak). Palmer ve arkadaşlarına göre , 2007'de yaşamın ilk yılından itibaren).
Araştırmacılar bağırsak mikrobiyotasını başlı başına bir organ olarak tasavvur ediyor; “Fizyolojimize mükemmel bir şekilde adapte olmuş, kendi başımıza geliştirmemiz gerekmeyen işlevleri destekleyen metabolik bir 'organ' olarak. Bu işlevler, bitki polisakkaritleri gibi diyetimizde aksi takdirde sindirilemeyen elementleri işleme yeteneğini içerir. " .
Sağlıklı mideler ve yemek borusu, asidik pH'ları nedeniyle nispeten "sterildir". Duodenum ve jejunum esas fakültatif, aerobik-anaerobik bakteriler (10 içerebilir 4 10 bulundunuz 5 / ml olabilir, özellikle streptococci). İleum, baskın anaerobları (10 5 ila 10 8 / ml) içerir. Kolon katı anaerob (10 bir baskın görür 9 10 bulundunuz 11 / dışkı gramı). Dışkı maddesi 10 10 ila 10 11 canlı ve ölü bakteri / gram dışkı içerir.
İnsan bağırsak mikrobiyotası mikroorganizmalardan oluşur . Bu türlerin bolluğu bireyden bireye farklılık gösterir, ancak bileşimlerinin sağlıklı yetişkinlerde nispeten sabit kaldığı görülmektedir. Böylece 2014 yılında yapılan bir araştırma, farklı insan kohortlarında tanımlanabilecek bin mikrobiyal tür arasında birey başına 160 bakteri türü tanımladı . Tarımsal Araştırmalar Ulusal Enstitüsü bağırsak bakterileri 238 genomlarını yeniden etmiştir.
2014'ten önce, bağırsak bakteri genomlarının %75'i hala bilinmiyordu. Bu, insan bağırsağının bakteri ekosisteminin genetik zenginliği hakkında daha iyi bir fikir verir: üç milyondan fazla genin metagenomu , yani insan genomundan 120 kat daha fazla . Bu bağırsak topluluklarının istatistiksel analizleri bundan böyle daha kesin olacaktır. 2019'un başında, metagenomik bir analiz , şimdiye kadar bilinmeyen 2.000 tür bağırsak bakterisini ortaya çıkardı.
Metagenomik mikrobiyomu bileşimine ve çeşitlilik belirteçleri vurgulanır
Her insanın kendi mikrobiyotası vardır, ancak araştırmacılar , insan bağırsak mikrobiyotasının filogenetik çekirdeğini oluşturan herkes tarafından paylaşılan yüz bakteri türünün varlığını göstermiştir . Bunlar, kütle olarak bağırsak mikrobiyotasının üçte birinden fazlasını temsil eder.
Mikrobiyota, insan konakçısı için gerekli olan ve tüm sağlıklı bireyler tarafından da paylaşılan birçok işlevi bir araya getirir.
Mikrobiyotanın mikrobiyal türleri tesadüfen ilişkili görünmüyor; “ enterotipler ” olarak bilinen sınırlı sayıda olası topluluk olacaktır . Bugüne kadar, biri Bacteroides cinsinin , diğeri Prevotella'nın hakim olduğu ve son olarak, Ruminococcus gibi Clostridiales takımına ait mikrobiyal cinslerin hakim olduğu son, daha karmaşık ve çeşitli olmak üzere üç tip mikrobiyota topluluğu tanımlanmıştır . Bu üç ana enterotip cinsiyet, yaş veya coğrafi kökenden etkilenmeyecektir.
Hasta grupları üzerinde yürütülen diğer birkaç çalışma da enterotipleri tespit edebildi, ancak enterotiplerin varlığı hala tartışılıyor.
Ayrıca, enterotiplerin belirli bir diyetle ilişkili olabileceği bildirilmiştir. Aslında, Bacteroides'in hakim olduğu enterotipler , hayvansal yağlar ve / veya proteinler açısından zengin bir diyetle ilişkilidir. Prevotella'nın baskın olduğu diyetler yüksek karbonhidratlı diyetlere karşılık gelir.
Başka bir çalışma, şempanzelerde insan benzeri enterotiplerin olduğunu gösterdi, bu da enterotiplerin konakçı ile mikrobiyotası arasındaki birlikte evrimin sonucu olduğunu düşündürdü.
Sağlıklı yetişkinlerde mikrobiyotanın ana bileşenleri sabit kalır. Buna karşılık, bebeklerde mikrobiyota, olgunlaşmadan önce yaşamın ilk üç yılında çok hızlı bir şekilde değişir, yani yetişkinlerinkiyle aynıdır. Bu nedenle mikrobiyotasının bileşimi doğum şekline göre değişir , vajinal veya sezaryen, daha sonra doğum sonrası ortama bağlı olarak: antibiyotik tedavisi, inek sütü veya memesi ile besleme vb.
Kantitatif olarak, yenidoğan, özellikle sütten kesme sırasında diyet çeşitlendirmesi sırasında, yetişkinlerinki kadar karmaşık bir mikrobiyota hızla oluşturur . Bu mikrobiyota iki veya üç yıl sonra fonksiyonel bir dengeye ulaşır.
Çocukların ve ergenlerin diyetinin bileşimi, mikrobiyotayı güçlü bir şekilde etkiler. Bu nedenle, lif ve bitki ürünlerinden daha zengin bir diyete sahip olan kırsal Afrikalı çocukların dışkı mikrobiyotası daha az Firmicutes ve daha yüksek Bacteroidetes oranına ( özellikle Prevotella ve Xylanibacter ) sahipken, daha tatlı ve etli bir diyete sahip İtalyan çocuklarında Enterobacteriaceae'de daha zengin bir mikrobiyota var. ( özellikle Escherichia ). Mikrobiyota her iki durumda da konağın diyetine uyum sağlamış görünüyor.
Diyet çeşitlendirmesi üzerine, Bacteroidetes ve Firmicutes filumlarına ait türlerin sayısı, başlangıç bakteri popülasyonlarından fazladır.
Son olarak, yaşlılarda bağırsak ekosistemi daha fazla aerobiyoz sağlar. Sonuç olarak, Escherichia coli türü de dahil olmak üzere daha yüksek oranda proteobakteri vardır . Aynı zamanda, bifidobakteri popülasyonu azalmakta ve çeşitlilikleri zayıflamaktadır. Mikrobiyota bileşimindeki değişiklikler, bağırsak yolundaki kısmi bir değişiklikten kaynaklanabilir ve yaşlılarda yetersiz beslenmenin nedeni olabilir.
Daha genel olarak, mikrobiyota ve sağlık arasındaki etkileşimde devreye giren, yerel ve hatta küresel ölçekte kültürel uygulamalar, yaşam tarzları ve beslenme kalıplarıdır.
Egzersizin EtkileriBağırsak mikrobiyotası ve fiziksel egzersiz arasında bir bağlantı son zamanlarda gösterilmiştir. Bağırsak mikrobiyotası ile fiziksel performans arasındaki etkileşim, özellikle egzersizin yoğunluğuna ve eğitim düzeyine bağlıdır.
Bazı yazarlar, mikrobiyotayı bir varlık olarak veya taşıyıcılarının organizmasıyla ilişkili metabolik bir organ olarak düşünmeyi önermektedir ; 10 13 bireye ulaşabilen , anaerobik bakterilerin hakim olduğu ve toplu genomunun insan genomundan 100 kat daha fazla gen içerdiği tahmin edilen 500 ila yaklaşık 1000 türü içerebilen bir dizi organizmadan oluşan bir organ . Bilimsel literatürde, insan bağırsak mikrobiyotasının üç ana "fonksiyonu" vardır:
Metagenomun araştırılması , konakçının insan genomunun ve mikrobiyotanın genomunun çok daha zengin bir şekilde ilişkilendirilmesi, düzenli olarak, esasen bakterilerden oluşan bu bağırsak mikroorganizma popülasyonu içinde, görünüşe göre mikropları keşfetmeyi mümkün kılar. önemli bir rolü vardır. Akkermansia muciniphila bakterisinde durum böyledir : bağırsak mukozasında müsin hidrolizi etkisi sayesinde , mukusun birikmesini önler, bağırsak geçirgenliğini düzenler ve bağırsak mukozası seviyesinde iltihaplanma üzerinde etkileri vardır . ama aynı zamanda hepatik ve kan seviyelerinde.
Bağışıklık sistemi tanıyan ve varlığına yanıt sorumludur yabancı ya da yerel moleküller . Bazı işlevlerinin, insan konakçının mikrobiyotasıyla olan ilişkisiyle bağlantılı olduğu görülüyor. Birkaç simbiyotik bakteri türü, iltihaplı hastalıkların gelişimini önleme yeteneği göstermiştir . Mikrobiyota ayrıca belirli koşullar altında inflamasyonu indükleyebilen mikroorganizmalar içerir . Bu nedenle mikrobiyota, pro ve anti-inflamatuar yanıtları kontrol etme yeteneğine sahiptir. Bağırsak mikrobiyotasının bileşimi, düzgün işleyişiyle bağlantılı olabilir.
Kronik inflamatuar bağırsak hastalığıİnsan bağırsak mikrobiyotasının kronik inflamatuar bağırsak hastalığındaki rolü henüz keşfedilmeyi beklemektedir. Bununla birlikte, bazı bakteriyel bileşenlerin Crohn hastalığı ile ilişkili olduğu görülmektedir . Aslında, Faecalibacterium gibi Clostridiales'in bir parçasını oluşturan bakteri grupları, bu hastalıktan etkilenen hastalarda tükenmiştir. Ayrıca Faecalibacterium prauznitzii türünün Crohn hastalarında kronik nüksün bir belirteci olabileceği ve antiinflamatuar özellikleri ile koruyucu bir role sahip olabileceği gösterilmiştir.
Bağırsak mikrobiyotası, karaciğer gibi bir organınkine eşit genel bir metabolik aktiviteye sahip ek bir organın eşdeğeridir. Mikrobiyota ve onun konakçısı arasındaki etkileşimlerin işleyişinin daha iyi anlaşılması, bu nedenle metabolik hastalıkların ( probiyotik , prebiyotik , mikrobiyota nakli , vb. ) teşhisini , prognozunu ve tedavisini iyileştirmeyi mümkün kılmalıdır .
obeziteFirmicutes'teki artış ve Bacteroidetes'teki düşüşe, gıda tarafından sağlanan enerjiyi daha kolay depolamak için bir mikrobiyota yeteneği eşlik edecektir . Bu obezite için bir risk faktörü oluşturacaktır . Bununla birlikte, bu sonuçlar hala tartışmalıdır ve diğer çalışmalar tarafından tekrarlanmamıştır. Gerçekten de, mikrobiyotanın kendisi büyük ölçüde bağışıklık sistemi tarafından kontrol edilir. Pratik bir bakış açısından, kilo alımını teşvik eden probiyotikleri ve diğerlerinin zıt etkiye sahip olduğunu vurgulayabiliriz . Ek olarak, başka bir çalışma, metabolik parametreleri bağırsak mikrobiyotasındaki genlerin zenginliği ile ilişkilendirmeyi mümkün kılmıştır. Bu gen zenginliği, yalnızca on kadar mikrobiyal türün izini sürerek modellenebilir. Öte yandan, mikrobiyotadaki bu gen zenginliği, düşük kalorili bir diyet altında kilo kaybı ile ilişkilidir . Gerçekten de, stabilizasyon aşamasından sonra bile kilo verenler genleri daha zengin bireylerdir.
Şeker hastalığıBağırsak mikrobiyotası, insülin direncinde önemli bir faktördür . Ayrıca araştırmacılar, tip 2 diyabetli hastaları bağırsak mikrobiyotalarına göre sınıflandırmayı başardılar . Bu hastalarda bütirat üreten bakterilerde belirgin azalma ve kronik inflamatuar duruma neden olan fırsatçı bakterilerde artış gözlendi. Bağırsak mikrobiyotasından yaklaşık 60.000 gen, hastanın diyabetik (tip 2) durumuyla ilişkilidir.
Bir yandan tip 2 diyabetli, diğer yandan bariatrik cerrahi geçirmiş obez hastalar üzerinde yapılan bir araştırma, mikrobiyotalarının metabolik ve inflamatuar parametrelerine uyum sağladığını göstermiştir.
SindirimKompleks şekerlerin sindirimi kolonda çok çeşitli enzimlerin etkisi altında gerçekleşir. Mikrobiyota, bağırsak veya kolondaki birçok gıdanın sindirimi için gereklidir. Gerçekten de 10.000'e kadar sindirim enzimi ( glikozid-hidrolazlar (GH) ve polisakarit-liyazlar (PL) yalnızca bakteriler tarafından üretilir (oysa insan genomu laktoz, sakaroz ve nişastanın sindirimi için yalnızca 17 geni kodlar). Bununla birlikte, insanlar yalnızca iyileşir. Kalorilerin yaklaşık %10'u bakteriyel ayrışmadan kaynaklanmaktadır. İnce bağırsağın kronik bakteriyel kolonizasyonu (SIBO) durumunda mikrobiyotada bir değişiklik gözlemlenebilir ve bu , birçok fonksiyonel gastrointestinal bozuklukta bir faktör olabilen, son kullanma tarihi geçmiş gazın analizi ile tespit edilebilir. .
mide ameliyatıGastrik bypass tedavi morbid obezite için en etkili prosedürlerden biridir. Kilo kaybına ek olarak, inflamatuar parametrelerde değişikliklere izin verir. Mikrobiyotanın bu yeni sindirim koşullarına uyum sağladığı gözlemlenmiştir. Feacalibacterium gibi bazı bakteri grupları inflamatuar parametrelerle ilişkilendirilirken, Bacteroides gibi diğerleri gıda alımı ile ilişkilendirilmiştir. Aynı kohortta, 16S RNA genlerini hedef alan metagenomik bir yaklaşımla gastrik bypass sonrası bakteri çeşitliliğinin arttığı ve bypass sonrası mikrobiyota kompozisyonunun yağ dokusu aktivitesi ile korele olduğu gözlemlendi .
İnsan beyninin işleyişi sadece çok erken bir aşamada bağırsak mikrobiyotasından değil, aynı zamanda gelişiminden de etkilenir.
OtizmOtizmi olan kişilerin %30 ila %50'si karın ağrısı, ishal ve kabızlık gibi kronik gastrointestinal problemlerden muzdariptir. Nedeni, bağırsaktaki "iyi" ve "kötü" bakteriler arasındaki dengesizlik ve Bifidobacteria ve Prevotella gibi bazı yararlı suşların yokluğudur .
Bağırsak mikrobiyotasındaki bu değişiklik, sinirliliğe neden olabilir ve otizmli (ASD) kişilerin dikkat süresini, öğrenme yeteneklerini ve davranışlarını olumsuz yönde etkileyebilir .
2019'da Scientific Reports'ta yayınlanan bir çalışmada , otizmli çocuklarda mikrobiyota transfer tedavisinin (MTT) uzun vadeli olumlu etkileri öne sürüldü .
Araştırmacılar, sindirim sistemindeki bakteri çeşitliliğini eski haline getirmek amacıyla, gastrointestinal sorunları olan 7 ila 17 yaşları arasındaki 18 çocuğa bağırsak mikroflorasının kişiselleştirilmiş dışkı naklini gerçekleştirdiler.
Tedaviden iki yıl sonra, araştırmacılar OSB ile ilişkili davranış bozukluklarıyla ilgili olarak şunları gözlemlediler :
Ebeveynler ayrıca tedavi sırasında OSB semptomlarında yavaş ama istikrarlı bir azalma bildirdiler . Tedavi, deneklerin bağırsak mikrobiyal çeşitliliğini önemli ölçüde artırdı ve dışkı naklinden iki yıl sonra bu daha da yüksekti ve temel bakteriler Bifidobacteria ve Prevotella hala mevcuttu.
Kullanılan küçük numune boyutu nedeniyle, mikrobiyota transfer tedavisinin terapötik faydasını doğrulamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır . Araştırma ekibi, bu 18 çocuğu izlemeye devam etmeyi ve yakında yetişkinler ve başka bir plasebo popülasyonu üzerinde bir deneme yürütmeyi planlıyor.
Swiss Medical İnceleme kuvvetle sonuçlar belirterek, genel halk basınında bildirdi nitelendirir "dışkı halen bilim camiası tarafından gökyüzüne yürütülmektedir" ve Her ay, dışkı nakli için diğer terapötik endikasyonları eklenir". Uzun listeye hayal edilen erdemlerin ” .
Otistik ve otistik olmayan insanların mikrobiyotasını karşılaştırmaya yönelik birkaç çalışma yapılmıştır: bakteri bileşiminde önemli değişiklikler olabilir, ancak bu tüm çalışmalarda doğrulanmamıştır. Ek olarak, bu değişikliklerin otizmin bir nedeni mi yoksa sonucu mu olduğunu belirlemek zordur.
ŞizofreniÇalışmalar , şizofreni patogenezinde bağırsak mikrobiyotasının önemli bir rol oynama olasılığını vurgulamaktadır .
Ruhsal durum, stres, kaygıMikrobiyota, vitaminleri salgılar ve bazıları beyin için önemli olan çok sayıda molekülü üretir veya parçalar. Bununla birlikte, bir popülasyondan diğerine farklılık gösterir, bu da belirli istatistiksel veya epidemiyolojik farklılıkların yorumlanmasını zorlaştırır. Hayvan modelinde, daha sonra insanlarda (ancak az sayıda hastayla) artan sayıda çalışma, iki yönlü bir mikrobiyom-beyin bağlantısı (belki de beyni doğrudan bağlayan vagus siniri yoluyla ) olduğunu göstermektedir. yani mikrobiyom ruh halini veya stresi ve davranışı etkileyebilir ve belki de tam tersi.
Örneğin, aksenik farelerin (mikrobiyotası olmayan) değişmiş bir stres tepkisi sergilediği ve bu nedenle geleneksel farelere (mikrobiyotalı) kıyasla kaygıda bir azalma olduğu gösterilmiştir. Araştırmacılar, mikrobiyotadan yoksun farelerin stres ve kaygıya daha duyarlı olduğunu göstermiştir. ( Jouy-en- Josas'ın Micalis Birimi tarafından yürütülen çalışma .)
2019'da Nature Microbiology'de iki büyük Avrupalı grubu üzerinde yayınlanan bir araştırma , depresyondan mustarip insanların bağırsaklarında belirli bağırsak bakteri türlerinin bulunmadığı sonucuna vardı, ancak bunların depresyonun bir nedeni mi yoksa sonucu mu olduğunu henüz söyleyemedi. Yazarlar, belirli bağırsak bakterilerinin sinir sistemini ve hatta ruh halini etkileyen moleküller üretebileceğine inanıyorlar . Özellikle Basel Üniversitesi (İsviçre) tarafından planlanan dışkı nakli denemeleri , depresif kişilerin bağırsak mikrobiyomunun bu şekilde restore edilmesinin veya değiştirilmesinin mümkün olup olmadığını göstermelidir. Belçika'da, Louvain Katolik Üniversitesi'nden mikrobiyolog Jeroen Raes ve ekibi, mikrobiyomlarını incelemek için işe alınan 1.054 kişiden oluşan bir paneli inceledi; bu grupta 173 kişi depresyondaydı veya yaşam kalitesinin düşük olduğunu hissetti. Mikrobiyomları grubun diğer üyelerinin mikrobiyomları ile karşılaştırıldı ve depresif deneklerin mikrobiyomlarında iki tip mikropun ( Coprococcus ve Dialister ) eksik olduğu, ancak " ağrı" olduğunu iddia edenlerin bağırsaklarında hala mevcut oldukları ortaya çıktı. iyi bir yaşam kalitesi. Bu fark, yaş , cinsiyet , antidepresan kullanımı (herhangi bir mikrobiyomu etkilediği bilinen üç faktör) kontrol edildikten sonra bile devam etti . Bu çalışma aynı zamanda depresif insanların mikrobiyomunun Crohn hastalığına karışan daha fazla bakteri içerdiğini gösterdi , bu da ilişkili bir inflamatuar fenomeni (olası neden veya sonuç) düşündürdü. Bu çalışmanın yazarları, mikrobiyomu örneklenen 1064 Hollandalıdan oluşan başka bir panelin sonuçlarını da inceledi; bu grupta, depresyonda ve özellikle şiddetli klinik depresyon teşhisi konan yedi denekte aynı iki tür yoktu. Sebep-sonuç ilişkisi henüz kesin değil ve bunu kanıtlamak ve anlamak için daha fazla çalışmaya ihtiyaç var, ancak kanıtlar ruh halini bağırsak mikroplarıyla ilişkilendiren bir ilişkiye işaret ediyor.
2010'lardan beri doktorlar ve şirketler, depresyonu tedavi etmek için belirli probiyotikleri (çoğunlukla ağızdan alınan) araştırıyorlar, ancak bu çalışmada tanımlanan eksik bağırsak mikroplarını içermiyorlar. André Schmidt (bir nörolog gelen Basel Üniversitesi ) bir sorumludur dışkı nakli klinik deney 40 depresif kişilerde ve Karolinska Enstitüsü'nde (en Stokholm Sven Pettersson ruh sağlığı klinisyenler hastalarının mikrobiyomu ait profil düşünün önerir biyolog). Raes et al. Bağırsaklarımızda mikroplar tarafından üretilen veya bozunan, tümü sinir sisteminin düzgün çalışması için gerekli olan 56 molekülü zaten listeledik. Örneğin Coprococcus cinsinin bakterileri, dopaminerjik sistemi etkiliyor gibi görünmektedir (dopamin, beyin fonksiyonu için gerekli bir moleküldür ve depresyonda rol oynar ). Ancak depresyona karşı korunmak için mikrobiyotayı kontrol edip edemeyeceğimizi ve nasıl kontrol edebileceğimizi hala bilmiyoruz. Aynı Coprococcus ayrıca bir anti-inflamatuar ( bütirat ) salgılar ve inflamatuar süreçlerin depresyona katkıda bulunduğu bilinmektedir.
Cell dergisinde yayınlanan bir araştırma ,Ağustos 2012Hamilelik sırasında bağırsak mikrobiyotasının evrimini daha kesin olarak karakterize etmek için 91 hamile kadın takip edildi . Mikrobiyotanın bileşiminin çarpıcı biçimde değiştiği ortaya çıktı. Numuneleri dışkı ve 1 st ve 3 inci çeyrek karşılaştırıldığında daha fazlasına yol açan bir değişimini tanımlayan için edildi enflamasyon ve enerji kaybı. Aynı çalışma sırasında, bu gözlemler, aksenik farelere , yani mikrobiyotadan yoksun farelere mikrobiyota transplantasyonu ile doğrulandı .
Antibiyotik tedavileri, bağırsak mikrobiyotasının ekolojisini ve insan konakçıyla ilişkisini etkiler. Siprofloksasinin, antibiyotik aldıktan sonraki 3-4 gün içinde bakteri çeşitliliği kaybı ve topluluk bileşiminde değişiklik ile bağırsak mikrobiyotası üzerinde güçlü ve hızlı bir etkiye sahip olduğu gösterilmiştir.
Bir prebiyotik seçici olarak kolonda büyümesi ya da aktivitesi, belirli bir bakteri (ya da küçük bakteri popülasyonunun) uyararak sağlık yararları, sindirilemeyen bileşendir. WHO/FAO'ya göre probiyotik "yeterli miktarda alındığında onu tüketenlerin sağlığı üzerinde faydalı etkiler yaratan canlı bir mikroorganizmadır" .
Dışkı Bacteriotherapy olarak da adlandırılan nakli dışkı mikrobiyal verici olarak hareket eden bir sağlıklı bir birey, bir mikrobiyotasını kullanmaktır dışkı bir tedavisi olarak, hastanın barsak mikrobiyota bozulur. Bu teknik şu anda esas olarak tekrarlayan Clostridium difficile enfeksiyonlarının tedavisinde kullanılmaktadır , ancak diğer hastalıkların tedavisi için de düşünülmektedir.
Yetiştiriciliğin ilerlemesi sayesinde (ancak özellikle bağırsak olmak üzere birçok mikropun nasıl yetiştirileceğini hala bilmiyoruz), araştırma ekipleri arasındaki ortak çalışma sayesinde ( İnsan Mikrobiyom Projesi Konsorsiyumu , mikroskobik gözlemler ve genetik dizileme ve metagenomik bilimdeki ilerleme sayesinde) insan bağırsak mikrobiyotasının bakteri kataloğunun oluşturulmasında ilerlemeler.Ancak bu envanter 2019'da hala çok eksik.Ayrıca, bağırsak mikrobiyotasının kadınlarda (ve dolayısıyla yenidoğanda) kısmen mesane ve mesane ile bağlantılı olduğu doğrulandı. vajina .
Özelliklerini, işlevini ve konağın fizyolojisi ve metabolizması ile etkileşimlerini incelemenin yollarından biri, aksenik sıçanların veya farelerin (yani canlı mikroplara maruz kalmadan doğup büyütülen) sindirim sistemini kontrollü bir şekilde kolonize etmektir. Bu hayvanlar, bir veya daha fazla türün seçilmiş mikrobiyal florası veya normal veya hastalıklı murinler veya insanlardan tüm topluluklar tarafından kolonize edilir. Araştırmacılar daha sonra şüpheli fizyolojik ve/veya patolojik fenotiplerin bulaşıcılığını inceleyebilir ve bir veya daha fazla belirli fenotip(ler) için mikrobiyotanın rolünü test edebilir. Bu nedenle yakın zamanda, bağırsak mikrobiyotasının farelerde bu şekilde test edilen kemik kütlesini, vücut yağının depolanmasını, bağırsak anjiyogenezisini ve bağışıklık tepkisinin uygun gelişimini kontrol ettiği veya düzenlediği gösterilmiştir .
Aksenik farelerde, bağırsak florasının, obezitenin en azından bazı biçimleriyle olası bağlantılarla enerji metabolizmasında önemli bir rol oynadığı da gösterilmiştir .
Mikrobiyota, konakçıdaki belirli genlerin ekspresyonunu bile düzenleyebilir, bu da gelişmiş simbiyotik ilişkiler önerebilir.
İnsan bağırsağında bulunan bakteriler, nörotransmitterlere benzer maddeler üreterek, kardiyovasküler ve sinir sistemleri aracılığıyla beyinle iletişim halinde olabilir. Bu bulgu, bağırsak mikrobiyotasını etkileyen bir organ davranışı olarak yeni araştırmalara kapı aralıyor.
Metagenomik gereklidir, bu mikroorganizmaların kültivasyonu olmadan sıralama ve çeşitli ortamlarda (deniz, kara, hava, insan vücudu ...) örnekleri mikroorganizmaların DNA analizidir. Bu teknik, günümüzde bakterilerin %75'inin laboratuvarda yetiştirilemeyeceği düşünülen bir ortam olan insan bağırsak mikrobiyotasının anlaşılmasında büyük bir ilerlemeyi temsil ediyordu . 11 Nisan 2008Avrupa projesi MetaHIT başlatıldı. Tarafından koordine INRA , bu amaçlar tüm genomunu çalışma bakteri fonksiyonları ve sonuçları üzerine karakterize etmek amacıyla insan bağırsak florasını oluşturan sağlık .
MetaHIT'in ilk sonuçları:
"Bütün hastalıklar bağırsakta başlar.."
- Hipokrat'a atfedilen alıntı .
2000'li yılların başından beri mikrobiyotanın sağlık için önemi konusunda tıbbi bir fikir birliği var . Laboratuvar hayvanları ve insanlardan elde edilen veriler, normal bir bağırsak mikrobiyotasının , enerji verimliliğini ve sindirim kalitesini artırarak ev sahibinin metabolizmasını geliştirdiğini göstermektedir . Mikrobiyota ana ve bazı metabolik yolların, elde edilen belirli bileşikleri değiştirerek ve bağışıklık geliştirerek da müdahale eder.
Bağırsak mikrobiyotasındaki bir dengesizlik, özellikle enflamasyon üretimi yoluyla, obezite, kardiyovasküler hastalıklar ve belirli metabolik sendromlar (özellikle tip 2 diyabet) gibi patolojilerin gelişmesine neden olabilir veya izin verebilir .
Mikrobiyotadaki bir dengesizlik , normal olarak sağlıklı mikrobiyotada çok küçük miktarlarda bulunan C. difficile gibi bazı bakteri türlerinin ciddi şekilde artmasına neden olabilir . Bu durum aşırı derecede zayıflatıcı ishale neden olur. Bugüne kadarki en etkili tedavi , bu özel durumda antibiyotiklerin yerini alan fekal transplantasyondur .
Bununla birlikte, bu mikrobiyal, viral ve mantar topluluğunun büyük karmaşıklığı, neden ve sonuç bağlantılarının hala tam olarak anlaşılmadığı anlamına gelir. Son teknikler, nefes analizi yoluyla bireysel mikrobiyotanın doğasını çıkarmayı mümkün kılmaktadır. Mevcut araştırmalar şunu gösteriyor:
Bu nedenle , mikrobiyota ve onun konakçısı arasındaki etkileşimlerin işleyişinin daha iyi anlaşılması, metabolik hastalıkların ( probiyotikler , prebiyotikler , fekal bakteriyoterapi, vb. ) tedavisini iyileştirmeyi mümkün kılmalıdır . Metagenomun keşfi ( konağın insan genomunun ve mikrobiyotanın çok daha zengin genomunun ilişkisi ) buna katkıda bulunabilir.
Bağırsaktaki bakteriler, belirli ilaçları “sindirerek” belirli tıbbi tedavilere müdahale edebilir. Ve mikrobiyota bireyler arasında farklılık gösterdiğinden, hastaya bağlı olarak bazı ilaçların etkinliğini farklı şekilde etkiler. Böylece, içindehaziran 2019Science dergisindeki bir makale, bağırsak mikrobiyotamızdaki iki bakterinin, Enterococcus faecalis ve Eggerthella lenta'nın , dönüştürülmek için beyne ulaşması gereken Parkinson hastalığına karşı kullanılan ana ilacın , Levodopa'nın (L-dopa) çoğunu bozduğunu ortaya koyuyor. dopamine dönüşür . E faecalis , ilacı beyin yerine bağırsakta çok erken bir zamanda dopamine dönüştürür; Carbidopa (bağırsaktaki transformasyon reaksiyonunu engellediğine inanılan bir bileşik) ile bile , hastaya bağlı olarak değişiklik göstermekle birlikte, L-dopa'nın %56'ya kadarı beyne ulaşmaz. İlacın bu erken biyolojik bozunmasından sorumlu gen ve bakteriyel enzimler 2019 yılında tanımlandı . İn vitro olarak karbidopadan bin kat daha etkili yeni bir molekül (AFMT) geliştirildi. Ek olarak, E. faecalis'in ilacı dopamine dönüştürdüğü ve daha sonra bakterilerin ( E lenta ) bu dopamini toksik etkileri olduğu (ciddi gastrointestinal rahatsızlıklar ve kardiyak aritmiler) meta- tiramine dönüştürdüğü görülmektedir .