Mikrobiota. Tarmbakteriers indflydelse på kroppen

• Intestinal mikrobiota - karakteristika
• Tarmmikrobiota - sammensætning i forskellige perioder af livet
• Intestinal mikrobiota - indvirkning på kroppen

Tarmmikrobiotaen er alle de mikroorganismer, der lever i tyktarmen. Blandt dem er de bedst kendte bakterier, hvoraf der er over 1000 arter i en sund person. Sammensætningen og overfloden af ​​mikrobiota er tæt forbundet med sundhed, humør og hjernefunktion. Find ud af, hvordan tarmbakterier påvirker din krop.

Mikrobiotaer en gruppe af mikroorganismer af forskellig art, der lever i værtsorganismen og på dens overflade.Mikrobiom betyder det samme som mikrobiota . Begge udtryk bruges i flæng. Udtrykket "mikroflora" er dog forladt, hvilket antyder, at mikroorganismerne i værtens krop er af planteoprindelse.

Den menneskelige mikrobiota omfatter ikke kun bakterier, men også vira, arkæer og eukaryote organismer. Imidlertid er bakteriernes mangfoldighed og rolle bedst undersøgt. Bakterier, der lever i den menneskelige krop, er blevet identificeret takket være gensekventering. Disse opdagelser gjorde det muligt at forstå forholdet mellem mikrobiomet og værten.

Intestinal mikrobiota - karakteristika

Tarmmikrobiomet er et af elementerne i hele organismens mikrobiom, som er af stor betydning for den menneskelige krops homeostase

Tarmbakterierne er dem, der findes i tyktarmen.Et sundt voksent menneske, der typisk huser mere end 1.000 bakteriearter , der tilhører relativt få kendte typer bakterier. De anaerobe bakterier af typen Bacteroidetes og Firmicutes er fremherskende.

Variabilitet af tarmmikrobiotaen

Tarmmikrobiotaen er variabel - den er ikke den samme både hos forskellige mennesker og hos den samme person på forskellige tidspunkter. Forskellene mellem individer er meget tydelige.

Det er kendt, at den overordnede mangfoldighed af den menneskelige tarmmikrobiota ændrer sig gennem hele livet. Det fortsætter med at stige fra fødslen til omkring 12-årsalderen, forbliver relativt stabilt gennem voksenalderen og falder derefter i senere år.

En undersøgelse viste, at omkring 70 % af mikrobiotaen forbliver uændret på et år uden antibiotikabehandling. Observationer har vist, at nogle arter sandsynligvis vil være stabile over årtier, hvis ikke for et individs levetid, hvilket fremgår af identifikation af den samme bakterieart blandt familiemedlemmer, men ikke mellem individerikke relateret.

Således forbliver nogle bakterier de samme hos raske mennesker, og nogle ændrer sig gennem deres liv. Eksterne faktorer ændrer også mikrobiomet over tid. Disse omfatter blandt andre:

• infektioner,
• medicin taget,
• livsstil
• og kostændringer.

LifeLines Dybtgående undersøgelse ved hjælp af bakteriel genom-sekventering på mere end 1.000 mennesker fandt, at kost var en væsentlig modulator af tarmmikrobiom-variabilitet.

Årsager til at reducere mangfoldigheden af ​​tarmmikrobiotaen

Tarmmikrobiomet er meget rigt sammenlignet med andre dele af kroppen. En stor mangfoldighed af tarmmikrobiota er et træk ved raske mennesker. Sygdomstilstande fører til dens forarmelse med hensyn til artsdiversitet.

Mindre bakteriel diversitet blev observeret hos mennesker med:

• inflammatorisk tarmsygdom,
• psoriasisgigt,
• type 1-diabetes,
• atopi,
• cøliaki,
• fedme,
• med type 2-diabetes
• og arteriel stivhed sammenlignet med raske mennesker

Sammenhængen mellem reduceret mangfoldighed og sygdom indikerer, at det artsrige tarmøkosystem er mere modstandsdygtigt over for miljøpåvirkninger.

Hovedtyper af tarmbakterier

Mangfoldighed betragtes som en god indikator for en "sund tarm". De vigtigste typer af tarmbakterier med hensyn til overflod er:

• Firmicutes,
• Bacteroidetes,
• Actinobacteria,
• Proteobakterier,
• Verrucomicrobia
• og Fusobacteria.

Sammensætningen af ​​tarmmikrobiomet ændrer sig naturligt med alderen. Det afhænger hovedsageligt af kosten

Både 2-3-årige og voksne er domineret af de samme bakterier, hvilket skyldes, at børn omkring 3 år allerede spiser nøjagtig det samme som voksne

Tarmmikrobiota - sammensætning i forskellige perioder af livet

Levetid	Dominante tarmbakterier
Fødselsøjeblik	Enterococcus, Staphylococcus
Første måned i livet	Bifidobacteriaceae
Sjette måned i livet	Clostridiacea, Ruminococcaceae, Lachnnospraceae
Første leveår	Bakterioder, Clostridium, Ruminococcum
Andet - tredje leveår	Firmicutes, Bacteroidetes
Voksentid	Firmicutes, Bacteroidetes

Intestinal mikrobiota - indvirkning på kroppen

Tarmmikrobiotaen påvirkerkroppens fysiologi i mange aspekter. Klassisk set ses dens rolle hovedsageligt i fordøjelsen af ​​næringsstoffer, der er ufordøjelige for enzymer i fordøjelsessystemet. Dette er dog kun toppen af ​​isbjerget. Ændringer i mikrobiomets sammensætning (dysbiose) forekommer ved mange sygdomme

Det er dog ofte uklart, om det er ændret mikrobiota, der forårsager sygdom, eller om sygdommen påvirker sammensætningen af ​​tarmbakterier. Hvilken betydning har tarmbakterier for kroppen?

Mikrobiota og tarm-hjerne-aksen

Du kan ofte høre ordsproget, at tarmen er vores anden hjerne. Det er absolut berettiget. I kroppen foregår tovejssignalering mellem tarmmikrobiotaen, tarmen og hjernen. Det foregår via de nervebaner, der omfatter central- og tarmnervesystemet og kredsløbssystemet.

Signalering fra kredsløbssystemet involverer:

• akse hypothalamus - hypofyse - binyrer,
• immunsystemregulatorer,
• hormoner,
• neurotransmittere
• og bakterielle metabolitter såsom kortkædede fedtsyrer.

Prækliniske undersøgelser har vist indflydelsen af ​​tarmmikrofloraen på:

• nociceptive reflekser (reflekser som reaktion på vævsskadelige stimuli),
• madindtag,
• følelsesmæssig og social adfærd,
• stressrespons
• og hjernens neurokemi

I undersøgelser på mus er det blevet vist, at mikrobiota er nødvendig for musens sociale udvikling og er involveret i neuroudviklingsforstyrrelser, herunder autismespektrumforstyrrelser.

Mus, der mangler tarmmikrobiota, har vist sig at have en overdreven stressreaktion sammenlignet med kontroldyr. Disse mus viser også øget motorisk aktivitet og mindre alvorlig angstadfærd sammenlignet med kontrolmus.

I modsætning hertil reducerede administrationen af ​​det probiotiske L. rhamnosus (JB-1) til mus niveauerne af kortikosteron udskilt under stress og angstrelateret adfærd.

Disse data understreger stærkt betydningen af ​​mikrobiom-tarm-hjerne-aksen for normal neurologisk udvikling og funktion.

Hvorfor påvirker mikrobiomet hjernen?

Tarmmikrobiomet producerer kortkædede fedtsyrer, der påvirker integriteten af ​​blod-hjerne-barrieren ved at øge produktionen af ​​tight junction-proteiner - claudin-5 og occludin.

Tætte forbindelser er forbindelser mellem to celler i kroppen (i dette tilfælde tarmepitelet), der lukker mellemrummet mellem disse celler, hvilket gør cellerne meget tætte til hinandenvedhæftet.

Disse proteiner er arrangeret i strimler for at danne et forgrenet netværk. De skal vises på overfladen af ​​begge tilstødende celler for at kunne forbindes med hinanden.

Eksistensen af ​​korrekt fungerende tætte forbindelser mellem tarmepitelcellerne, og dermed den øgede integritet af blod-hjerne-barrieren, begrænser penetrationen af ​​uønskede metabolitter mellem cellerne i det ekstracellulære rum.

Når integriteten af ​​epitelceller er svækket, kommer skadelige stoffer fra den intercellulære væske ind i blodet og derefter hjernen. Dette fænomen påvirker hjernens funktion, kognition og humør negativt.

Mikrobiomets indflydelse på psyken

Forskning viser, attarmmikrobiota kan modulere stressreaktionen og også bidrage til angst, depression og kognition.

Talrige placebo-kontrollerede undersøgelser viser, at indtagelse af probiotiske bakterier forårsager betydelige ændringer i hjerneaktivitet, vurderet ved funktionel magnetisk resonansbilleddannelse, koncentration, følelser og fornemmelsesbehandling.

En række eksperimenter har vist en gavnlig effekt af at tage probiotika på humøret hos mennesker med psykiske problemer, en tendens til tristhed og dårlige tanker, angst og depression

Mange mennesker med alkoholafhængighed viser ændringer i tarmens permeabilitet og tarmmikrobiomet. Øget tarmpermeabilitet hos disse mennesker var signifikant forbundet med højere score for depression, angst og trang efter 3 ugers afholdenhed.

Intestinal mikrobiota og fordøjelse

Tarmmikrobiotaen er en integreret del af værtens fordøjelse og ernæring og kan producere næringsstoffer fra substrater, der ellers er ufordøjelige af værten.

Tarmbakterier nedbryder fibre, nogle proteiner, saccharider og polyfenoler. Mikroberne frigiver kortkædede fedtsyrer fra fordøjelige ufordøjelige fibre, som er en vigtig energikilde for tarmslimhinden og er afgørende for at modulere immunresponset og dannelsen af ​​tumorer i tarmen.

Intestinal mikrobiota og immunitet

Interaktionerne mellem mikrobiotaen og værtens immunsystem er talrige og komplekse. Immunsystemets rolle er at lære at genkende kommensale ("gode") og patogene (patogene) bakterier.

Til gengæld er mikrobiota en integreret del af uddannelsen af ​​immunsystemet til at fungere korrekt.

Mikrobiota påvirker immunhomeostase i og uden for tarmen. Deltager bl.a. i differentieringen af ​​systemregulerende T-cellerimmun. Disse mekanismer er af stor betydning for patogenesen og behandlingen af ​​inflammatoriske sygdomme

Rolle af kommensale bakterier

Kommensale bakterier og probiotika kan fremme integriteten af ​​tarmbarrierer. Takket være dette har patogene bakterier og deres metabolitter en meget lavere chance for at trænge ind i kredsløbet.

Kommensale bakterier bidrager til at styrke immuniteten på tarmniveau hovedsageligt ved at forhindre invasionen af ​​patogene bakterier og støtte udviklingen af ​​værtens immunsystem

Gode tarmbakterier hindrer koloniseringen af ​​patogene bakterier ved at konkurrere med dem om næringsstoffer og bindingssteder på overfladen af ​​tyktarmsslimhinden.

Kommensale bakterier forhindrer også invasionen af ​​patogene bakterier ved at sænke tarmens pH gennem produktion af laktat og kortkædede fedtsyrer (SCFA). En anden måde er at producere metabolitter, der hæmmer vækst eller dræber potentielt patogene bakterier.

Selvom de mekanismer, hvorved mikrobiomet interagerer med immunsystemet, ikke er grundigt undersøgt, er det kendt med sikkerhed, at et sundt mikrobiom positivt påvirker immuniteten både som en biologisk barriere og ved at forme erhvervet immunitet.

Tarmmikrobiota og fedme

Tarmmikrobiotaen kan spille en rolle i udviklingen af ​​fedme. De fleste undersøgelser af overvægtige og fede mennesker viser dysbiose, som er karakteriseret ved mindre diversitet i mikrobiomet. Et eksempel kan være den udførte forskning:

• Mus med en ubeboet fordøjelseskanal, der er transplanteret med fækale mikrober fra overvægtige mennesker, tager mere på i vægt end mus, der modtager mikrober fra raske mennesker.
• En stor undersøgelse af tvillinger i Storbritannien viste, at en type Christensenella var sjælden hos overvægtige mennesker, og at når den blev administreret til mus uden deres egen mikrobiota, forhindrede den vægtøgning. Tilstedeværelsen af ​​Christensenella i mave-tarmkanalen, såvel som Akkermansia, er blevet forbundet med lavere ophobning af fedt i de indre organer i bughulen.

Det meste af beviserne, der understøtter tesen om mikrobiotas rolle i fedme, kommer fra undersøgelser af mus. Det er dog også observeret, at vægtøgning hos mennesker over 10 år er forbundet med lav mikrobiotadiversitet, og dette forhold forværres af lavt kostfiberforbrug.

Dysbiose af tarmmikrobiotaen fremmer sandsynligvis diætinduceret fedme og metaboliske komplikationer gennem en række forskellige mekanismer, herunder:

• immunitetsdysregulering,
• ændret energiregulering,
• ændret tarmhormonregulering
• og pro-inflammatoriske mekanismer forårsaget af lipopolysaccharide endotoksiner, krydser tarmbarrieren og kommer ind i portalcirkulationen

Forøgelse af fedtsyreoxidation og energif.webporbrug samt reduktion af fedtsyresyntese reducerer tendensen til fedme

Akkermansia muciniphila, Bacteroides acidifaciens, Lactobacillus gasseri og kortkædede fedtsyrer har vist sig at øge fedtsyreoxidationen i fedtvæv.

Andre mikrobiommekanismer, der favoriserer vægtkontrol, er:

• adipocytdifferentiering,
• øger muskel termogenese,
• forbedring af ekspressionen af ​​gener relateret til fedtsyreoxidation,
• dæmper ekspressionen af ​​gener, der er ansvarlige for syntesen af ​​fedt i kroppen.

Litteraturen opsummerer, at en ubalance i tarmmikrobiotaen og manglen på visse typer bakterier fremmer større vægtøgning med den samme diæt.

Tarmmikrobiota og tyktarmskræft

Forskning har vist, at tarmmikrobiotaen kan påvirke risikoen og udviklingen af ​​tyktarmskræft ved at modulere mekanismer såsom inflammation og DNA-skade og ved at producere metabolitter involveret i tumorprogression eller -undertrykkelse.

Dysbiose af tarmmikrobiotaen er blevet observeret hos patienter med kolorektal cancer, med en reduktion i antallet af kommensale bakteriearter (butyratproducerende bakterier) og en berigelse af skadelige bakteriepopulationer (pro-inflammatoriske opportunistiske patogener).

Kolorektal cancer er karakteriseret ved ændret produktion af bakterielle metabolitter, der er direkte involveret i metabolismen af ​​kræftceller, herunder kortkædede fedtsyrer og polyaminer. Nye beviser tyder på, at kosten har en væsentlig indflydelse på risikoen for at udvikle denne kræft.

Indtagelse af fiberrige fødevarer og kosttilskud med flerumættede fedtsyrer, polyfenoler og probiotika, der er kendt for at regulere tarmmikrobiotaen, kan ikke kun være en potentiel mekanisme til at reducere risikoen for tyktarmskræft.

Det kan også forbedre responsen på cancerterapi, når det bruges som supplement til konventionel behandling af tyktarmskræft

Tarmmikrobiota og tarmsygdomme

Tarmdysbiose og nedsat mikrobiomdiversitet findes regelmæssigt hos mennesker med inflammatorisk tarmsygdom.Nedbrydningen af ​​mikrobiotaen i nogle bakterier og tabet af deres beskyttende funktioner kan have en betydelig indvirkning på sygdomsforløbet

Mange af de bakterielle beskyttende funktioner forbundet med IBD skyldes deres evne til at fermentere kostfibre og producere kortkædede fedtsyrer.

Tarmbetændelse reducerer antallet af arter af kommensale bakterier og skaber betingelser for vækst af patogene bakterier. Disse er til gengæld i stand til at øge formering og forværring af de syges tilstand.

Patogene bakterier, der potentielt spiller den største rolle i IBD er:

• Escherichia og Shigella,
• såvel som Fusobacterium-arter.

Store ændringer i mikrobiomet observeres hos patienter, både hvad angår antallet af arter og deres forhold til hinanden

Intestinal mikrobiota og kredsløbssystemet

Mikrobiomet kan have både positive og negative effekter på kardiovaskulær sundhed. Den gavnlige effekt er relateret til reguleringen af ​​lipidprofilen - at øge niveauet af "godt" HDL-kolesterol og sænke niveauet af triglycerider i blodet. At tage probiotika, hovedsageligt Lactobacilli, er kendt for at hjælpe med at sænke kolesterolniveauet.

På den anden side fører bakteriel dysbiose og et overskud af patogene bakterier til produktion af trimethylamin N-oxid (TMAO), som fremmer dannelsen af ​​aterosklerotisk plak i blodkar og kan føre til hjerteanfald og slagtilfælde.

TMAO produceres af metabolismen af ​​cholin og L-carnitin, som er typiske komponenter i en kost, der indeholder animalsk protein og spiller vigtige funktioner i kroppen. Det vides ikke præcist, hvilke komponenter i mikrobiomet, der er ansvarlige for den øgede produktion af TMAO og den øgede risiko for hjertesygdomme

Nogle kilder postulerer, at det kunne være:

• Cytomegalovirus,
• Helicobacter,
• Klamydia
• og C. pneumoniae.

Undersøgelser har vist, at der var et problem med forhøjede TMAO-niveauer hos mennesker med en signifikant højere andel af Prevotella-bakterier i mikrobiomet. Samtidig var koncentrationen af ​​dette oxid normal hos mennesker med en høj procentdel af Bacteroides

Intestinal mikrobiota og diabetes

Videnskabelig forskning bekræfter tarmmikrobiomets rolle i metaboliske sygdomme, herunder type 2-diabetes.

Det er tydeligt fra dyreforsøg, at mikrobiomet er involveret i metabolismen af ​​glukose. Baseret på 42 observationsstudier på mennesker er der blevet foreslået bakterier, hvis tilstedeværelse i mikrobiomet fremmer forekomsten af ​​type 2-diabetes.

Disse er bakterier af følgende typer:

• Ruminococcus,
• Fusobacterium
• og Blautia.

De typer af bakterier, der reducerer sandsynligheden for type 2-diabetes, er:

• Bifidobacterium,
• Bacteroides,
• Faecalibacterium,
• Akkermansia
• og Roseburia.

Lactobacillus tilhører også de bakterier, der er gavnlige ved diabetes, men resultaterne af forskning vedrørende dem er ikke så klare.

Type 2-diabetes er forbundet med forhøjede niveauer af inflammatoriske cytokiner, kemokiner og inflammatoriske proteiner. Mens nogle tarmmikrober og deres metabolitter fremmer lavgradig inflammation, stimulerer andre antiinflammatoriske cytokiner og kemokiner.

Bakterier forbundet med en lavere risiko for type 2-diabetes kan bidrage til øget ekspression af antiinflammatoriske cytokiner, der beskytter mod insulinresistens og genopretter insulinfølsomheden.

Andre træk forbundet med type 2-diabetes er lavgradig inflammation og øget tarmpermeabilitet. Det har vist sig, at de indikerede tarmbakterier reducerer produktionen af ​​pro-inflammatoriske forbindelser og styrker tætte forbindelser mellem tarmepitelceller. På denne måde reducerer de risikoen for at udvikle diabetes type 2.

Tarmmikrobiotaen er forbundet med type 2-diabetes gennem dens virkninger på glukosehomeostase og insulinresistens i vigtige metaboliske organer, såsom:

• lever,
• muskler
• og fedt.

Mikrobiota og dens produkter kan modulere tarmhormoner og enzymer og reducere insulinresistens og forbedre glukosetolerancen

Tarmbakterier, der anses for gavnlige i forebyggelsen af ​​type 2-diabetes, kan bl.a.:

• øge glykogensyntesen og mindske ekspressionen af ​​gener relateret til glukoneogenese i leveren,
• forbedre glukosetransporter-4 (GLUT4) translokation og insulinstimuleret glukoseoptagelse,
• øger ekspressionen af ​​GLUT-4 i musklerne, som kan have anti-diabetisk virkning,
• reducere ekspressionen af ​​hepatisk flavinmonooxygenase 3 (Fmo3), et nøgleenzym i xenobiotisk metabolisme, hvis reducerede sekretion forhindrer udviklingen af ​​hyperglykæmi og hyperlipidæmi i insulinresistente mus,
• regulerer ekspressionen af ​​gener forbundet med hyperglykæmi,
• øge adiponectin-niveauet i fedt og dermed forbedre insulinfølsomheden

• Mikrobiom - hvad er det, og hvad er dets funktioner?
• Hvordan tager man sig af mikrobiomet under antibiotikabehandling?
• Mikrobiota og immunitet
• Dysbacteriosis -årsager, symptomer, behandling