Co to jest mikrobiom? Jaki ma wpływ na choroby?

Mariusz Gogól
M. Gogól
10.02.2023
Przewidywany czas: 5 min

Mikroorganizmy wchodzące w skład mikroflory produkują ważne dla funkcjonowania naszego organizmu cząsteczki i chronią nas przed patogenami. Otrzymujemy je od matki w momencie narodzin. Ich skład nie jest stały i zmienia się przez całe życie. Zmiany w składzie mikroflory mogą powodować choroby, takie jak cukrzyca, otyłość i rak. Czy więc możemy się nimi „zarazić” od najbliższych?

Co to jest mikrobiom?

Organizm człowieka to mozaika różnorodnych komórek. Te budują tkanki i wyspecjalizowane narządy połączone szeregiem fizjologicznych zależności. Sieć skomplikowanych powiązań gmatwa się jeszcze bardziej przez obecność mikrobiomu – mikroorganizmów żyjących na i wewnątrz ciała.

Jest ich dużo, bo w samych jelitach żyje do 100 bilionów bakterii z około 1000 gatunków. Sumarycznie ważą ok 1,5 kg, czyli mniej więcej tyle co wątroba. Ten mikrobiologiczny balast towarzyszy człowiekowi przez całe życie. Ma on bardzo istotne zadanie, m.in. szkoli układ odpornościowy swojego gospodarza, a nawet walczy z patogenami, które chciałyby zając ich miejsce.

Jak człowiek zdobywa mikrobiom?

Noworodek mikrobiom dziedziczy głównie po matce. Najprawdopodobniej zaczyna się to już w fazie prenatalnej, ponieważ charakterystyczne drobnoustroje izolowano już z łożyska czy płynu owodniowego. Podczas porodu siłami natury flora bakteryjna dróg rodnych matki stopniowo pokrywa skórę dzieci. Część z niej zostaje także połknięta przez dziecko. 

Mikroorganizmy przekazywane są także w kontakcie ze skórą ojca, a nawet sali operacyjnej, szczególnie gdy poród odbywał się przez cesarskie cięcie. Później skład jelit zostaje uzupełniony podczas karmienia mlekiem.

Przez pierwsze 3 lata życia dziecka drobnoustroje rozwijają się i po tym czasie ich skład podobny jest do tego, który występuje u dorosłego człowieka. Nie jest on jednak stały. Zmienia się w zależności od diety, stanu zdrowia i przyjmowanych leków. Ostatnio udowodniono, że wpływ na nasz mikrobiom mają także ludzie z którymi mieszkamy.

Czy mikrobiomem możemy się od kogoś „zarazić”?

W badaniach opublikowanych w styczniu 2023 roku w czasopiśmie „Nature” możemy przeczytać o wpływie relacji międzyludzkich na to, jak wygląda społeczność mikroorganizmów wchodzących w skład flory. Wynik pochodzi z analizy prawie 10 000 próbek kału i śliny od ludzi z całego świata – od Ameryki poprzez Afrykę, Europę aż po Azję.

Część wyników była do przewidzenia. Matka i dziecko mają duży stopień podobieństwa między mikroorganizmami. Utrzymuje się on przez całe życie, ale przez pierwsze lata jest największy. Później, w wieku 4 lat, znajdowano duże podobieństwo mikroorganizmów dziecka z tymi u ojca. Jednak nawet w starszym wieku podobieństwo między matką a potomstwem było zachowane.

To też Cię zainteresuje: Czym jest sepsa i co ją wywołuje?

Bliźniaki także miały podobny mikrobiom, jednak jeśli żyły osobno, podobieństwo to się zmniejszało. Co istotne osoby mieszkające razem dzieliły podobny skład mikroflory jamy ustnej. Im dłużej, tym podobieństwo było większe.

Zaskoczeniem natomiast było to, że podobieństwo mikrobiomu jelitowego można było zobaczyć nawet wśród mieszkańców w tej samej wiosce, czyli mówiąc prościej między sąsiadami. Co ciekawe podobieństwo można było zobaczyć zarówno w miejscowościach położonych w obrębie kultury wschodniej, jak i zachodniej, które przecież różnią się między sobą.

Połączenia między mikrobiomem a chorobami

Mikroorganizmy nie są biernymi lokatorami. Ich rola nie ogranicza się również do zapłaty czynszu w postaci korzystnych dla naszego zdrowia cząsteczek w zamian za schronienie i składniki pokarmowe. Mikrobom potrafi nieźle zamieszać. Bardzo dobrze widać to w wynikach eksperymentu na myszach, którym przeszczepiono mikrobiom jelitowy od innych osobników. Wpłynęło to na ilość odkładanego tłuszczu i poziom oporności na insulinę. Efekt obecności lub braku konkretnych szczepów nie jest więc tylko kosmetyczną zmianą.

Faktycznie w wielu badaniach zauważono, że zmiana proporcji poszczególnych rodzajów bakterii ma związek z różnymi chorobami. Przykładowo otyłość związana ze wzrostem mikroorganizmów należących do typu Firmicutes i spadkiem przedstawicieli typu Bacterioidetes. Obserwowano to w badaniach na myszach, ale też podobne wyniki uzyskiwano podczas analiz składu mikroflory w jelitach dzieci borykających się z otyłością. Wiadomo, że zmiana składu mikrobiomu wpływa na ilość i rodzaj wydzielanych przez nie cząsteczek. Te mogą przyczyna się do rozwoju rożnych chorób.

Przykładem cząsteczek, które mogą sprzyjać rozwojowi choroby, są krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe. Normalnie cząsteczki te produkowane są przez mikroorganizmy z błonnika, którego nie jesteśmy w stanie strawić. W odpowiednich ilościach mają one pozytywne właściwości dla organizmu człowieka.

Przeczytaj też: Czy układ pokarmowy to nasz drugi mózg? O połączeniach żołądka z mózgiem

Bakteryjny produkt staje się głównym źródłem energii dla komórek, które pokrywają jelito grube. Ponadto zwiększają ważną dla zdrowia integralność bariery jelitowej, uczestniczą też w produkcji śluzu w jelicie. Jednak gdy zostanie przekroczona pewna granica ich ilości, działają niekorzystnie. Między innymi nadmiar energii, który można z nich pozyskać, może przyczynić się do rozwoju otyłości.

Podobnie ma się sprawa z cząsteczką zwaną LPS. Jest ona elementem powierzchni ściany komórkowej bakterii Gram-ujemnych, których u chorych na cukrzycę jest więcej. Wtedy to cząsteczka LPS znajdująca się na ich powierzchni przedostaje się przez jelita do surowicy. Badania pokazują, że wysokie stężenie cząsteczki wiąże się bezpośrednio ze stopniem insulinooporności.

Z mikrobiomem człowieka wiąże się jeszcze wiele innych chorób. Mogą to być także nowotwory, choroba Parkinsona, choroba Alzheimera, dystrofia mięśniowa czy stwardnienie rozsiane. Co roku odkrywanych jest coraz więcej połączeń między chorobą a mikrobiomem.

Podsumowanie

Badania przeprowadzone w tym roku pomogą nam zrozumieć, w jaki sposób różne relacje społeczne mogą wpływać na rozprzestrzenianie się wielu chorób związanych z mikrobiomem. Tych, które do tej pory uważane były za niezaraźliwe. Jeśli faktycznie badania się rozwiną i taki wpływ się potwierdzi, być może trzeba będzie zweryfikować, czy istnieją w ogóle bakterie niepatogenne. Może ich zdolność do wywołania chorób zależy od ich ilości, proporcji, a może mikroskopowych współtowarzyszy? Co przyniesie przyszłość – zobaczymy.

Źródła informacji:

1.  https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5648605/

2.   https://www.nature.com/articles/s41586-022-05620-1

3.  https://www.elsevier.es/en-revista-endocrinologia-nutricion-english-edition–412-articulo-gut-microbiota-type-2-diabetes-S2173509316301209

Mariusz Gogól
Autor

Mariusz Gogól

Jestem doktorem z zakresu nauk przyrodniczych (doktorat z biochemii), ale swoją ścieżkę zawodową związałem z edukacją i popularyzacją nauki. Jestem związany ze Stowarzyszeniem Rzecznicy Nauki od początku jego działalności, a prywatnie interesuję się sztuką, dizajnem z czasów PRL oraz muzyką ludową z różnych stron świata.
Zobacz również
Biokomputer, czyli.. co?

Biokomputer, czyli.. co?

12.07.2024 7:17

Podcasty NTL