Lidské střevní mikroflóry , dříve nazývané střevní mikroflóru člověka , je množina mikroorganismů ( archaea , bakterií a kvasinek - a viry , které je infikují) v lidském zažívacím traktu , to znamená, že se střevní mikrobiomem a všechny gastrointestinální systém ( žaludek , stolice ). Představuje největší rezervoár mikrobioty lidského organismu a rezervoár enzymatických aktivit nezbytných pro trávení a fyziologii člověka. Jako takový ovlivňuje zdraví.
Tato mikrobiota a její lidský hostitel jsou příkladem vzájemné symbiózy (spolupráce mezi různými druhy organismů, které mají pro každého přínos) a komenzalismu . Může regulovat expresi určitých hostitelských genů, což naznačuje pokročilé symbiotické vztahy.
U zdravého jedince je metabolická aktivita této mikrobioty v lidské fyziologii ekvivalentem orgánu jako takového . Podílí se na zrání imunitního systému hostitele a zrání jeho intestinálního epitelu . Podílí se na mnoha základních metabolických cest, jako je fermentace z cukrů a bílkovin jako stejně jako metabolismu z žlučových kyselin a xenobiotik .
Z hlediska výživy umožňuje trávicímu systému fermentovat vlákninu a syntetizuje důležité vitamíny .
V případě dysbiózy, tj. Změny složení nebo stability bakteriálních populací ve střevě, může být mikrobiota spojena s metabolickými chorobami, jako je cukrovka typu 2 , obezita nebo kardiovaskulární onemocnění . Kromě toho jsou určité složky mikrobioty spojovány s chronickými zánětlivými onemocněními střev, jako je Crohnova choroba nebo ulcerózní kolitida , ale také s rozvojem alergií a kolorektálního karcinomu .
Přestože výzkum od roku 2000 pokročil, díky technikám sekvenování genetického materiálu s vysokou propustností jsou znalosti v této oblasti stále průzkumné a vědecky neúplné. Tyto vědecké hypotézy otevírají slibné cesty, které vědecká a mediální popularizace někdy zjednodušuje pod pojmem „ druhý mozek “).
Na střevě dospělého člověka se nachází přibližně 1 kg aktivních bakterií na rozvinuté ploše 32 m 2 (což odpovídá klkům a mikroklkům ). Zmínka o ploše 260 až 300 m 2 , ekvivalentní povrchu tenisového kurtu, převládala po dlouhou dobu, ale vycházela z měření prováděných na mrtvé tkáni. Jelikož je laboratorní kultura obtížná, jsou to právě techniky molekulární biologie spojené s bioinformatickými nástroji , které umožňují popsat ekologii a strukturu lidské střevní mikrobioty.
V článku v časopise American Journal of Clinical Nutrition z roku 1972 byl počet mikrobiálních buněk odhadován na desetinásobek počtu lidských buněk nebo na sto bilionů mikroorganismů (10 14 ). S přihlédnutím k velkému množství nedávných experimentálních údajů izraelští vědci místo toho odhadují, že celkový počet bakterií chovaných u „referenčního jedince“ (člověk ve věku 20 až 30 let, vážící 70 kg a měřící 1 70 m ) je 3,9 × 10 13 , přibližně stejný jako počet lidských buněk, s chybou chyby 25%.
Kromě toho je počet genů v mikrobiotě, metagenomu , nejméně 150krát vyšší než v lidském genomu, 22 000 u druhého genomu oproti 3,3 milionu u prvního počtu publikovaného na intestinálním mikrobiomu . V celém zažívacím traktu existuje gradient koncentrace bakterií. Maximální hustoty je dosaženo v našem distálním tlustém střevě s 10 11 bakteriemi na jeden gram obsahu.
Pro střeva je přínosem imunitní ochrana, přičemž se vyhýbá zánětlivé reakci, zatímco střevní sliznice je neustále vystavena dvěma alogenním entitám , potravě a mikroflóře. To je důvod, proč je vědci považováno za paradigma ústřední v konceptu imunoprivilegovaného orgánu .
Jídlo silně ovlivňuje mikroflóru. U našich předků lovců a sběračů - přinejmenším v prostředích s vyznačenými obdobími - se mikrobiota trávicího traktu (a možná i kůže) musela sezónně vyvíjet s bakteriálními profily přizpůsobujícími se suchému a vlhkému období, pak to pravděpodobně stabilizace zemědělství stabilizovala .
Tato hypotéza byla nedávno potvrzena v roce 2017 studiem 188 mikrobioty Hadza mezi tisíci nebo dokonce žijícími poblíž jezera Eyasi v údolí Rift v Tanzanii . Tato populace má stále velmi tradiční způsob života lovců a sběračů a téměř se vyhýbá tomu, aby zemědělství žilo hlavně z lovu a shromažďování. V roce 2014 antropologové zjistili, že mnoho Hadzy bylo domovem mnohem rozmanitější populace bakterií ve střevech než moderní lidé ze Západu (a studie mimochodem ukázala, že Hadza netrpí rakovinou tlustého střeva , kolitidou ani chorobou. Crohnem ). Zdálo se, že hadzovy střevní bakterie se také specializují na snižování stravy s vysokým obsahem vlákniny. Strava Hadzy se velmi liší podle ročních období: v období dešťů dominují bobule a med , zatímco v období sucha v jídelníčku dominuje maso (zejména bradavice , antilopa a žirafa ), ale některé hlízy nebo ovoce (ta baobab například) jsou spotřebovány v průběhu celého roku. Analýzy RNA jejich střevní mikrobioty ukázaly, že její biologická rozmanitost v období sucha (ve srovnání s obdobím období dešťů) značně roste, přičemž bakterie rodu Bacteroides jsou pak zvláště bohaté. Toto je první studie, která dokázala sezónní cyklus v lidském mikrobiomu. Tyto enzymy biosyntetizován těmito bakteriemi (které tvoří rostlinné uhlohydráty stravitelné) jsou hojnější v období sucha, což se jeví proti intuici, protože Hadza pak jíst více masa a méně rostlin.
Protokol studie nestanovil seznam potravin specificky přijímaných každým dárcem vzorků exkrementů, což neumožňuje specifikovat další možné vazby mezi stravou a mikrobiotou. Naznačuje to však, že naši lidští předkové měli sezónně se vyvíjející mikrobiotu (podobně jako u jiných zvířat). Lidské střevo by mohlo mít „biorytmus“ synchronizovaný s rychlostí vývoje svých přírodních zdrojů potravy a v oblastech, které jsou dnes velmi zemědělské nebo průmyslové, by tato mikrobiota mohla být možná nesynchronizovaná s cyklem ročních období. -Be ( ale bude to potvrzeno) ovlivněním našeho střevního zdraví.
Hadza nepředstavuje specifický „rodový mikrobiom“, je to právě rozmanitost bakterií, které ukrývají a která je jednoduše větší a mění se podle ročních období.
Autoři poznamenávají, že je stále obtížnější provádět tento typ studia, protože každý rok je méně lovců a sběračů, takže jejich způsob života se integruje do sousedních vesnických nebo městských komunit. Mimovládní organizace a vládní orgány jim navíc distribuují potravinovou pomoc, která se skládá hlavně z pšeničné a kukuřičné mouky, což se nemění podle ročního období. Autoři tvrdí, že lepší porozumění jejich zdraví, biologii a stavu výživy by mohlo pomoci zvýšit důležitost potravinové pomoci.
Další studie, metagenomika , potvrzuje v roce 2018 studii z roku 2016, podle níž prostředí hraje důležitou roli při strukturování mikrobioty a tato role do značné míry převládá (ve srovnání s genetickým původem hostitele) jako determinant formování lidská střevní mikrobiota. Tato práce také ukazuje, že několik lidských fenotypů je stejně silně spojeno s jejich střevním mikrobiomem jako s hostitelskou genetikou. Tato studie je založena na genotypových a mikrobiomatických datech od 1 046 zdravých subjektů s odlišným původem předků. V roce 2013 Song a jeho kolegové již ukázali, že lidé z rodiny žijící společně pod jednou střechou sdílejí část své střevní mikrobioty, a to i se svým psem. Studie z roku 2018 potvrzuje, že to platí i pro lidi, kteří geneticky nesouvisejí.
Dieta, ale také léky ( zejména antibiotika ) hrají důležitou roli při vysvětlování rozdílů v mikrobiotě pozorovaných mezi lidmi, kteří jsou si blízcí a žijí ve stejném prostředí.
Znalost mikrobiomu člověka významně zlepšuje přesnost predikce mnoha lidských vlastností, včetně hladiny glukózy v krvi (modulované mikrobiotou) a rizika obezity ; mnohem lepší než modely založené výhradně na genetických datech a hostitelském prostředí.
Tyto výsledky naznačují, že musí být možné manipulovat s mikroflórou za účelem zlepšení zdraví v různých genetických kontextech.
Střevní mikrobiota se skládá z velké většiny anaerobních bakterií . Množství archaeí a hub je nižší. Rozmanitost virů přítomných v mikroflóře je velmi vysoká (více než 140 000 bakteriofágů identifikovaných v metagenomické studii v roce 2021), ale je třeba ji ještě prozkoumat a je nízká ve srovnání s rozmanitostí v půdě (kde se nachází přibližně dvacet různých skupin bakterií), která naznačuje, že střevní mikrobiota byla „tříděna“ od média podle biologických (pohlaví, věk) a kulturních (životní styl, hygiena, strava) faktorů.
95% mikrobioty představují čtyři bakteriální kmeny, které vědí, že jich je více než 60:
Většina výše uvedených bakteriálních rodů ( Bacteroides , Prevotella , Alistipes , Akkermansia , Oscillibacter , Clostridium , Faecalibacterium , Eubacterium , Ruminococcus , Roseburia a Bifidobacterium ) je součástí převážně mikrobioty. Rody jako Escherichia a Lactobacillus se vyskytují v menším množství. Byly také detekovány další vzácné bakteriální skupiny, jako jsou Fusobacterium , Lentisphaerae , Spirochaetes a TM7.
Rody hub běžně známé ze střevní mikroflóry zahrnují Candida , Saccharomyces , Aspergillus a Penicillium .
V archaeách byl poprvé pozorován pouze jeden rod: Methanobrevibacter , konkrétněji druh Methanobrevibacter smithii , který se podílel na intestinální methanogenezi . Poté molekulární biologie ( např. Použití mcrA cistronu , jako molekulárního markeru methanogeneze a genu kódujícího 16S rRNA ) ukázala, že rozmanitost Archeae byla podceňována : před rokem 2009 pouze ve střevě 63 lidí (novorozenců, dospělých a starší lidé), byly objeveny nové fylotypy , které se neobjevily v žádném z pěti již popsaných methanogenních řádů . Mohli by to být methanogeny a / nebo methanotrofy , možná přidružené k Thermoplasmatales nebo společné s dosud neznámými členy. Tyto nové fylotypy byly o to přítomnější, čím starší byl hostitel, což vyvolává otázky o jejich původu a jejich roli v lidské střevní mikrobiotě. Mikrobiologická data a měření metanu ve vydechovaném vzduchu naznačují, že lidské střevo není kolonizováno methanogeny před věkem 2-3 let (podle Bond et al. V roce 1971, podle Rutili et al. Al. V roce 1996 nebo pouze dočasně od prvního roku života podle Palmer et al. v roce 2007).
Vědci si představují střevní mikroflóru jako orgán sám o sobě; "Jako metabolický 'orgán' se skvěle přizpůsobil naší fyziologii, což podporuje funkce, které jsme nemuseli vyvíjet sami. Mezi tyto funkce patří schopnost zpracovávat v potravě jinak nestravitelné prvky, jako jsou rostlinné polysacharidy. " .
Zdravé žaludky a jícen jsou díky svému kyselému pH relativně „sterilní“. Dvanácterníku a jejuna v podstatě zahrnují fakultativní aerobní-anaerobní bakterie (10 4 až 10 5 / ml, zejména streptokoků). Ileum obsahuje převládající anaerobní bakterie (10 5 až 10 8 / ml). Tlustého střeva vidí převahu striktně anaerobních bakterií (10 9 až 10 11 / gram stolice). Fekální hmota obsahuje 10 10 až 10 11 živých a mrtvých bakterií / gram stolice.
Lidská střevní mikroflóra je tvořena mikroorganismy . Hojnost těchto druhů se u jednotlivých jedinců liší, ale zdá se, že jejich složení zůstává u zdravých dospělých relativně stabilní. Studie z roku 2014 tak identifikovala 160 bakteriálních druhů na jednotlivce z tisíce mikrobiálních druhů, které bylo možné identifikovat v různých lidských kohortách . Národní institut pro zemědělský výzkum byl rekonstruován 238 genomů střevních bakterií.
Před rokem 2014 bylo stále neznámých 75% intestinálních bakteriálních genomů. To dává lepší představu o genetickém bohatství bakteriálního ekosystému lidského střeva: metagenomu s více než třemi miliony genů, to znamená 120krát více než lidského genomu . Statistické analýzy těchto střevních komunit budou od nynějška přesnější. Na začátku roku 2019 metagenomická analýza odhalila 2 000 dosud neznámých druhů střevních bakterií.
Tyto metagenomiku zvýrazněny markery složení a rozmanitost mikrobiomem
Každý člověk má svou vlastní mikrobiotu, ale vědci prokázali existenci stovky bakteriálních druhů sdílených všemi, kteří tvoří fylogenetické jádro lidské střevní mikrobioty. Ty představují v hmotnosti více než třetinu střevní mikrobioty.
Mikrobiota sdružuje několik funkcí nezbytných pro lidského hostitele, které sdílejí také všichni zdraví jedinci.
Zdá se, že mikrobiální druhy mikrobioty se nespojují náhodou; existovala by omezená sada možných komunit známých jako „ enterotypy “. K dnešnímu dni byly popsány tři typy společenstev mikroflóry, v jednom dominuje rod Bacteroides , v druhém Prevotella a nakonec poslední, komplexnější a rozmanitější, v němž dominují mikrobiální rody patřící do řádu Clostridiales , jako je Ruminococcus . Tyto tři hlavní enterotypy by nebyly ovlivněny pohlavím, věkem ani geografickým původem.
Několik dalších studií prováděných na kohortách pacientů také dokázalo detekovat enterotypy, ale samotná existence enterotypů je stále diskutována.
Dále bylo hlášeno, že enterotypy mohou být spojeny s konkrétní dietou. Ve skutečnosti jsou enterotypy, kterým dominují Bacteroides, spojeny s dietou bohatou na živočišné tuky a / nebo bílkoviny. Ty, kterým dominuje Prevotella, odpovídají dietám s vysokým obsahem sacharidů.
Další studie ukázala, že u šimpanzů existují enterotypy podobné člověku, což naznačuje, že enterotypy jsou výsledkem koevoluce mezi hostitelem a jeho mikroflórou.
U zdravých dospělých zůstávají hlavní složky mikrobioty stabilní. Naproti tomu u dětí se mikrobiota během prvních tří let života velmi rychle mění, to znamená, že je identická s dospělými. Složení její mikrobioty se proto liší podle způsobu narození , vaginálně nebo císařským řezem, pak v závislosti na postnatálním prostředí: antibiotická léčba, krmení kravským mlékem nebo prsy atd.
Kvantitativně si novorozenec rychle vytváří takovou mikrobiotu jako dospělí, zejména při dietní diverzifikaci během odstavu . Tato mikroflóra dosáhne funkční rovnováhy po dvou nebo třech letech.
Složení stravy dětí a dospívajících silně ovlivňuje složení mikroflóry. Fekální mikrobiota venkovských afrických dětí, které mají stravu bohatší na vlákninu a rostlinné produkty, má tedy méně Firmicutes a vyšší podíl Bacteroidetes ( zejména Prevotella a Xylanibacter ), zatímco italské děti se sladší a masitější stravou mají mikrobiotu bohatší na Enterobacteriaceae ( zejména Escherichia ). Zdá se, že mikrobiota se v obou případech přizpůsobila stravě hostitele.
Jakmile je potrava diverzifikována, převažují druhy patřící do kmene Bacteroidetes a Firmicutes nad počáteční bakteriální populace.
Konečně u starších lidí umožňuje střevní ekosystém více aerobiku. Výsledkem je vyšší podíl proteobakterií , včetně druhu Escherichia coli . Současně klesá populace bifidobakterií a jejich rozmanitost klesá. Změny ve složení mikroflóry mohou být způsobeny částečnou změnou střevního traktu a mohou být příčinou podvýživy u starších osob.
Obecněji řečeno, při interakci mezi mikrobiotou a zdravím vstupují do hry kulturní postupy, životní styl a stravovací vzorce v místním nebo dokonce globálním měřítku.
Účinky cvičeníNedávno byla prokázána souvislost mezi střevní mikroflórou a fyzickým cvičením. Interakce mezi střevní mikroflórou a fyzickým výkonem závisí zejména na intenzitě cvičení a úrovni tréninku.
Někteří autoři navrhují považovat mikrobiotu za entitu nebo za metabolický orgán spojený s organismem jejich nositele; orgán složený z řady organismů, který může zasáhnout 10 13 jedinců, v nichž dominují anaerobní bakterie, a který může zahrnovat 500 až 1 000 druhů, jejichž kolektivní genom obsahuje 100krát více genů než lidský genom. Ve vědecké literatuře existují tři hlavní „funkce“ lidské střevní mikrobioty:
Zkoumání metagenomu , asociace lidského genomu hostitele a mnohem bohatšího genomu mikrobioty, pravidelně umožňuje objevovat v této intestinální populaci mikroorganismy v podstatě tvořené bakteriemi mikroby, které se zdají mít důležitou roli. To je případ bakterie Akkermansia muciniphila : díky svému působení hydrolýzy mucinu ve střevní sliznici zabraňuje hromadění hlenu, moduluje střevní propustnost a má účinky na záněty na úrovni střevní sliznice. Zažívacího traktu, ale také na jaterních a krevních hladinách.
Imunitní systém je zodpovědný za rozpoznání a reagovat na přítomnost cizích nebo místních molekul . Zdá se, že některé z jeho funkcí jsou spojeny se vztahem, který má lidský hostitel se svou mikrobiotou. Několik druhů symbiotických bakterií prokázalo schopnost předcházet rozvoji zánětlivých onemocnění . Mikrobiota také obsahuje mikroorganismy schopné za určitých podmínek vyvolat zánět. Mikrobiota má proto možnost kontrolovat pro a protizánětlivé reakce. Složení střevní mikrobioty by mohlo souviset s jejím správným fungováním.
Chronické zánětlivé onemocnění střevÚlohu lidské střevní mikroflóry při chronickém zánětlivém onemocnění střev je třeba ještě prozkoumat. Zdá se však, že některé bakteriální složky jsou spojeny s Crohnovou chorobou . Skupiny bakterií tvořících část Clostridiales, jako je Faecalibacterium, byly skutečně vyčerpány u pacientů postižených tímto onemocněním. Dále se ukázalo, že druh Faecalibacterium prauznitzii by mohl být u Crohnova pacienta markerem chronické recidivy a že by díky svým protizánětlivým vlastnostem mohl mít ochrannou roli.
Střevní mikrobiota je ekvivalentem dalšího orgánu, který má celkovou metabolickou aktivitu stejnou jako u orgánu, jako jsou játra. Lepší pochopení fungování interakce mezi mikrobiální flóry a hostitele by proto, aby bylo možné zlepšit diagnostiku , prognózu a léčbu metabolických onemocnění ( probiotika , prebiotik , mikroflóry transplantaci , atd ).
ObezitaNárůst Firmicutes a pokles Bacteroidetes by byl doprovázen schopností mikrobioty snáze ukládat energii poskytovanou potravinami . To by představovalo rizikový faktor pro obezitu . Tyto výsledky však stále zůstávají kontroverzní a nebyly replikovány jinými studiemi. Samotná mikrobiota je skutečně do značné míry řízena imunitním systémem. Z praktického hlediska můžeme vyzdvihnout probiotika, která podporují přibývání na váze a další mají opačný účinek . Další studie navíc umožnila korelovat metabolické parametry s bohatostí genů ve střevní mikroflóře. Toto bohatství genů lze modelovat sledováním pouze asi deseti mikrobiálních druhů. Na druhou stranu je toto bohatství genů v mikroflóře spojeno s úbytkem hmotnosti při nízkokalorické stravě . Opravdu jsou to jedinci bohatší na geny, kteří ztratili váhu, a to i po stabilizační fázi.
CukrovkaStřevní mikroflóra je klíčovým faktorem inzulínové rezistence . Vědcům se navíc podařilo klasifikovat pacienty s diabetem 2. typu podle jejich střevní mikrobioty. U těchto pacientů bylo pozorováno významné snížení bakterií produkujících butyrát a zvýšení oportunních bakterií způsobujících chronický zánětlivý stav. Asi 60 000 genů ze střevní mikroflóry je považováno za spojené se stavem pacienta s diabetem (typ 2).
Studie obézních pacientů s diabetem typu 2 na jedné straně a s bariatrickou operací na druhé straně prokázala, že se jejich mikrobiota přizpůsobuje jejich metabolickým a zánětlivým parametrům.
ZažívacíTrávení složitých cukrů probíhá v tlustém střevě působením široké škály enzymů. Mikrobiota je nezbytná pro trávení mnoha potravin ve střevě nebo tlustém střevě. Ve skutečnosti až 10 000 trávicích enzymů ( glykosid-hydrolázy (GH) a polysacharid-lyázy (PL) produkují pouze bakterie (zatímco lidský genom kóduje pouze 17 genů pro trávení laktózy, sacharózy a škrobu). Lidé se však pouze zotavují asi 10% kalorií z bakteriálního rozkladu. Změnu mikrobioty lze pozorovat v případě chronické bakteriální kolonizace tenkého střeva (SIBO), kterou lze zjistit analýzou vydechovaného plynu , který může být faktorem mnoha funkčních gastrointestinálních poruch. .
Žaludeční chirurgieŽaludeční bypass je jedním z nejúčinnějších postupů pro léčbu morbidní obezity. Umožňuje kromě hubnutí i změny zánětlivých parametrů. Bylo pozorováno, že se mikrobiota těmto novým zažívacím podmínkám přizpůsobuje. některé bakteriální skupiny, jako je Feacalibacterium , jsou spojeny se zánětlivými parametry, zatímco jiné jako Bacteroides byly spojeny s příjmem potravy. Na stejné kohortě bylo s metagenomickým přístupem zaměřeným na geny 16S RNA pozorováno, že se bakteriální diverzita zvýšila po bypassu žaludku a že složení mikrobioty po bypassu korelovalo s aktivitou tukové tkáně.
Fungování lidského mozku není ve velmi rané fázi ovlivněno pouze lidským mozkem , ale také jeho vývojem.
Autismus30 až 50% lidí s autismem trpí chronickými gastrointestinálními problémy, jako jsou bolesti břicha, průjem a zácpa. Příčinou je nerovnováha mezi „dobrými“ a „špatnými“ bakteriemi ve střevě a absence určitých prospěšných kmenů, jako jsou Bifidobacteria a Prevotella .
Tato změna ve střevní mikroflóře může způsobit podrážděnost a negativně ovlivnit pozornost, schopnosti učení a chování lidí s autismem (ASD) .
V roce 2019 studie publikovaná ve Vědeckých zprávách navrhla dlouhodobé pozitivní účinky terapie přenosu mikrobioty (MTT) u dětí s autismem.
Vědci provedli personalizované fekální transplantace střevní mikroflóry u 18 dětí ve věku 7 až 17 let s gastrointestinálními problémy s cílem obnovit bakteriální rozmanitost v zažívacím traktu.
Dva roky po léčbě vědci pozorují s ohledem na poruchy chování spojené s ASD, že:
Rodiče také během léčby hlásili pomalé, ale stálé snižování příznaků ASD . Léčba značně zvýšila střevní mikrobiální rozmanitost subjektů a dva roky po transplantaci stolice byla ještě vyšší a stále byly přítomny základní bakterie Bifidobacteria a Prevotella .
Vzhledem k malé velikosti použitého vzorku je zapotřebí dalšího výzkumu k ověření terapeutické užitečnosti terapie přenosu mikrobioty . Výzkumný tým plánuje pokračovat v monitorování těchto 18 dětí a brzy provést pokus na dospělých a další populaci placeba.
Swiss Medical Review silně kvalifikuje závěry hlášeny veřejnosti tisku s tím, že „výkaly jsou v současné době prováděny na obloze vědeckou komunitou“ a že „Každý měsíc se přidají i další léčebné indikace pro fekální transplantaci. K dlouhému seznamu fantazijních ctností “ .
Několik studií se pokusilo porovnat mikrobiotu autistických a neautistických lidí: mohou se významně objevit změny v bakteriálním složení, ale to nebylo potvrzeno ve všech studiích. Navíc je obtížné zjistit, zda jsou tyto změny příčinou nebo důsledkem autismu.
SchizofrenieStudie zdůrazňují možnost klíčovou roli pro střevní mikroflóru v patogenezi ze schizofrenie .
Psychický stav, stres, úzkostMikrobiota vylučuje vitamíny a produkuje nebo rozkládá velké množství molekul, z nichž některé jsou důležité pro mozek. Liší se však od jedné populace k druhé, což ztěžuje interpretaci určitých statistických nebo epidemiologických rozdílů. Rostoucí počet studií na zvířecím modelu, poté na lidech (ale s malým počtem pacientů) naznačuje, že existuje obousměrné spojení mikrobiom a mozek (možná prostřednictvím vagového nervu, který přímo spojuje mozek ). mozek, takže mikrobiom může ovlivnit náladu nebo stres a chování a možná i naopak.
Například se ukázalo, že axenické myši (bez mikrobioty) vykazovaly změněnou stresovou reakci, a proto měly ve srovnání s běžnými myšmi (s mikrobiotou) pokles úzkosti. Vědci prokázali, že krysy bez mikrobioty jsou náchylnější ke stresu a úzkosti. (Práce prováděná jednotkou Micalis v Jouy-en-Josas .)
V roce 2019 studie publikovaná v Nature Microbiology na dvou velkých skupinách Evropanů dospěla k závěru, že určité druhy střevních bakterií chybí ve střevech lidí trpících depresí , aniž by ještě mohli říci, zda jsou příčinou nebo důsledkem deprese. Autoři se domnívají, že některé střevní bakterie mohou produkovat molekuly, které ovlivňují nervový systém a dokonce i náladu. Studie transplantace stolice plánované zejména na univerzitě v Basileji (Švýcarsko) by měly ukázat, zda je tak možné obnovit nebo upravit střevní mikrobiom depresivních lidí. V Belgii mikrobiolog Jeroen Raes z Katolické univerzity v Louvain a jeho tým zkoumali skupinu 1054 lidí přijatých ke studiu jejich mikrobiomu; v této skupině bylo 173 lidí v depresi nebo měli pocit, že mají špatnou kvalitu života. Jejich mikrobiom byl srovnáván s mikrobiomy ostatních členů skupiny a ukázalo se, že v mikrobiomech depresivních subjektů chyběly dva typy mikrobů ( Coprococcus a Dialister ), zatímco ty byly stále přítomny ve střevech těch, kteří tvrdili, že mají dobrá kvalita života. Tento rozdíl přetrvával i po kontrole věku , pohlaví a užívání antidepresiv (je známo, že tři faktory ovlivňují jakýkoli mikrobiom). Tato studie také ukázala, že mikrobiom lidí s depresí obsahoval více bakterií podílejících se na Crohnově nemoci , což naznačuje související zánětlivý jev (možná příčina nebo následek). Autoři této studie také zkoumali výsledky další skupiny 1064 Holanďanů, jejichž mikrobiom byl odebrán; v této skupině chyběly stejné dva druhy u depresí a zejména u sedmi subjektů s diagnostikovanou těžkou klinickou depresí. Vztah příčiny a následku ještě není jistý a je zapotřebí dalších studií, které by jej dokázaly a pochopily, pokud vůbec existují, ale důkazy ukazují na vztah spojující náladu se střevními mikroby.
Od roku 2010 lékaři a společnosti zkoumají určitá probiotika (nejčastěji užívaná perorálně) k léčbě deprese, ale nezahrnují chybějící střevní mikroby identifikované v této studii. André Schmidt ( neurolog na univerzitě v Basileji ) je zodpovědný za klinické hodnocení transplantace stolice u 40 lidí v depresi a na biologii Karolinska Institute ( Stockholm ) Sven Pettersson navrhuje, aby lékaři v oblasti duševního zdraví zvážili profilování mikrobiomu pacientů. Raes a kol. již uvedli 56 molekul produkovaných nebo degradovaných mikroby v našich střevech, vše potřebné pro správnou funkci nervového systému. Zdá se, že například bakterie rodu Coprococcus ovlivňují dopaminergní systém (dopamin je základní molekulou pro funkci mozku a podílí se na depresi). Ale zatím nevíme, jestli můžeme - a jak - kontrolovat mikrobiotu na ochranu před depresí. Stejný Coprococcus také vylučuje protizánětlivý ( butyrát ) a je známo, že zánětlivé procesy přispívají k depresi.
Studie publikovaná v časopise Cell inSrpna 2012Bylo sledováno 91 těhotných žen, aby bylo možné přesněji charakterizovat vývoj střevní mikrobioty během těhotenství . Ukazuje se, že složení mikrobioty se dramaticky mění. Vzorky výkalů z 1 st a 3 -tého čtvrtletí byly porovnány za popisující vývoj vedoucí k větší zánětem a ztrátou energie. Během stejné studie byla tato pozorování potvrzena transplantací mikrobioty do axenických myší , to znamená myší bez mikrobioty.
Antibiotická léčba ovlivňuje ekologii střevní mikrobioty a její vztah k lidskému hostiteli. Bylo prokázáno, že ciprofloxacin má silný a rychlý účinek na střevní mikroflóru se ztrátou bakteriální rozmanitosti a změnou složení komunity během 3-4 dnů po užití antibiotika.
Prebiotikum je non-stravitelné složka, která má zdravotní výhody selektivní stimulací růstu nebo aktivitu konkrétní bakterií (nebo malý bakteriální populace) v tlustém střevě. Podle WHO / FAO je probiotikum „živý mikroorganismus, který při požití v dostatečném množství má příznivé účinky na zdraví těch, kdo jej konzumují“ .
Fekální bakterioterapie , nazývaný také transplantační fekální mikrobiální, je použít mikroflóry zdravého jedince, který se chová jako dárců stoličce , jako při léčbě pacientů , jejichž střevní mikroflóra je narušena. Tato technika se v současné době používá hlavně k léčbě opakujících se infekcí Clostridium difficile , ale zvažuje se také k léčbě jiných nemocí.
Díky pokroku v kultivaci (ale stále nevíme, jak kultivovat mnoho mikrobů, zejména střevních), díky spolupráci mezi výzkumnými týmy ( Human Microbiome Project Consortium , díky mikroskopickým pozorováním a pokroku v genetickém sekvenování a metagenomických věda postupuje v konstituci bakteriálního katalogu lidské střevní mikrobioty. Tento seznam je však stále ještě v roce 2019 velmi neúplný. Potvrzuje se také, že střevní mikrobiota je u žen (a tedy u novorozenců) částečně spojena s močovým měchýřem a pochvy .
Jedním ze způsobů studia jeho vlastností a funkcí a interakcí s fyziologií a metabolismem hostitele je řízená kolonizace trávicího traktu axenických potkanů nebo myší (tj. Narozených a vyrůstaných bez expozice živým mikrobům). Tato zvířata jsou kolonizována vybranou mikrobiální flórou jednoho nebo více druhů nebo celými komunitami od normálních nebo nemocných myší nebo lidí. Vědci pak mohou zkoumat přenositelnost podezřelých fyziologických a / nebo patologických fenotypů a testovat roli mikrobioty na jeden nebo více konkrétních fenotypů. Nedávno se tedy ukázalo, že střevní mikrobiota kontroluje nebo reguluje u takto testovaných myší kostní hmotu, ukládání tělesného tuku, intestinální angiogenezi a správný vývoj imunitní odpovědi .
U axenických myší se také ukázalo, že se zdá, že střevní flóra hraje hlavní roli v energetickém metabolismu s možnými vazbami na alespoň některé z forem obezity .
Mikrobiota je dokonce schopna regulovat expresi určitých genů v hostiteli, což by mohlo naznačovat pokročilé symbiotické vztahy.
Produkcí látek podobných neurotransmiterům mohou bakterie v lidském střevě komunikovat s mozkem přes kardiovaskulární a nervový systém. Toto zjištění otevírá dveře novému výzkumu střevní mikrobioty jako orgánu ovlivňujícího chování.
Tyto metagenomiku je sekvenování a analýza DNA mikroorganismů ve vzorcích různých prostředích (oceán, pozemní, letecké, lidské tělo ...), aniž by pěstování těchto mikroorganismů je nutné. Tato technika představovala významný pokrok v porozumění lidské střevní mikrobioty, prostředí, ve kterém se dnes 75% bakterií dnes nepovažuje za kultivovatelné v laboratoři. The11. dubna 2008je spuštěn evropský projekt MetaHIT. Koordinuje INRA , že si klade za cíl zkoumat genom všech na bakterie tvořící střevní mikroflóru člověka, aby bylo možné určit jejich funkce a její dopady na zdraví .
První výsledky MetaHIT:
„Všechny nemoci začínají ve střevě ...“
- Citace přisuzovaná Hippokratovi .
Od počátku dvacátých let 20. století panuje lékařská shoda o důležitosti mikrobioty pro zdraví. Údaje od laboratorních zvířat a lidí naznačují, že normální střevní mikrobiota zlepšuje metabolismus svého hostitele zvýšením energetické účinnosti a kvality trávení . Mikroflóra také zasahuje modifikací některé sloučeniny odvozené od hostitele a některé metabolické dráhy, a zlepšením imunity.
Nerovnováha střevní mikroflóry může vyvolat nebo umožnit rozvoj patologických stavů, jako je obezita, kardiovaskulární onemocnění a určité metabolické syndromy (zejména diabetes typu 2), zejména produkcí inflammasomů .
Nerovnováha v mikroflóře může vést k drastickému nárůstu určitých bakteriálních druhů, jako je C. difficile , které jsou ve zdravé mikroflóře obvykle přítomny ve velmi malém množství. Tento stav způsobuje extrémně oslabující průjem. Doposud nejúčinnější léčbou je transplantace stolice, která v tomto konkrétním případě nahrazuje antibiotika .
Velká složitost této mikrobiální, virové a plísňové komunity však znamená, že vazby příčin a následků jsou stále špatně pochopeny. Nejnovější techniky umožňují odvodit povahu individuální mikrobioty pomocí dechové analýzy. Současné studie ukazují, že:
Lepší porozumění fungování interakcí mezi mikroflórou a jejím hostitelem by proto mělo umožnit zlepšení léčby metabolických onemocnění ( probiotika , prebiotika , bakterioterapie ve stolici atd. ). K tomu by mohlo přispět zkoumání metagenomu (asociace lidského genomu hostitele a mnohem bohatšího genomu mikrobioty).
Bakterie ve střevě mohou „trávením“ určitých léků interferovat s některými léčebnými postupy. A protože se mikrobiota u jednotlivců liší, ovlivňuje účinnost některých léků odlišně v závislosti na pacientovi. Tak, včervna 2019, článek v časopise Science zjistil, že dvě bakterie v naší střevní mikroflóře, Enterococcus faecalis a Eggerthella lenta , degradují většinu hlavního léku používaného proti Parkinsonově chorobě , Levodopu (L-dopa) , která se musí dostat do mozku, aby mohla být přeměněna na dopamin . E faecalis převádí lék na dopamin příliš brzy ve střevě místo v mozku; dokonce ani s karbidopou (sloučeninou, o které se předpokládá, že inhibuje transformační reakci ve střevě), až 56% L-dopa nedosáhne mozku, přičemž variace závisí na pacientovi. Geny a bakteriální enzymy odpovědné za tento časný biodegradaci léčiva byly identifikovány v roce 2019. Byla vyvinuta nová molekula (AFMT), tisíckrát účinnější in vitro než karbidopa. Kromě toho se zdá, že E. faecalis přeměňuje léčivo na dopamin a poté bakterie ( E lenta ) převádějí tento dopamin na meta-tyramin, který má toxické účinky (závažné gastrointestinální poruchy a srdeční arytmie).