Žmogaus mikrobiomos vaidmuo ligų patologijoje

Ankstesni tyrimai parodė, kad žarnyno mikrobai dalyvauja energijos gavimo virsmuose iš maisto produktų, reguliuoja imunitetą, endokrininę homeostazę, centrinės nervų sistemos brendimą ir net elgesio bruožus. Be to, pokyčiai žarnyno mikrobiomoje buvo siejami su žmogaus ligomis, tokiomis kaip nutukimas, metabolinis sindromas, reumatoidinis artritas, uždegiminės žarnyno ligos, Alzheimerio liga, cukrinis diabetas, gripo viruso infekcija, simptominė aterosklerozė ir kepenų ligos (Zheng Z. ir kt., 2016). Naujos technologijos leido ištirti skirtingų organų mikrobiomą. Nustatyta, kad mikroflora atlieka organizme skirtingas funkcijas. Bakterijos, gyvenančios simbiozėje žmogaus organizme, daro didelį ir plataus masto poveikį pagrindinėms biologinėms funkcijoms, pvz.: vystymosi, atkūrimo ir imuninei. Šie mikroorganizmai atlieka svarbų vaidmenį biocheminiuose mainuose. Per pastaruosius du dešimtmečius žarnyno mikrobioma buvo vis labiau siejama su imuninės sistemos ir medžiagų apykaitos patologijomis – tokiomis kaip nutukimas, 2 tipo cukrinis diabetas, astma, uždegiminė storosios žarnos liga (IBD) ir vėžys (Arrieta M. ir kt., 2016). Bakterijų ir virusų išskiriamos infekcinės medžiagos: toksinai, kancerogeniniai metabolitai – siejami su tokiomis ligomis kaip vėžys, chroniškas uždegimas. Procentiškai 20% vėžinių susirgimų siejama su užkrečiamų ligų sukėlėjais. Dažniausi veiksniai, kurie turi įtakos individo mikrobiotai, yra genetiniai, epigenetiniai, fiziologiniai, mitybiniai, stresiniai ir su depresija susiję faktoriai.

Nustatyta, kad žmogaus kūno paviršiuje arba viduje esantys mikroorganizmai įtakoja daugelį ligų ir gali turėti įtakos vėžio vystymesi. Anksčiau aptikta individualių bakterijų asociacija (pvz.: Helicobacter pylori), periodonto ligos ir uždegimas su specifiniu vėžiu motyvavo mokslininkus analizuoti ryšį tarp žmogaus mikrobiomos ir vėžio rizikos. Mikroflora gali būti pastovi ir nepastovi. Ji priklauso nuo aplinkos, darbo sąlygų, klimato. Dėl kontakto su antibiotikais, mikroflora tampa skurdi, lieka tik atsparūs mikrobai. Jos sudėtis priklauso nuo mitybos. I. Mečnikovas nustatė, kad ilgiau gyvena žmonės, kurie valgo vaisių, daržovių, geria rūgusio pieno, nes organizme vyrauja rūgimo flora. Mėsa, saldumynai žarnyną papildo puvimo flora, kuri nuodija organizmą. Susilpnėjus imuninei sistemai, sutrikus bakterinės floros pusiausvyrai ar patekus patogeniniams mikroorganizmams išsivysto patologinė būsena, kuri lemia nuo patogeno priklausomus susirgimus. Žarnyno bakterijų disbalansas yra susijęs su šeimininko nutukimu, vėžio, astmos ir autoimuninėmis ligomis. Taip pat mūsų organizmo daugiafunkciniai gerieji mikroorganizmai gali virsti patogeniniais įvykus imuninės sistemos pokyčiams dėl įvairių ją veikiančių ir sąlygojančių faktorių (Vogtmann E. ir kt, 2016).

Žmogaus mikrobioma apima visų bakterijų (žr. 1 pav.), archėjų, grybų, protistų, virusų esančių žmogaus kūno paviršiuje arba viduje, kolektyvinį genomą (Verma M., 2016). Virškinimo traktas, kuriame yra didžiausia mikroorganizmų bendruomenė žmogaus organizme, yra aplinka, turtinga maistinėmis medžiagomis. Teigiama, kad žmogaus žarnyne gyvena net 39 trilijonai (10¹⁴) bakterijų ląstelių ir kad šios bakterijos koduoja 100 kartų daugiau unikalių genų, nei žmogaus genomas. Žmogaus kūne yra 10 kartų daugiau bakterijų, nei ląstelių, vien virškinamajame trakte – 50 trilijonų mikrobų. Žmogaus organizmas turi apie 10¹³ žmogaus ląstelių ir apie 10¹⁴ įvairių bakterijų, grybų ir protistų ląstelių. Mikroorganizmai sudaro normalią organizmo bakterinę florą ir dažniausiai užima tam tikrą specifinę: odos, burnos ertmės, žarnyno ir urogenitalinę nišą. Gyvendami pusiausvyroje su kitais mikroorganizmais ir žmogaus imunine sistema, jie retai sukelia susirgimus (Zheng Z. ir kt., 2016).

Kiekviena žmogaus kūno vieta turi tam tikrą mikrobų derinį (žr. 2 pav.). Tik uždaros ertmės organai (širdis, smegenys, kepenys, blužnis), skysčiai (kraujas, likvoras), nesusisiekiantys su aplinka, yra sterilūs. Kūdikiai gimsta su steriliu žarnynu, bet su pirmu įkvėpimu, maitinimu į organizmą patenka mikrobai [3, 4].

Ši trumpa apžvalga apibendrina mikrobiomos tyrimus. Tyrimai žmogaus mikrobiomos srityje yra perspektyvūs ir įvairialypiai. Mokslininkų nuomone tyrimai mikrobiomos srityje yra labai svarbūs, nes jie gali padėti naujų vaistų kūrime, vėžio ir kt. ligų gydyme (Vogtmann E. ir kt, 2016).

Šaltiniai:

1. A central mediator of health. [žiūrėta 2016-08-24]. Prieiga per internetą: http://www.serestherapeutics.com/our-science/microbiome-101.
2. Arrieta M. C., Walter J., B., Finlay B. 2016. Human Microbiota Associated Mice: A Model with Challenges. Cell Host & Microbe. No. 19, P. 575-578.
3. Kazlauskienė D. Medicines mikrobiologija (bendroji mikrobiologija ir imunologijos pagrindai). 2014. ISBN 9955-519-33-9. Vilnius – UAB „Ciklonas“.
4. Gut Bacteria Affect Almost Everything You Do. [žiūrėta 2016-08-24]. Prieiga per internetą: http://www.wired.com/2009/02/bacteriablood/.
5. Singh V., Roth S., Llovera G., Sadler R. 2016. Microbiota Dysbiosis Controls the Neuroinflammatory Response after Stroke. The Journal of Neuroscience. No. 36, Vol. 28, P. 7428 –7440.
6. Spaulding J. J., Beeler E., Singh O. V. 2016. Human microbiome versus food-borne pathogens: friend or foe. Appl Microbiol Biotechnol.
7. Verma M. 2016. Mechanistic and Technical Challenges in Studying the Human Microbiome and Cancer Epidemiology. Technology in Cancer Research & Treatment. P. 1-9.
8. Vogtmann E., Goedert J. J. 2016. Epidemiologic studies of the human microbiome and cancer. British Journal of Cancer. No. 114, P. 237–242.
9. Zheng Z., Zhong W., Liu L., Wu C. 2016. Bioinformatics Approaches for Human Gut Microbiome Research. Infect Dis Transl Med.  No. 2, Vol. 2, P. 69-79.

Straipsnio autorė: Giedrė KARZAITĖ