Kaip žarnyno bakterijos veikia mus

Trilijonai bakterijų gyvena žmogaus žarnyne - mikrobiome. Tai turėtų užkirsti kelią ligoms, išvengti nutukimo ir nustatyti nuotaiką. Ar tikrai gali būti?

Jie gyvena amžinoje tamsoje, yra nematomi plika akimi, nėra visiškai apetiški - ir vienas iš karščiausių šiuo metu tyrimų objektų: žmogaus virškinimo trakte esantys mikroorganizmai. Dabar daugelis mokslininkų mano, kad jie vaidins svarbų vaidmenį ateities medicinoje. Jie nori juos naudoti, kad žmonės būtų sveikesni - keisdami žarnyno floros sudėtį.

Viename grame žarnyno turinio gyvena daugiau gyvių nei žemės žmonių - daugiausia bakterijų, bet taip pat virusų ir grybelių. Iš viso žarnyne nusėda apie 100 trilijonų bakterijų ląstelių. Mikrobiomas yra tai, ką tyrėjai šiandien vadina šiuo mikrobų pasauliu. Kai profesorius Dirkas Halleris iš Miuncheno technikos universiteto maždaug tūkstantmečio pradžioje ėmė bendrauti su mažais kambario draugais, termino „mikrobiomas“ net nebuvo; tiek pat, kiek mokslininkai, kurie domėjosi žarnyno flora. „Buvo manoma, kad tai tiesiog krūva bakterijų, kurių mums reikia virškinimui, bet kurios kitaip neturi nieko bendro su mūsų kūno funkcijomis“, - praneša Mitybos ir imunologijos skyriaus vedėja.

Nuo 2000-ųjų vidurio įvyko tikras žarnyno mikrobiomo ažiotažas. Pasak Hallerio, paskatino nauja tyrimų technologija. Šis procesas, žinomas kaip didelio našumo sekvenavimas, leidžia pirmą kartą greitai ir tiksliai išanalizuoti didžiulę žarnyno floros įvairovę. Jau nustatyta keletas tūkstančių bakterijų rūšių, kurios yra žmogaus virškinamajame trakte. Yra mikroorganizmų, kuriuos turi visi žmonės, derinys. Mikrobiomas kiekvienam žmogui skiriasi detaliai.

Žarnyno flora veikia imuninę sistemą

Žarnyno bakterijos nuo seno buvo žinomos kaip virškinimo priemonės. Jie gamina fermentus, kurie skaido maisto komponentus, kurie kitaip negali būti naudojami, pavyzdžiui, pluoštą, į komponentus, kuriuos organizmas gali absorbuoti. Dabar jau aišku: mikrobai taip pat veikia kaip imuninės sistemos treniruočių partneriai ir taip užtikrina tinkamą kūno gynybos vystymąsi. Jų masė neleidžia patogenams plisti virškinamajame trakte. Nepažeista žarnyno flora taip pat svarbi žarnyno barjero funkcionavimui. Tai kontroliuoja, kurios medžiagos patenka iš organizmo į žarnyną ir atvirkščiai.

Įtaka ligoms?

Užduotys tokios įvairios, kad mikrobiomas dabar dažnai vadinamas „organu organe“ ar net „superorganu“. Be to, nuolat auga ligų, kuriose, kaip teigiama, žarnyno kolonizacija tam tikru būdu, sąrašas. Viršuje yra lėtinės uždegiminės žarnyno ligos, antsvoris (nutukimas), diabetas, bet ir neurologinės ligos, tokios kaip išsėtinė sklerozė. Net vystantis tokiems sutrikimams kaip depresija ir autizmas, žarnyno flora turėtų bent jau atlikti tam tikrą vaidmenį. Kai kurie tyrinėtojai jau spėlioja, kada galima išgydyti ligas, kišantis į mikrobiomą.

Tačiau žarnyno bakterijas supančio ažiotažo, kaip galimo vaisto, priežastis taip pat yra kritika. „Mikrobiomų tyrimams reikalinga sveika skepticizmo dozė“, - garsiame specialisto žurnale 2014 metais perspėjo Williamas Hanage'as iš Harvardo universiteto. Gamta. Dirkas Halleris tai mato panašiai kaip jo kolega profesorius iš JAV. Daugelis tyrimų parodė, kad pacientų, sergančių tam tikromis ligomis, mikrobiota skiriasi nuo sveikų žmonių. „Tačiau negalima pasakyti, ar šie pokyčiai iš tikrųjų sukelia ligą, ar yra tik pasekmė, neturinti nieko bendra su ligos vystymusi“, - aiškina Halleris. - Tačiau priežastinis ryšys yra labai svarbus “.

Žarnyno flora greitai prisitaiko prie dietos

Mikrobų populiacija stebina didžiuliu prisitaikymu. Jo sudėtis pasikeičia per 24 valandas, jei žmogus, daugiausia valgantis augalinį maistą, staiga suvalgo daug gyvūninių produktų. Poveikis veikia ir atvirkščiai, kai pereinama nuo sunkių mėsos maisto produktų prie vegetariško maisto.

Be to, bakterijos gamina įvairias medžiagas, kurios patenka į kraują per žarnyno sienelę, įskaitant neurologiškai aktyvias medžiagas, tokias kaip „laimės hormonai“ dopaminas ir serotoninas. Tai rodo, kad tarp mikrobiomo ir smegenų yra ryšys, kuris turi įtakos elgesiui, nuotaikai, taigi ir psichinėms ligoms, tokioms kaip depresija. - Galėjo, - patikslina Halleris. „Mes dar tik pradedame suprasti sudėtingą žmonių ir jų žarnyno floros sąveiką“, - sako Miuncheno ekspertas, koordinuojantis Vokietijos tyrimų fondo prioritetinę programą „Žarnyno mikrobiota“. Jūs būtumėte pačioje pradžioje, ypač kai reikia susieti ligas ir galimas terapines intervencijas.

Geriausiu atveju yra pirmieji požymiai, kad tipiška vakarietiška dieta - mažai ląstelienos, daug gyvūninių riebalų ir baltymų - gali sumažinti žarnyno mikrobų įvairovę. Jei taip būtų, bakterijos, gaminančios trimetilaminą, galėtų daugintis. Įtariama, kad medžiaga padidina arteriosklerozės riziką, taigi ir širdies priepuolius bei insultus.

Žarnyno mikrobiomas pasikeitė sergant uždegimine žarnyno liga

Nors daug vis dar nežinoma: mikrobiomų tyrimai jau pateikė įdomių išvadų. Krono liga ir opiniu kolitu sergantiems pacientams mikrobų kambariokų įvairovė yra ribota. Eksperimentai su genetiškai modifikuotomis pelėmis, kurios yra ypač jautrios šiai lėtinei uždegiminei žarnyno ligai (IBD), parodė: kol gyvūnai liko be mikrobų, jie, nepaisant jautrumo, nesusirgo. Tačiau jei pelėms buvo suteikta keletas žarnyno bakterijų padermių nesubalansuotai, jos išsivystė IBD. Bent jau naudojant gyvūnų modelį, tai rodo, kad žarnyno mikrobiomas turi priežastinį vaidmenį vystantis ligai. Genetiškai modifikuotų pelių, turinčių padidėjusį jautrumą ligai, panašiai kaip išsėtinei sklerozei, tyrimai davė panašius rezultatus.

Tačiau, kaip dažnai būna medicinoje, kyla abejonių, ar šiuos bandymų su gyvūnais rezultatus galima perduoti žmonėms. Tai pasakytina ir apie Jeffrey Gordono eksperimentus. Vašingtono universiteto medicinos mokyklos biologas pelėms, neturinčioms savo žarnyno floros, davė liekno žmogaus dvynio arba antsvorio turinčio dvynio išmatas. Nors visi gyvūnai buvo maitinami ta pačia dieta, pelės, gavusios antsvorio turinčio dvynio mikrobiomą, tapo riebios. Tačiau jų bendražygiai su normalaus svorio dvynio žarnyno bakterijomis liko liekni.

Ilgalaikis tikslas: tikslios intervencijos į mikrobiomą

Po tokios išmatų transplantacijos Amsterdamo universiteto mokslininkų komandai netgi pavyko teigiamai paveikti metabolinio sindromo turinčių žmonių cukraus kiekį kraujyje. Jie išvalytų ir filtruotų išmatų iš sveikų, lieknų donorų perkėlė į devynių vyrų, kuriuos paveikė šis 2 tipo diabeto pirmtakas, virškinimo traktą. Skiriant mikrobiotą, pagerėjo metabolinio sindromo ribotas jautrumas cukraus kiekį kraujyje mažinančiam hormono insulinui. „Išmatų transplantacija gali būti raktas į diabeto išgydymą“, - tikisi mokslininkai.

Tačiau poveikis truko tik kelias savaites. Be to, viso mikrobiomo perdavimas taip pat kelia riziką, pavyzdžiui, infekcijų riziką, pabrėžia Halleris. Net jei Miuncheno tyrėjas perspėja apie pernelyg didelius lūkesčius, jis optimistiškai vertina ateitį. „Po kelerių metų mes tiksliau žinosime, kurie žarnyno mikrobiotos pokyčiai yra susiję su tam tikromis ligomis“, - sako jis. "Tada tai atveria daug tikslingesnių terapinių intervencijų galimybes nei atliekant išmatų transplantaciją".