Mikrobióm - bytosti, ktoré v nás žijú a riadia naše životy
Termín „mikrobióm“ vytvoril Joshua Lederberg, jeden z titánov molekulárnej biológie, ktorý sa týka všetkých mikróbov, ich genetických prvkov a ich interakcií v prostredí. V roku 1958 sa Lederberg stal jedným z najmladších laureátov Nobelovej ceny a za najdôležitejšie lekárske ocenenie získal iba 33 rokov.
Sme „kolonizovaní“ baktériami od narodenia
Baktérie, ktoré tvoria mikrobióm, kolonizujú náš tráviaci trakt od prvých 24 hodín po narodení a stabilizujú sa okolo dvoch rokov veku, stávajú sa trvalou prítomnosťou v našom živote a vytvárajú skutočný „orgán“.
Náš mikrobióm sa líši od narodenia: vedci zistili, že deti narodené prirodzene sú v pôrodných cestách pokryté choroboplodnými zárodkami a tie, ktoré sa narodia cisárskym rezom, sú pokryté mikróbmi, ktoré bežne existujú na koži dospelých.
Odborníci odhadujú, že tisíce miliárd mikróbov, ktoré žijú v našom tele, vážia spolu takmer 2 kilogramy. Väčšina z nich žije v črevách a ich zničenie môže mať nepríjemné následky, ako je obezita alebo rozvoj chorôb hrubého čreva.
Náš vzťah s baktériami, ktoré v nás žijú, je symbiotický: výmenou za jedlo nám pomáhajú tráviť jedlo, produkovať potrebné vitamíny a posilňovať náš imunitný systém. Aby imunitný systém koexistoval s našim mikrobiómom, musí tolerovať tisíce druhov neškodných baktérií. Namiesto toho tieto baktérie zohrávajú dôležitú úlohu v boji proti patogénom - „zlým“ baktériám.
Vedci poznajú mikróby, ktoré žijú v našom tele, a dúfajú, že budú môcť dať každému lepší život prostredníctvom personalizovanej stravy, rýchlejšej diagnostiky chorôb a ich individuálnej liečby.
Prečo sú mikróby v nás nevyhnutné
Početné štúdie v posledných rokoch preukázali, že mikrobiómová porucha môže mať nepríjemné následky na ľudské zdravie vrátane alergií, ekzémov, astmy a obezity.
V posledných desaťročiach sa pozorovalo, že v priemyselných oblastiach planéty sa počet pacientov s alergiami rapídnym tempom zvýšil. Po rokoch štúdia vedci dospeli k záveru, že hlavnou príčinou je „posadnutosť čistotou“. Hypotézu potvrdila švajčiarska štúdia uskutočnená minulý rok, v ktorej vedci dospeli k pevnému záveru: dramatický nárast alergických ochorení v priemyselných spoločnostiach súvisí s rýchlym úbytkom mikroorganizmov, ktoré osídľujú ľudské telo. Podľa štúdie mikrobiológov a imunológov na Stanfordskej lekárskej fakulte majú ľudia s Helicobacter pylori nižšie riziko astmy, alergickej nádchy alebo kožných alergií v porovnaní s ostatnými. Vedci tiež tvrdia, že Helicobacter pylori hrá dôležitú úlohu vo fungovaní hormónu ghrelín, zmiznutí baktérie prispievajúcej k rozvoju obezity, cukrovky 2. typu a ďalších metabolických porúch.
Dvaja americkí vedci, Jeffrey Gordon a Ruth Ley z Washingtonskej univerzity, vykonali na myšiach niekoľko experimentov, ktoré mali zaujímavé výsledky. Zistili teda, že laboratórne myši geneticky predisponované k obezite majú v črevnej flóre baktérie, ktoré absorbujú viac živín z potravy ako iné myši v klietke. To isté si všimli aj ľudia. Dvaja vedci monitorovali 12 obéznych dobrovoľníkov po dobu jedného roka, počas ktorých dodržiavali režim chudnutia. Keď dobrovoľníci schudli, zmenila sa bakteriálna štruktúra v ich črevách.
Gordon a Ley tiež ukázali, že keď sú myši žijúce v sterilnom prostredí kolonizované baktériami extrahovanými z tela obéznych myší, majú tendenciu priberať viac, ako keď sú kolonizované baktériami extrahovanými z tela myší s normálnou hmotnosťou. . Zdá sa, že táto štúdia vysvetľuje nákazlivý účinok obezity na človeka. Obezita sa teda prenáša nielen geneticky, ale aj sociálne prostredníctvom výmeny baktérií, ktorá sa deje medzi priateľmi a príbuznými.
Preto sa dá povedať, že človek, ktorý je superorganizmus, pripomína ekosystém lesa, v závislosti od prítomnosti mnohých tvorov, ktoré svojou rozmanitosťou udržiavajú rovnováhu systému.
3 enterotypy ľudí
Nedávno veľký európsky projekt s názvom MetaHIT viedol k zisteniu, že ľudí odlišujú aj baktérie, ktoré nimi prechádzajú, nielen prvky ako krvná skupina. Vedci zistili, že existujú 3 typy mikrobiálnych populácií, pričom každý človek patrí do jedného z týchto enterotypov. Vedci zároveň zistili, že enterotypy nesúvisia s vekom, pohlavím, národnosťou alebo stravou ľudí.
3 enterotypy boli pomenované po dominantnej mikrobiálnej skupine: Bacteroides, Prevotella a Ruminococcus. Bakteroidy sú účinnejšie pri odbúravaní sacharidov, čo môže vysvetľovať, prečo sú ľudia tohto typu náchylnejší na problémy s hmotnosťou. Baktérie Prevotella majú tendenciu štiepiť črevný hlien a Ruminococcus uľahčuje vstrebávanie cukru, čo môže podporovať zvýšenie hmotnosti.
Ľudia patriaci do enterotypu Bacteroides majú lepšie črevné prostredie na syntézu vitamínov B2, B5, C a H a ľudia patriaci do enterotypu Prevotella majú viac baktérií účinných pri syntéze vitamínu B1 a kyseliny listovej.
Štúdia z minulého roku ukázala, že enterotyp Bacteroides je spájaný s diétami s vysokým obsahom tukov a bielkovín, zatiaľ čo enterotyp Prevotella je spájaný s diétou s vysokým obsahom sacharidov.
Ďalšia štúdia Olufa Pedersena, špecialistu na molekulárnu genetiku v Steno Diabetes Center v Gentofte v Dánsku, ukázala, že obézni ľudia alebo ľudia trpiaci metabolickými poruchami zvyčajne patria k enterotypu Bacteroides. Vedci v skutočnosti zistili, že v 90% prípadov dokážu na základe analýzy mikrobiómu odvodiť, či je človek obézny alebo nie.
Štúdia vykonaná v Dánsku ukázala, že analýza mikrobiómu umožňuje lekárom presne odhadnúť, či pacient bude trpieť cukrovkou, pričom množenie mikróbov v skupine Bacteroides je lepším meradlom ako index telesnej hmotnosti študovanej osoby.
Objavovanie enterotypov, ďalší krok k personalizovanej medicíne
Vedci sa domnievajú, že objav enterotypov povedie k transformácii medicíny, ako sa to stalo u krvných skupín. Personalizované diéty založené na enterotype a predpisovanie správnych liekov pre enterotyp pacienta sú prvými zmenami, ktoré predpovedajú špecialisti.
Vedci sa tiež domnievajú, že enterotypy budú hrať dôležitú úlohu pri objavovaní alternatívnych spôsobov liečby antibiotikami, ktoré sa v posledných rokoch stali neúčinnými, pretože baktérie sa stali rezistentnými. Namiesto pokusu vylúčiť všetky baktérie z čreva, vrátane škodlivých, budú teda lekári schopní stimulovať užitočné baktérie, aby obnovili bakteriálnu rovnováhu, ktorá existovala pred vznikom choroby. Enterotypy časom umožnia vývoj personalizovanej medicíny, v ktorej bude mať každý pacient úžitok z liečby navrhnutej podľa jeho vlastných potrieb, identifikovanej na základe jeho mikrobiómu.
Bakterioterapia (tiež známa menej často ako „fekálna transplantácia“) je už liečba, ktorá sa začala uplatňovať s povzbudzujúcimi výsledkami u pacientov, u ktorých antibiotiká a iná liečba nefunguje. Bakteriálna transplantácia sa vykonáva už niekoľko desaťročí, ale až v posledných rokoch je možná genetická analýza črevných baktérií pred a po transplantácii.
Dusko Ehrlich, koordinátor projektu v spoločnosti MetaHIT, vysvetľuje, prečo bude mať mikrobióm v personalizovanej medicíne dôležitú úlohu: „Náš genóm sa líši od človeka k človeku až o 0,1%, ale rozdiel v metagenóme môže byť až 50%.“ . Preto analýzou génov organizmov, ktoré v nás žijú, môžu lekári identifikovať jedinečné aspekty každého pacienta, čo umožní návrh individuálnej liečby.
Vedci tiež predpovedajú, že v budúcnosti nebudú deti očkované iba proti vírusom, ale podrobia sa podrobným analýzam mikrobiómu s cieľom identifikovať kľúčové baktérie, ktoré chýbajú, aby ich mohli znovu zaviesť.
Výskum mikrobiómu je stále v začiatkoch, ale lekári dúfajú, že o ňom lepšie pochopia a urobia z neho spojenca proti chorobe. Baktérie, ktoré v nás žijú, budú hrať zásadnú úlohu pri zabezpečovaní nášho zdravia, keď im vedci lepšie porozumejú.
Špecialisti zapojení do štúdia mikrobiómu hovoria, že potenciálne výhody jeho pochopenia sú obrovské. Julian Davies, mikrobiológ z University of British Columbia, tvrdí, že „úsilie o lepšie pochopenie mikrobiómu je najdôležitejším vedeckým projektom všetkých čias. Ak bude tento projekt úspešný, každý vyhrá. ““ Budúce roky teda sľubujú, že prinesú pozoruhodné správy o základných bytostiach, ktoré žijú v ľudskom superorganizme.