O analiză extinsă publicată în revista științifică Gut Microbes prezintă microbiomul uman ca un ecosistem activ, compus din trilioane de bacterii, virusuri, ciuperci și arhee, având funcții care variază de la digestie și sinteza vitaminelor până la formarea sistemului imunitar și controlul metabolismului. Concluzia cercetătorilor afirmă că microbiomul trebuie considerat un partener esențial al biologiei umane, nu o colecție inactivă de microorganisme.
Relația cu această lume microscopică este una de schimb. Microorganismele primesc de la organismul uman un mediu în care pot supraviețui și nutrienții de care au nevoie, iar organismul beneficiază, la rândul său, de capacități metabolice pe care celulele sale nu le au.
Colaboratori esențiali în funcționarea organismului uman
Citește șiBolile care pot fura vederea fără să-ți dai seama / Avertismentul medicilor de Ziua Internațională a Nevăzătorilor
Digestia oferă un exemplu de bază. Corpul uman posedă un arsenal vast de enzime care fragmentizează alimentele, însă nu reușește să proceseze toate componentele acestora. O porțiune rămâne nedigerată și ajunge în intestinul gros, unde este transformată de bacteriile intestinale.
Microbiota transformă fibrele și alți carbohidrați pe care enzimele umane nu îi pot descompune, generând acizi grași cu lanț scurt – substanțe cheie prin care activitatea microbiotei poate modifica direct funcționarea organismului. Printre aceștia se găsesc acetatul, butiratul și propionatul, care participă la numeroase procese biologice.
Butiratul, de exemplu, alimentează celulele ce alcătuiesc pereții colonului, susține coeziunea barierei intestinale și influențează reglarea răspunsului imunitar.
Acizii grași cu lanț scurt se comportă și ca semnale chimice, asociindu-se cu receptorii celulari umani și transmitând astfel semnale ce alterează activitatea acestora. Prin intermediul acestor compuși, bacteriile intervin direct în reglarea metabolismului și în mecanismele de apărare ale organismului.
Adaugă noi capacități celulelor umane.
Relația dintre această lume și corpul uman nu se restrânge doar la procesele de digestie. Microorganismele modifică și alte substanțe care intră în intestin, atribuind acestora proprietăți și funcții biologice pe care nu le prezintă în forma generată de celulele umane.
Un caz reprezintă acizii biliari. Aceștia sunt produsi de ficat și eliberați în intestin pentru a contribui la digestia grăsimilor. Bacteriile îi transformă în forme diferite, denumite de experți acizi biliari secundari. O porțiune dintre aceștia este reabsorbită prin peretele intestinal, pătrunde în sânge și
În mod similar cu acizii grași cu lanț scurt, acești compuși acționează ca mesageri chimici, influențând modul în care organismul controlează grăsimile și glucoza, precum și reglând activitatea sistemului imunitar.
Comunicarea operează în ambele direcții.
Dar schimbul nu se realizează exclusiv din partea microorganismelor către noi. Corpului nostru, la rândul său, emite semnale la care bacteriile reacționează. Printre substanțele implicate se găsesc hormoni, citokine – molecule utilizate de celulele sistemului imunitar pentru a comunica între ele – și alți compuși sintetizați de organism.
Adrenalina și noradrenalina constituie un exemplu neașteptat, deoarece secreția lor se intensifică în condiții de stres. Studiile au demonstrat că anumite bacterii reacționează la aceste substanțe, ajustându-și activitatea.
„Interacțiunile complexe mediate de molecule, bazate pe schimbul bidirecțional de informații dintre microorganisme și celulele umane, contribuie la apărarea împotriva bolilor și la menținerea sănătății”, arată cercetătorii de la Universitatea Tianjin din China într-un studiu publicat în npj Biofilms and Microbiomes.
bidirecțională: microorganismele modifică funcționarea organismului, iar semnalele emise de celulele umane, la rândul lor, modifică și comportamentul microorganismelor.
Microbiomului reprezintă un domeniu de cercetare recent, iar celulelor umane se leagă acțiunile moleculare ale microorganismelor, care au fost analizate în detaliu. În contrast, modul în care propriile molecule ale omului influențează fiziologia și echilibrul acestor organisme rămâne insuficient explorat, fiind încă foarte puțin cunoscut.
Cât din ființa noastră, de fapt, umanitatea reprezintă?
Dimensiunile acestei lumi microscopice se prezintă ca fiind dificil de conceput. Germania și China, împreună cu Taiwan, Iran și Egipt, au adus o viziune neașteptată asupra proporțiilor sale.
„Numărul acestor celule microbiene este aproximativ egal cu cel al celulelor umane”
Cercetătorii subliniază o relație profundă de interdependență între organism și comunitățile de microorganisme pe care le găzduiește.
Estimările utilizate pentru această comparație arată că un corp adult conține în jur de 38 trilioane de bacterii și 30 trilioane de celule umane. În termeni numerici, proporția dintre cele două grupuri este practic egală, adică aproximativ 1:1.
Chiar dacă există un număr imens, bacteriile sunt considerabil mai mici decât celulele umane și, conform calculelor realizate de cercetătorii de la Institutul Weizmann din Israel, greutatea lor totală este de aproximativ 200 de grame.
Dincolo de o simplă analiză cantitativă, imaginea devine impresionantă: pe tot corpul și la suprafața sa se găsesc, în mod aproximativ, la fel de multe bacterii ca celule umane care constituie întregul organism.
Microbiomul nu este exclusiv prezent în intestin.
microbiomul intestinal este cel mai intens studiat, însă organismele microbiene se găsesc atât în interiorul, cât și pe suprafețele corpului uman, colonizând numeroase regiuni, cum ar fi pielea, cavitatea bucală, tractul respirator și sistemul urogenital. În fiecare dintre aceste medii există microorganisme adaptate condițiilor locale, motiv pentru care compoziția microbiomului variază de la o parte a corpului la alta.
În întregul microbiom intestinal, cercetătorii de la Universitatea Cambridge au descoperit peste 4.500 de specii bacteriene.
Pielea ilustrează un exemplu clar. Staphylococcus epidermidis, o bacterie ce se găsește în mod normal pe suprafața corpului, generează compuși cu proprietăți antibacteriene și încurajează celulele cutanate să elibereze propriile substanțe de apărare. Astfel, ajută la protecția inherentă a pielii și restrânge proliferarea unor microbii potențial nocivi.
Staphylococcus aureus apare în rândul acestor microorganisme, iar proliferarea sa excesivă se constată adesea în cazul dermatitei atopice, contribuind la deteriorarea barierei cutanate și, astfel, la agravarea bolii.
Ecosistemul se modifică odată cu evoluția noastră.
Microbiomul nu rămâne constant pe parcursul existenței. Constituția sa evoluează odată cu înaintarea în vârstă și este supusă influențelor alimentare, mediului înconjurător, obiceiurilor zilnice și a medicamentelor.
Regimul alimentar modifică în mod particular microbiomul intestinal. O alimentație bogată în fibre stimulează bacteriile care le fermentează, în contrast cu dieta occidentală, plină de grăsimi și zaharuri rafinate, care se leagă de scăderea diversității microorganismelor ce alcătuiesc microbiomul. Cu cât se pierd mai multe specii de bacterii, cu atât se pot pierde și unele dintre funcțiile pe care acestea le oferă organismului.
Și substanțele farmacologice alterează acest ecosistem. Cel mai clar exemplu este dat de antibioticele: acestea atacă bacteriile cauzatoare de infecții, însă impactează și microbii care locuiesc în corp. În funcție de tipul antibioticului și de perioada de tratament, microbiomul poate experimenta schimbări semnificative, iar restabilirea compoziției inițiale necesită un interval de timp.
În timp ce nu s-a refăcut, corpul rămâne mult mai predispus la atacurile agenților patogeni, care pot provoca diverse infecții, declară cercetătorii.
În momentul în care echilibrul se pierde
Specialiștii utilizează termenul de disbioză pentru a descrie dezechilibrul acestei comunități bacteriene. Această stare poate presupune scăderea diversității, pierderea unor microorganisme cu funcții benefice sau proliferarea altora care, în anumite condiții, pot deveni nocive.
Studiile au legat aceste schimbări cu o gamă largă de tulburări, incluzând afecțiuni gastrointestinale și metabolice, până la boli cardiovasculare, autoimune, neurologice și oncologice.
Legătura dintre disbioză și aceste afecțiuni rămâne însă complicată. În anumite situații, dezechilibrul microbiomului poate favoriza apariția sau progresul bolii, în timp ce în altele, boala însăși sau intervențiile terapeutice pot schimba compoziția microbiomului. Mai mult, cele două fenomene pot influența reciproc.
Microbiomul poate modifica modul în care organismul răspunde la medicamente.
Microorganismele intestinale joacă un rol crucial și în timpul administrării medicamentelor. După ce substanțele active sunt ingerate, unele dintre ele pot fi supuse transformărilor chimice catalizate de enzimele produse de bacteriile intestinale, ceea ce poate modifica activitatea lor.
Microbiomul poate afecta absorbția, metabolizarea și eficiența unor medicamente, generând astfel variații în răspunsul la tratament între indivizi.
„Diferențele dintre persoane în compoziția și conținutul genetic al microbiomului contribuie semnificativ la variațiile în expunerea la medicamente, eficiența tratamentului și reacțiile adverse”, arată cercetătorii.
Legătura aceasta este analizată și în medicina de precizie, unde scopul principal constă în ajustarea măsurilor de prevenție și a tratamentului la particularitățile fiecărui pacient.
Este posibil să se altereze microbiomul în scopul tratării unei boli?
Cercetătorii explorează și abordarea inversă: dacă schimbările din microbiomului contribuie la apariția sau la progresul unor afecțiuni, ar putea intervenția asupra comunității microbiene să faciliteze tratamentul lor?
Strategii precum probioticele și prebioticele sunt deja în uz, în timp ce alte abordări, cum ar fi microorganismele concepute în scop terapeutic, rămân în faza de cercetare.
microbiom poate fi ajustat, însă acest lucru nu confirmă existența unui microbiom „perfect” ce ar trebui replicat universal. Structura comunităților microbiene variază semnificativ de la o persoană la alta, iar rezultatele depind de boala, de tipurile de microorganisme implicate și de caracteristicile individuale ale fiecărui organism.
Există un număr de trilioane de parteneri microscopici care susțin viața umană.
Ultimele decenii de studii asupra microbiomului au modificat percepția corpului uman, considerat anterior ca un sistem care își acționează toate funcțiile în mod autonom.
Bacteriile transformă componentele alimentare pe care enzimele umane nu le pot descompune, eliberează substanțe recunoscute de celulele noastre și contribuie la reglarea metabolismului și a sistemului imunitar. Celulele noastre și microbii dețin propriul lor material genetic și mecanisme biologice distincte, însă activitatea lor rămâne în permanență interconectată. Organismul uman modelează habitatul în care trăiesc microorganismele și generează molecule capabile să modifice comportamentul acestora.
interdependență nu reprezintă un simplu eveniment biologic. microorganismele și gazdele lor s-au evoluat simultan, generând mecanisme de interacțiune care fac dificilă înțelegerea fiziologiei umane dacă microbiomul este privit separat de organism.
În ultimele doar câteva decenii, studiile au început să investigheze și continuă să expună măsura în care acest element influențează atât funcționarea obișnuită a corpului, cât și, în situații de dezechilibru, rolul său în apariția și progresul diferitelor afecțiuni.
Corpului uman prezintă o complexitate remarcabilă, însă unele procese ce mențin funcționarea organismului nostru se bazează esențial pe legătura continuă cu lumea microscopică pe care o găzduim.
COMENTARII / 0