20 niebanalnych ciekawostek o mikrobiomie człowieka

Każdy z nas jest gospodarzem unikalnego zestawu niewyobrażalnej liczby mikroorganizmów. Są wśród nich bakterie, grzyby i wirusy, a także pasożyty i archeony. To właśnie nasz mikrobiom.

Wiemy, że są w stanie komunikować się ze sobą, wykazywać względem siebie zachowania altruistyczne, współpracować np. budując wspólne biofilmy.

Wpływu na organizm ponad połowy z nich nadal nie znamy. Jest to związane z wielością gatunków oraz trudnościami w hodowli, szczególnie bakterii, których jest najwięcej – są one przystosowane do ciasnego środowiska beztlenowego, dlatego ogromna większość z nich nie rośnie wyizolowana na szalkach Petriego.

Częściowo udaje się badać nasz mikrobiom poprzez analizę DNA lub RNA bakterii, jednak mimo tego wciąż wiemy mało. Wprawdzie jesteśmy w stanie ustalić, jakie geny bakteryjne w jaki sposób wpływają na ludzki organizm, jednak już identyfikacja właścicieli danych genów nastręcza wielu trudności. Ponadto nie każdy z genów, które zostały znalezione, należy do mikrobów mających realny wpływ na nasz organizm.

Jak widać poznanie tego niezwykłego środowiska jest tyleż fascynujące, co trudne, jednak jest to podróż warta wysiłku, pełna niespodzianek i zaskakujących faktów i wniosków z badań. Przed Państwem niemal nieprawdopodobne wieści ze świata mikrobów:

1. Na każdą komórkę ludzkiego ciała przypada 10 komórek mikroorganizmów. Na każdy jeden gen człowieka przypada około 350 genów bakteryjnych. Ponadto badanie przeprowadzone przez naukowców z Cambridge wykazało, że około 145 ludzkich genów to tak naprawdę geny bakteryjne, które w trakcie ewolucji wykorzystały proces zwany poziomym transferem genów, i wniknęły do ludzkiego DNA.

2. W naszym jelicie znajduje się ponad 2 kilogramy bakterii. Poprzez kontakt z nimi organizm uczy się odporności nabytej, ponieważ to właśnie w jelicie znajduje się 80% komórek układu immunologicznego (GALT). Mikroorganizmy stymulują produkcję cytokin prozapalnych, utrzymując w ten sposób GALT w permenentnej gotowości. Z drugiej strony jednak stymulują również pracę limofocytów T-regulatorowych, dzięki którym limfocyty T, których rolą jest atakowanie, są trzymane w ryzach. W ten sposób nasz organizm jest chroniony przed źle ukierunkowaną aktywnością systemu odpornościowego. Spadek liczby mikrobów działających antyzapalnie powoduje niedobór komórek T-regulatorowych, co w połączeniu z predyspozycjami genetycznymi może prowadzić do ataku organizmu nie tylko na mikroorganizmy czy jedzenie, ale też na własne tkanki.

3. Brud jest zdrowy! Oczywiście do pewnych rozsądnych granic, ale im mniej sterylnie żyjesz, tym więcej gatunków bakterii żyje w Twoim przewodzie pokarmowym, i tym samym masz mniejszą szansę masz na rozwinięcie chorób alergicznych i autoimmunizacyjnych. Dzieje się tak dlatego, że stymulują one układ odpornościowy, który jest aktywny w ścieraniu się z nimi. Obrazowo rzecz ujmując – nie ma wtedy potrzeby, żeby szukać sobie zajęcia na siłę atakując, co popadnie, włącznie z własnymi tkankami.

4. Mikrobiom jest jak odcisk palca. Mimo, że wszyscy mamy podobny zestaw genów pochodzących od bakterii, które umożliwiają nam funkcjonowanie w świecie przyrody, nie ma na świecie dwóch osób o takim samym składzie drobnoustrojów. Istotne różnice notuje się nawet u bliźniąt jednojajowych. Dzieje się tak dlatego, że to nie geny człowieka, a jego styl życia, stan zdrowia, wydarzenia, które go spotykają, oraz psychiczne reakcje na nie, mają wpływ na to, które gatunki wyginą, a które będą się w jelicie mnożyć.

5. Nawet probiotyczne bakterie, które znajdą się nie tam, gdzie powinny, mogą stać się zarzewiem poważnej choroby, takiej jak sepsa czy zapalenie otrzewnej. Również namnożenie się skądinąd korzystnych dla nas bakterii w nienaturalnym dla nich miejscu w układzie pokarmowym może skutkować powikłaniami w postaci np. SIBO, zespołu przerostu bakteryjnego w jelicie cienkim. To może się skończyć niedoborami witamin z grupy B czy żelaza, ale też dużo poważniejszymi konsekwencjami w postaci na przykład choroby autoimmunizacyjnej.

6. Kontakt dziecka z pępowiną i łożyskiem po porodzie, wspiera prawidłową kolonizację dziecięcego układu pokarmowego. Badania wykazały, że łożysko ma swój własny, niepowtarzalny mikrobiom. Skład bakterii przypomina nieco mikrobiom jamy ustnej. Bakterie z ust wędrują do łożyska przez krew. Badacze twierdzą, że zaburzenia w środowisku drobnoustrojów łożyskowych mogą mieć związek ze słabiej poznanymi mechanizmami zaburzeń okołoporodowych. Taki stan rzeczy potwierdzałby także wcześniejsze obserwacje związku chorób przyzębia u matki z przedwczesnym porodem.

7. Człowiek w żadnym wieku nie jest w stanie strawić około 10% składników mleka kobiecego – robią to za niego bakterie. Co więcej – mikroflora kobiecego mleka zmienia się wraz z wiekiem dziecka. Jest też inna u matek rodzących naturalnie, inna u rodzących przez zaplanowane cięcie cesarskie, a inna u rodzących przez cięcie cesarskie po rozpoczęciu akcji porodowej. Podobnie jest też z mikroflorą dziecka urodzonego danym sposobem. Na te różnice wpływ mają najprawdopodobniej hormony wydzielane podczas porodu.

8. Obfitość i różnorodność pewnych gatunków bakterii żyjących w przewodzie pokarmowym dziecka może wpłynąć na jego temperament. Podczas obserwacji dzieci w wieku 1-3 lata wyciągnięto wniosek, że obserwując reakcję dziecka na stres i badając jego mikrobiom jesteśmy w stanie pomóc w zapobieganiu ewentualnym późniejszym problemom zdrowotnym. Dzieje się tak, ponieważ bakterie jelitowe oddziałują z tymi samymi hormonami stresu, które są związane z rozwojem przewlekłych dolegliwości, np. otyłości czy astmy.

9. Zmiany w modelu rodzinnym (głównie zmniejszenie ilości dzieci w rodzinie), wpływają na mikrobiotę jelitową. Okazuje się, że im mniej rodzeństwa ma dziecko, tym mniejsze ma szanse na prawidłowo zróżnicowany mikrobiom – dla układu odpornościowego dziecka to właśnie inne dzieci, a także zwierzęta domowe, są głównym źródłem kontaktu z nowymi drobnoustrojami, które będą go stymulować do prawidłowej pracy.

10. To, co jesz, wpływa na Twój mikrobiom, a Twój mikrobiom wpływa na to, co jesz. Jeśli Twoja dieta jest bogata w węglowodany jest duże prawdopodobieństwo, że w Twoim układzie pokarmowym znajduje się duża ilość bakterii Prevotella, które posiadają geny zdolne do trawienia skrobi, natomiast w przypadku diety wysokobiałkowej i wysokotłuszczowej, prawdopodobnie Twoje jelito zasiedlają Bacteroides, dzięki którym masz większą zdolność do trawienia białek. Jeśli w Twoim układzie pokarmowym przewagę zyska jakiś gatunek, jest on z kolei w stanie wpływać na układ nerwowy i mózg w taki sposób, abyś sięgał po jego ulubione jedzenie.

11. Umiarkowany ruch fizyczny sprzyja rozwojowi prawidłowej mikroflory nawet wówczas, gdy dieta nie jest dobrze zbilansowana. W przypadku zbyt intensywnych ćwiczeń natomiast może pojawić się dysbioza, a wraz z nią nieszczelność jelit. Stąd już krótka droga do problemów gastrycznych, nietolerancji pokarmowych i chorób autoimmunizacyjnych. Taki scenariusz powtarza się niestety dość często u sportowców.

12. Wzrost poziomu lipopolisacharydów (LPS) bakteryjnych nasila aktywność cytokin prozapalnych i silnie zmniejsza wrażliwość insulinową komórek organizmu. W ten sposób powstaje insulinooporność, która dodatkowo nasila się stan zapalny. LPS to integralna część błony komórkowej bakterii gram-ujemnych.

13. Mikrobiom gardła człowieka zdrowego różni się w istotny sposób od mikrobiomu osoby chorej na schizofrenię. W gardłach schizofreników występuje znacznie więcej bakterii kwasu mlekowego oraz zwiększona liczba szlaków metabolicznych związanych z systemami transportu metabolitów, w tym glutaminianu i witaminy B12. Jest to temat do szerszych badań, jednak naukowcy dają nadzieję na potencjalne zastosowanie badania mikrobiomu gardła jako biomarkera występowania schizofrenii zanim pojawią się objawy.

14. Mikroflora wpływa na mózg. W naszym jelicie znajduje się 100 milionów neuronów. Wydaje się to niczym w porównaniu do 86 miliardów neuronów znajdujących się w mózgu, jednak 90% impulsów przekazywanych za pomocą nerwu błędnego, łączącego mózg z jelitem, idzie w kierunku od jelit do mózgu. A pracę nerwu błędnego stymuluje mikroflora… Mikrobiom wpływa na mózg na bardzo różne sposoby. Jest odpowiedzialny za produkcję neurohormonów, takich jak serotonina czy melatonina, produkuje neurotoksyny, które mogą powodować problemy poznawcze, a także depresję, schizofrenię czy nawet zaburzenia ze spektrum autyzmu. Niektórzy z nas mogą łatwo zaobserwować wpływ drobnoustrojów na mózg w życiu niemal codziennym, gdy na przykład podczas zażywania antybiotyków lub probiotykoterapii zmienia im się osobowość w zauważalny sposób. Zaburzenia mikroflory mogą być także źródłem depresji – zbyt wysokie poziomy hormonów stresu wpływają na zmianę liczebności bakterii z gatunków Lactobacillae oraz Bifidobakteria. Idąc tym tropem naukowcy zbadali myszki – okazało się, że większa liczba Lactobacillae oraz Bifidobacteriae w ich jelitach wpłynęła bardzo pozytywnie na zmniejszenie ich stanów lekowych i nastrojów depresyjnych. Mierzono to w taki sposób, że wrzucano myszki do słoików z wodą i obserwowano, jak chętnie się ratują. Okazało się, że wpływ tych bakterii na nastrój myszek jest porównywalny z wpływem Prozacu.

15. Na Twojej skórze żyje ponad 300 szczepów bakterii. Są one ściśle powiązane z systemem odpornościowym. Wspierają gojenie się ran, kontrolują rozwój stanów zapalnych na skórze, a także modulują działanie limfocytów T i interleukiny-1, kluczowe czynniki odpowiedzialne za zwalczanie infekcji w całym organizmie.

16. Różnice hormonalne między kobietami a mężczyznami mają wpływ na skład mikrobiomu ich skóry. Na męskiej skórze znajduje się ponad 80% więcej Corynebacterium, bakterii najczęściej znajdowanych pod pachami, odpowiedzialnych za przykry zapach potu. Natomiast na skórze kobiet żyje 400 razy więcej Enterobacteriales niż u mężczyzn oraz 340 razy więcej Lactobacillaceae (występują głównie w ustach i w pochwie). Ponadto dłonie kobiet mają bardziej różnorodny mikrobiom niż dłonie mężczyzn. Prawdopodobnie ta różnorodność wynika z różnic w wydzielaniu potu i sebum oraz częstotliwości stosowania kosmetyków.

17. Mikrobiom na dłoni ręki dominującej różni się w istotny sposób od mikrobiomu dłoni ręki niedominującej. Nie ma na to wpływu mycie rąk. Wyjaśnienie jest proste – ręką dominującą wykonujemy znacznie więcej czynności i wciąż ma kontakt z innymi mikrobami niż ręka, której używamy mniej.

18. Pępek ma swój własny mikrobiom. Zamieszkuje go około 1400 szczepów bakterii, z czego 622 zostały poznane dopiero, gdy pracę nad mikrobiomem pępka rozpoczął Belly Button Biodiversity Project.

19. Przebywając gdzieś zostawiamy za sobą ślad w postaci chmury naszych bakterii. Chmura taka składa się głównie z bakterii występujących na skórze: Streptococcus, Propionibacterium i Corynebacterium, jednak każdy z nas posiada ich unikalną kombinację. Dzięki temu teoretycznie możliwe jest śledzenie aktywności człowieka badając mikroby, znajdujące się w danej przestrzeni.

20. Wciąż odkrywamy nowe gatunki mikrobów. Podczas testowania nowego sposobu na przewidzenie, czy przeszczepiony organ zostanie przyjęty przez biorcę, sprawdzano próbki krwi pod kątem obecności wolnych nici DNA i jego fragmentów. Znaleziono oczywiście części DNA biorcy i dawcy, ale też mnóstwo krążących nici DNA różnorakich mikrobów. Po przeanalizowaniu ich okazało się, że 99% wolnych nici DNA, które nie były ludzkiego pochodzenia, nie pasuje do żadnych wzorów zamieszczonych w genetycznych bazach danych. Badacze podejrzewają, że większość z nich to mogą to być niezidentyfikowane wirusy oraz proteobakterie, związane z chorobami, których przyczyn nadal nie znamy.