Microbiom intestinal De ce avem nevoie de microorganisme în tractul digestiv - Foame de știință
Corpul nostru este un habitat pentru un număr mare de bacterii și alte microorganisme. Mai ales acei colegi de cameră mici care se stabilesc în intestinele noastre joacă un rol cheie în bunăstarea noastră. Oricine dorește să fie scutit de disconfort abdominal și, în același timp, să-și susțină sistemul imunitar ar trebui să-și prețuiască microbiomul intestinal. BESSERwisser a cercetat cum funcționează acest lucru și despre ce sunt probiotice și prebiotice.
Microbiomul uman
Corpul uman este dens populat cu microorganisme de la piele la tractul respirator și la tractul digestiv. Cea mai mare parte a microbiomului uman - aceasta înseamnă întregul microorganismelor asociate cu oamenii - se află în intestin și este cunoscută și sub denumirea de floră intestinală sau microbiotă intestinală. Deja la naștere, microorganismele din canalul nașterii mamei încep să colonizeze intestinele unui bebeluș. Pe parcursul vieții, laptele matern, nutriția și mediul nostru ne alimentează permanent cu microorganisme care se așează pe corp și în corpul nostru.
Bacteriile reprezintă cea mai mare parte a microbiomului uman. Archaea, ciupercile și virușii fac, de asemenea, parte din microbiom, care interacționează într-un mod complex cu corpul. Pentru o lungă perioadă de timp, știința a fost de părere că există de zece ori mai multe celule microbiene în corpul uman decât celulele umane și că acestea constituie unul până la două kilograme de greutate corporală [1]. Cu toate acestea, noile calcule au arătat că corpul uman are la fel de multe celule de microorganisme ca celule ale corpului. Se știe și astăzi că microbiomul nu reprezintă mai mult de 200 de grame de greutate corporală [2].
Viața microscopică în tractul digestiv
Mediul acid al stomacului și al intestinului subțire permite doar câteva specii bacteriene să supraviețuiască acolo. Din ultima treime a intestinului subțire (ileon), valoarea pH-ului crește și devine bazică și, în același timp, crește și numărul de microorganisme. Numărul și diversitatea microorganismelor sunt cele mai mari în intestinul gros. Condițiile anaerobe predomină aici, ceea ce înseamnă că doar organismele care nu au nevoie de oxigen pentru metabolismul lor și generează energie din fermentație, de exemplu, se instalează aici [3].
Microbiomul intestinal uman este dominat de două tulpini bacteriene: Bacteroidetes și Firmicutes cu subspeciile lor respective. Relația dintre aceste două este utilizată în știință și medicină ca exemplu reprezentativ pentru evaluarea sănătății intestinale. Cu toate acestea, microbiomul nu este o comunitate bacteriană uniformă, dar variază de la persoană la persoană și se modifică odată cu vârsta. Factorii care influențează compoziția microbiomului includ vârsta, genetica, localizarea geografică, tipul nașterii (secțiune naturală sau cezariană), dieta în copilăria timpurie, consumul de medicamente și stilul de dietă [4].
Funcții importante ale microbiomului intestinal
Microbiomul intestinal este deseori denumit „organul uitat”, deoarece ocupă funcții importante în organism. Microbii intestinali procesează substanțele nutritive, protejează împotriva agenților patogeni, influențează sistemul imunitar și pot influența organismul în multe feluri prin conexiuni cu creierul.
digestie
Cel mai evident este rolul microbiomului intestinal în digestie. Aici, microorganismele stimulează mișcările intestinului, sunt implicate în utilizarea componentelor alimentare și produc substanțe nutritive esențiale pentru organism. Principala sursă de hrană a microbiomului intestinal sunt componentele alimentare fibroase, așa-numitele fibre dietetice. Când fermentează, microorganismele nu numai că generează energie pentru ele însele, ci produc și subproduse, cum ar fi acizii grași cu lanț scurt (SCFA). Un exemplu în acest sens este butiratul, care are o funcție importantă în furnizarea celulelor intestinale și are un efect imunomodulator [5].
Mai mult, microorganismele din intestinele noastre pot produce vitaminele B1, B2, B5, B6, folat, vitamina B12 și vitamina K2 din fibre și astfel contribuie la alimentarea organismului cu acești nutrienți [6]. În cursul activității microbiene și, mai ales, a procesului de fermentare, se formează gaze precum hidrogenul, dioxidul de carbon și metanul, care pot fi resimțite ca flatulență.
Protecție împotriva agenților patogeni
O altă funcție importantă a microbiomului intestinal este apărarea împotriva germenilor patogeni care sunt ingerați prin alimente, de exemplu. O floră intestinală intactă cu un număr mare de organisme diferite care colonizează toate nișele intestinului și își apără habitatul este o bună protecție împotriva colonizării de către alți germeni patogeni.
O persoană sănătoasă trăiește cu microbiomul său în ceea ce este cunoscut sub numele de „normobioză” - aceasta înseamnă că organismul beneficiază de microorganismele prezente și că organismele dăunătoare sunt în minoritate. Un microbiom funcțional este necesar pentru metabolism și sănătate. Cu toate acestea, nu este încă clar dacă microbiomul are doar efecte pozitive asupra organismului. De asemenea, nu este clar ce constituie un microbiom „sănătos”, deoarece există un grad ridicat de variabilitate aici chiar și la persoanele sănătoase. Cu toate acestea, există indicații că un microbiom intestinal divers și care crește într-un mediu cu un număr și o varietate mare de microorganisme au efecte pozitive asupra sănătății în viața ulterioară [7].
Omnivori, vegetarieni, vegani: microbiomul este ceea ce mănânci
Aproape tot ce ingerăm și ce se întâmplă ulterior cu intestinele noastre pot influența microbiomul intestinal. Cu toate acestea, interacțiunile dintre alimente, microbiom și corp sunt extrem de complexe și nu sunt încă pe deplin explorate. Cu toate acestea, există deja o serie de studii care investighează efectul diferitelor diete asupra microbiomului intestinal.
Probiotice
În legătură cu microbiomul intestinal, se vorbește adesea despre probiotice și prebiotice. Microorganismele vii sunt denumite probiotice care, conform definiției OMS, „oferă gazdei (= omul care le ingerează) un beneficiu pentru sănătate dacă sunt administrate în cantități suficiente”.
Termenul „probiotic” este utilizat în principal pentru alimentele care conțin microorganisme digestive precum bifidobacterii sau lactobacili. Acestea includ în primul rând alimente fermentate precum iaurtul, brânza, varza murată, dar și berea nefiltrată. Se spune că rezolvă problemele digestive, normalizează consistența scaunelor și ajută împotriva alergiilor și intoleranțelor. Cu toate acestea, nu s-a dovedit pe deplin dacă microorganismele din aceste alimente sunt de fapt încă în viață atunci când ajung în colon. Potrivit Autorității Europene pentru Siguranța Alimentară (EFSA), atunci când un produs este promovat cu cuvântul „probiotic”, eficacitatea acestuia trebuie de asemenea dovedită științific. Acest lucru a provocat mari resentimente în industria alimentară și a dus la faptul că astăzi aproape niciun produs publicitar „probiotic” nu poate fi găsit pe rafturi [11].
Posibilele proprietăți care promovează sănătatea probioticelor sunt încă un subiect fierbinte în cercetare. Cu ajutorul lor, se așteaptă prevenirea și tratamentul bolilor. Într-un studiu cu vârstnici, de exemplu, aportul regulat de iaurt fortificat cu lactobacili a dus la o reducere a infecțiilor respiratorii cu mai mult de jumătate, comparativ cu grupul de control. Cercetătorii au atribuit acest efect îmbunătățirii apărării imune mediate de celulele T [12]. Un alt studiu a constatat că consumul regulat de lapte sau orez fermentat cu lactobacili duce la o mai bună protecție împotriva bolilor infecțioase chiar și la copiii mici [13].
Lactobacilii, care în aceste două studii au arătat un efect de promovare a sănătății la persoanele sănătoase, pot, în cazuri rare, să pătrundă în sânge și la persoanele cu un sistem imunitar slab. În unele cazuri, acest lucru poate duce la infecții, inclusiv inflamația valvelor cardiace sau meningită [14].
Prebioticele
Prebioticele sunt substanțe nedigerabile care sunt benefice pentru microbiomul intestinal. Ele sunt fie utilizate de microorganisme ca sursă de energie (fermentată), fie au un efect pozitiv asupra habitatului lor.
Probabil cei mai cunoscuți prebiotici sunt fibrele - carbohidrați nedigerabili, dintre care majoritatea sunt de origine vegetală. Glicanii, amidonul rezistent (nedigerabil), inulina și oligofructoza au un conținut ridicat de prebiotice [15]. Acestea se găsesc în principal în legume fibroase, cum ar fi sparanghel sau cicoare, precum și în alimente cu amidon, cum ar fi guma de salcâm. Bacteriile intestinale care au enzimele necesare (CAZyme) pot folosi aceste substanțe. La fel ca în cazul probioticelor, nu este clar dacă și prebioticele au un beneficiu specific pentru oameni. Potrivit EFSA, un beneficiu pentru sănătate trebuie de asemenea dovedit științific pentru termenul „prebiotic”. Până în prezent, EFSA a dat undă verde doar pentru denumirea de „prebiotic” în câteva cazuri: pentru oligofructoză, care s-a dovedit că afectează nivelul zahărului din sânge, și pentru inulină, care se obține din cicoare și are un efect pozitiv asupra mișcărilor intestinului [16].
Rolul microbiomului în boli și sănătate
Chiar dacă interacțiunile specifice dintre corp și microbiom nu sunt încă pe deplin înțelese, un lucru este clar: microorganismele umane joacă un rol important în sănătatea lor. Numeroase studii au arătat deja o legătură între microbiomul intestinal și bolile infecțioase, bolile intestinale cronice, obezitatea, diabetul, cancerul de colon și ficat și alergiile [17].
Este, de asemenea, un fapt că antibioticele care sunt luate în cursul infecțiilor bacteriene nu atacă doar germenii patogeni, ci și bacteriile intestinale benefice. Terapiile îndelungate cu antibiotice pot distruge microbiomul intestinal și au un efect negativ durabil asupra digestiei [18].
De ceva timp, transplantul de fecale este folosit în medicină pentru tratarea bolilor intestinale. Publicitatea din jurul acestei intervenții respingătoare și fascinante a dat scaunului „sănătos” o nouă valoare, care este dusă delicios la extreme în episodul Southpark „Kot-Diebe” (s23f8).
Concluzie
Astăzi s-a dovedit deja că microbiomul joacă un rol important în boli și sănătate. Cum poate fi influențat de dietă și ce consecințe aceasta nu a fost încă pe deplin clarificat științific și face obiectul studiilor actuale. Un lucru este sigur, cel puțin o dată, că o dietă variată, bogată în fibre, este bună pentru microbiom și ajută la digestie.
Link suplimentar către microbiomul uman:
[1] Luckey TD: Introducere în microecologia intestinală (1972). Revista americană de nutriție clinică 25 (12), pp. 1292-1294. DOI: 10.1093/ajcn/25.12.1292.
[2] Sender R., Fuchs S., Milo R.: Estimări revizuite pentru numărul de celule umane și bacteriene din corp (2016). PLoS biology 14 (8), e1002533. DOI: 10.1371/journal.pbio.1002533.
[3] Lin CS, Chang CJ, Lu CC, Martel J. și colab.: Impactul microbiotei intestinale, prebiotice și probiotice asupra sănătății și bolilor umane (2014). Jurnalul biomedical 37 (5), pp. 259-268. DOI: 10.4103/2319-4170.138314.
[4] Yang Q., Liang Q., Balakrishnan B., Belobrajdic D. și colab.: Rolul nutrienților dietetici în modularea microbiotei intestinale (2020). O recenzie narativă. Nutrienți 12 (2). DOI: 10.3390/nu12020381.
[5] Martin-Gallausiaux C., Marinelli L., Blottière HM și colab.: SCFA. Mecanisme și importanță funcțională în intestin (2020). The Proceedings of the Nutrition Society, pp. 1-13. DOI: 10.1017/S0029665120006916.
[6] LeBlanc JG, Milani C., Giori GS și colab.: Bacteriile ca furnizori de vitamine pentru gazda lor (2013). O bună perspectivă asupra microbiotei. Opinia actuală în biotehnologie 24 (2), pp. 160-168. DOI: 10.1016/j.copbio.2012.08.005.
[7] Eisenstein M.: Vânătoarea unui microbiom sănătos (2020). Nature 577 (7792), S6-S8. DOI: 10.1038/d41586-020-00193-3.
[8] de Angelis M., Ferrocino I., Calabrese FM și colab.: Dieta influențează funcțiile microbiomului intestinal uman (2020). Rapoarte științifice 10 (1), p. 4247. DOI: 10.1038/s41598-020-61192-y.
[9] David LA., Maurice CF, Carmody RN, Gootenberg DB și colab.: Dieta modifică rapid și reproductibil microbiomul intestinal uman (2014). Nature 505 (7484), pp. 559-563. DOI: 10.1038/nature12820.
[10] Carmody RN, Bisanz JE, Bowen BP și colab.: Gătitul modelează structura și funcția microbiomului intestinal (2019). Nature microbiology 4 (12), pp. 2052-2063. DOI: 10.1038/s41564-019-0569-4.
[12] Pu F., Guo Y., Li M. și colab.: Iaurtul suplimentat cu probiotice poate proteja vârstnicii sănătoși de infecțiile respiratorii (2017). Un studiu randomizat controlat deschis. Intervenții clinice în îmbătrânire 12, pp. 1223-1231. DOI: 10.2147/CIA.S141518.
[13] Nocerino R., Paparo L., Terrin G. și colab.: Laptele de vacă și orezul fermentat cu Lactobacillus paracasei CBA L74 previn bolile infecțioase la copii (2017). Un studiu controlat randomizat. Nutriție clinică (Edinburgh, Scoția) 36 (1), pp. 118-125. DOI: 10.1016/j.clnu.2015.12.004.
[14] Goldstein EJC, Tyrrell KL și Citron DM: specii Lactobacillus. Complexitatea taxonomică și susceptibilitățile controversate (2015). Bolile infecțioase clinice: o publicație oficială a Societății de boli infecțioase din America 60 Suppl 2, S98-107. DOI: 10.1093/cid/civ072.
[15] Markowiak P. și Śliżewska K.: Efectele probioticelor, prebioticelor și sinbioticelor asupra sănătății umane (2017). Nutrienți 9 (9). DOI: 10.3390/nu9091021.
[16] Hutkins RW, Krumbeck JA, Bindels LB, Cani PD și colab.: Prebiotics. De ce contează definițiile (2016). Opinia actuală în biotehnologie 37, pp. 1-7. DOI: 10.1016/j.copbio.2015.09.001.
[17] Bindels LB, Delzenne NM, Cani PD și Walter J.: Către un concept mai cuprinzător pentru prebiotice (2015). Recenzii despre natură. Gastroenterologie și hepatologie 12 (5), pp. 303-310. DOI: 10.1038/nrgastro.2015.47.
[18] Lange K., Buerger M., Stallmach A. și Bruns T.: Efectele antibioticelor asupra microbiotei intestinale (2016). Boli digestive (Basel, Elveția) 34 (3), pp. 260-268. DOI: 10.1159/000443360.