Flora bakteryjna przewodu pokarmowego / Gastroenterologia i Hepatologia

mikroflora lub mikroflora to zbiorowisko społeczności drobnoustrojów, które zamieszkują śluzowate powierzchnie ludzkiego gospodarza, zwane również gospodarzem. Każdy osobnik zawiera około 100 bilionów bakterii z około 400 charakterystycznych gatunków1, 2. Sok żołądkowy ma stosunkowo niską zawartość bakterii, około 1000 bakterii na mililitr, co wynika z kwasowości środowiska. Stężenie bakterii rośnie wzdłuż jelita cienkiego, od 104 bakterii / ml w bliższej dwunastnicy do 107 bakterii/ml w końcowym jelicie krętym. Ruchliwość ruchowa jelita cienkiego okresowo oczyszcza bakterie namnażające się w świetle. Zamiast tego populacja mikroorganizmów w okrężnicy jest znacznie wyższa, ponieważ osiąga się stężenia do 1011 lub 1012 bakterii na mililitr zawartości1. Łącznie żywa populacja okrężnicy może osiągnąć zmienną masę 300-600 G i stanowi ponad 95% mikroflory gospodarza.

duża różnorodność biologiczna gatunków w ekosystemie jelitowym ułatwia życie i rozwój całości, w tym nie tylko mikroflory, ale także ludzkiego gospodarza. W przypadku dużej liczby gatunków bakterii zestaw jest niezbędny do życia: organizmy jednokomórkowe potrzebują kolektywności i różnorodności biologicznej, aby normalnie się rozwijać. Różnorodne rodzaje i gatunki bakterii wykorzystują produkty przemiany materii generowane przez innych w celu ich proliferacji. Ludzkie jelita są naturalnym środowiskiem tych bakterii, które ewoluowały i przystosowały się do życia z człowiekiem przez tysiące lat, więc wiele z nich nie rozmnaża się spontanicznie poza tym siedliskiem.

mówi się o symbiozie, w której związek między dwoma lub więcej żywymi gatunkami przynosi korzyści co najmniej jednemu z nich, nie szkodząc żadnemu z pozostałych 3. W przypadku gospodarza lub gospodarza obecność mikroflory nie jest niezbędna do życia, ale ma znaczący wpływ na jej fizjologię. Ssaki hodowane w warunkach eksperymentalnych są całkowicie aseptyczne, a zatem nie nabywają swojej naturalnej flory, mają nienormalny rozwój. Tabela i pokazuje różnice między zwierzęciem hodowanym w warunkach pełnej aseptyki, germ-free, a zwierzęciem mającym zwykłą, to znaczy spontanicznie nabytą florę. Nie znamy wyraźnie mechanizmów, które prowadzą do każdej z tych różnic, ale duży anatomiofizjologiczny wpływ symbiozy między gospodarzem a jego florą pozostaje widoczny.

dynamizm relacji między żywymi istotami, coś, co nie istnieje granica, pewna i stabilna między symbioza i patogeniczności, tak, że równowaga może zmienić się stromo, aw niektórych przypadkach, niektóre elementy flory są przyczyną choroby, dla huésped3.

skład flory

flory bakteryjnej nabywa się natychmiast po urodzeniu. Początkowo różne rodzaje aerobów kolonizują przewód pokarmowy, głównie enterobakterie typu Escherichia coli, a także różne gatunki z rodzaju Lactobacillus. Zużywają tlen ze środowiska i stopniowo powstaje mikrosystem zdominowany przez gatunki beztlenowe, głównie Bacteroides, Clostridia, Eubacteria i Bifidobacteria. W wieku 2 lat ustalona Flora jest już prawie ostateczna, a jednocześnie jest bardzo stabilna przez całe życia1.

duże zainteresowanie wzbudziły wydarzenia, które mogą mieć wpływ na początkową kolonizację4, 5. Noworodek nabywa florę swojego bezpośredniego otoczenia. Zaobserwowano różnice między dziećmi urodzonymi przez cesarskie cięcie a dziećmi urodzonymi dopochwowo. Istnieją różnice we florze noworodków z krajów biednych i bogatych. Karmienie piersią wydaje się odgrywać ważną rolę w przenoszeniu flory bakteryjnej, w przeciwieństwie do karmienia sztucznym mlekiem. Matka przekazuje własne bakterie, które przekazują elementy obrony immunologicznej niezbędne rozwiązania tych samych drobnoustrojów poprzez karmienie piersią (przeciwciała typu IgA, cząsteczki odporności wrodzonej itp.) 6. Biorąc pod uwagę, że noworodek ma odporność bardzo niestabilny ze względu na niedojrzałość układu i brak mechanizmów związanych z pamięcią układu odpornościowego, uważa za bardzo ważne, że pozyskiwanie bakterii i mechanizmy obronne pochodzą z tego samego źródła. Zaobserwowano, że dzieci, które spędzają pierwsze noce życia oddzielnie od swoich matek, mają większą częstość występowania alergii. Rozbieżność między bakteriami a elementami niedoboru odporności nabytymi przez noworodka może odgrywać ważną rolę w patogenezie niektórych chorób immuno-zapalnych 7.

we florze dorosłej dominują rodzaje beztlenowe. Skład flory tradycyjnie badano za pomocą hodowli mikrobiologicznej próbek kału 8 (tabela II). Dzięki technikom hodowli można rozpoznać przejściowe zmiany w składzie flory wynikające ze stosowania antybiotyków lub w związku ze zmianami w diecie, ale są to odwracalne zmiany 1. Jednak wysoki odsetek gatunków bakterii nie jest hodowany,więc można je zaobserwować pod mikroskopem, ale ich cechy fenotypowe nie są opisane9, 10. Techniki biologii molekularnej oferują nową technologię, która będzie bardzo przydatna w przezwyciężaniu tych ograniczeń i pogłębianiu naszej wiedzy na temat flory. Ostatnie badania oparte na analizie genomu bakteryjnego ujawniły duży odsetek szczepów bakteryjnych, które nigdy nie zostały opisane,a ponadto zakłada się, że każda osoba ma genetycznie unikalne szczepy inne niż szczepy innych osobników 10, 11. Za kilka lat biologia molekularna dostarczy wiarygodnych metod identyfikacji i kwantyfikacji bakterii, a my prawdopodobnie uzyskamy nowe i znacznie pełniejsze informacje na temat składu kwiatu12 (tabela III).

funkcje flora

rozróżnia się trzy główne funkcje mikroflory jelitowej: a) funkcje odżywiania i metabolizmu wynikające z biochemicznej aktywności flory; B) funkcje ochronne, zapobiegające inwazji patogenów, oraz c) funkcje troficzne w kwestiach rozprzestrzeniania się i różnicowania nabłonka jelitowego oraz rozwoju i modulacji układu odpornościowego (tabela IV).

kolonizacji światła okrężnicy zapewnia dużą liczbę genów, które kodują białka i enzymy różne i zapewniają zasoby biochemiczne, które nie są obecne w ludzkim genomie. Ogólnie rzecz biorąc, bakterie okrężnicy są organem metabolicznym podobnym do wątroby, w którym enzymy bakteryjne działają na substraty światła jelita i wytwarzają szeroką gamę produktów. Główną funkcją metaboliczną flory jest fermentacja niestrawnych resztek pokarmowych i śluzu wytwarzanego przez nabłonek jelitowy. Energia metaboliczna jest przywracana, a niektóre witaminy są syntetyzowane13, 14. Fermentacja węglowodanów może promować wchłanianie jonów w jelicie ślepym, zwłaszcza wapnia, jak omówiono w artykule Bongersa i Van Den Hevel, opublikowanym w tym samym numerze czasopisma. Wiemy, że fermentacja węglowodanów prowadzi do powstawania krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, które mają działanie troficzne na nabłonek jelitowy13. Produkcja kwasu masłowego jest głównym źródłem energii dla nabłonka okrężnicy. Produkcja kwasu octowego i propionowego bierze udział w regulacji metabolizmu glukozy w wątrobie, zmniejsza glikemię poposiłkową i odpowiedź na insulinę. Mechanizm ten wydaje się przyczyniać do wrażliwości komórkowej na insulinę15 i może zapobiegać rozwojowi insulinooporności i cukrzycy typu 2.

Flora rezydentna w przewodzie pokarmowym chroni przed inwazją patogenów tzw. “efektem barierowym”. Ta właściwość flory jest bardzo istotna w zapobieganiu chorobom zakaźnym u gospodarza. Istnieje odporność na kolonizację przez egzogenne bakterie, a także zapobiega się przerostowi gatunków oportunistycznych, które znajdują się w okrężnicy, ale których wzrost jest kontrolowany przez równowagę z innymi gatunkami. Na przykład stosowanie niektórych antybiotyków może zmienić ekosystem i przyczynić się do przewagi gatunków subdominujących, takich jak Clostridium difficile, związanych z poważną chorobą, taką jak rzekomobłoniaste zapalenie jelita grubego.

efekt barierowy wynika z faktu, że flora rezydentna zajmuje dostępne nisze ekologiczne i zarządza, zużywa i wyczerpuje wszystkie zasoby. Na przykład zaobserwowano, że Bacteroides thetaiotaomicron zużywa fucosa wytwarzanego przez nabłonek gospodarza, ale ponadto może kontrolować ekspresję genów w komórkach nabłonkowych i regulować produkcję fucosa. Pozwala to uniknąć nadprodukcji tego zasobu, który może być wykorzystywany przez inne patogenne lub przynajmniej oportunistyczne bakteria16. Ponadto bakterie mogą hamować wzrost innych bakterii poprzez wytwarzanie bakteriokin, które są naturalnie występującymi substancjami o działaniu przeciwdrobnoustrojowym 17, 18. liczne rodzaje przewodu pokarmowego są w stanie wytwarzać bakteriokiny. Substancje te są wrażliwe na proteazy przewodu pokarmowego, więc ludzki gospodarz może kontrolować ich produkcję.

Flora drobnoustrojów przewodu pokarmowego odgrywa ważną rolę w proliferacji i różnicowaniu nabłonka jelitowego. Zwierzęta hodowane w środowisku wolnym od Herm mają niski stopień replikacji nabłonka okrężnicy 19. Ponadto eksperymenty na zwierzętach monoasocjowanych z bakterią pokazują, w jaki sposób niektóre szczepy wpływają na różnicowanie komórek nabłonkowych20. Funkcje troficzne nabłonka mogą być ważne w badaniu roli flory w patogenezie raka jelita grubego.

rozwój i dojrzewanie układu odpornościowego

Ssaki hodowane w eksperymentalnych warunkach całkowitej aseptyczności21 zwykle nie rozwijają swojej odporności21. Mają niedobór immunoglobulin, zarówno w świetle jelita, jak i we krwi obwodowej. Oczywiste jest, że układ odpornościowy dojrzewa wokół rurki trawiennej, która jest dużą powierzchnią kontaktu ze światem zewnętrznym. U osoby dorosłej 80-85% komórek immunokompetentnych lokalizuje się w błonie śluzowej przewodu pokarmowego 22. Istnieją miliony interakcji między bakteriami, nabłonkiem i podstawową tkanką immunologiczną, które stopniowo programują i modulują zasoby bardzo silnego, bardzo złożonego i bardzo kompletnego systemu obronnego 19, 23. Na przykład brak dojrzewania układu odpornościowego występuje również dlatego, że zwierzęta nie rozwijają normalnie zjawiska tolerancji. Ekspozycja na antygeny przez przewód pokarmowy zwykle powoduje tolerancję na te antygeny. Ta właściwość układu odpornościowego błon śluzowych nie jest podawana lub słabo widoczna u zwierząt hodowanych w Warunkach germ-free24. Dr J. Borruel szeroko rozwija ten temat w innym rozdziale tego numeru magazynu.

Flora jako przyczyna chorób

niektóre elementy flory lub ich aktywność mogą być przyczyną chorób gospodarza w pewnych okoliczności2. Nazywa się to translokacją bakteryjną w celu przejścia żywych bakterii przez nabłonek błony śluzowej25. po przekroczeniu bariery bakterie mogą migrować przez limfę i docierać do miejsc zewnątrzkomórkowych, takich jak węzły krezkowe, wątroba lub śledziona. Jeśli bakterie rozprzestrzeniają się w krwioobiegu w wystarczającej ilości, mogą być odpowiedzialne za bardzo poważne zaburzenia, takie jak posocznica, niewydolność wielonarządowa i śmierć. Soriano i Guarner opisują w innym rozdziale tego suplementu zdjęcia kliniczne związane z translokacją bakteryjną oraz główne przyczyny tego powikłania i rozważają alternatywy terapeutyczne. Inną chorobą związaną z dysfunkcją flory jest biegunka związana ze stosowaniem antybiotyków. Przerost niektórych gatunków, takich jak Clostridium difficile, może być źródłem poważnych obrazów, takich jak rzekomobłoniaste zapalenie jelita grubego 26.

w ostatnich latach szczególną uwagę zwrócono na możliwy związek flory z dysfunkcjami układu immunologicznego27. W rozwiniętych społeczeństwach częstość występowania chorób zakaźnych znacznie spadła w drugiej połowie xx wieku, a obserwacja ta dotyczy zarówno chorób o etiologii bakteryjnej (gruźlica, gorączka reumatyczna, tyfus, bruceloza), jak i chorób pochodzenia wirusowego (zapalenie wątroby typu A, odra, świnka). Równolegle znacznie wzrosła częstość występowania alergii i niektórych chorób autoimmunologicznych, takich jak stwardnienie rozsiane, cukrzyca typu 1 i choroby zapalne jelit (choroba Leśniowskiego-Crohna i wrzodziejące zapalenie jelita grubego). Chociaż choroby te mają składnik genetyczny, oczywiste jest, że wkład czynników środowiskowych powinien odgrywać bardzo ważną rolę w zmienianiu trendów w tak krótkim okresie. Hipoteza nadmiernej higieny sugeruje, że brak ekspozycji na czynniki bakteryjne od najmłodszych lat życia może być podstawą tej rosnącej tendencji do pojawiania się dysfunkcji układu odpornościowego, w tym alergii, choroby Leśniowskiego-Crohna, cukrzycy typu 1, stwardnienia rozsianego i chłoniaków innych niż hodgkinianos27.

w przypadku chorób zapalnych jelit wiele dowodów klinicznych i eksperymentalnych sugeruje, że zapalenie jelit jest związane z zaostrzoną odpowiedzią na elementy flory autologicznej. Obejście zawartości kału lub sterylizacja światła okrężnicy prowadzi do znacznej remisji zapalnej zarówno w modelach eksperymentalnych, jak i badaniach interwencyjnych pacjentów28-31. Wykazano, że uczulenie układu odpornościowego na własną florę występuje u pacjentów z chorobą Leśniowskiego-Crohna lub wrzodziejącym zapaleniem jelita grubego, w przeciwieństwie do populacji kontrolnej 32, 33. Bardzo interesujący jest fakt, że in vitro niektóre elementy bakteryjne mogą indukować mechanizmy przeciwzapalne w zapalnej tkance jelitowej pacjentów z chorobą Crona34. W odpowiednich warunkach in vivo terapia bakteryjna może przynieść znaczące korzyści w leczeniu chorób zapalnych jelit, co zostało już wykazane w pouczającym 35.

flora jelitowa odgrywa ważną rolę w patofizjologii raka jelita grubego, jak szczegółowo opisano w rozdziale Burnsa i Rowlanda w tym suplemencie. Epidemiologiczny związek między dietą a rakiem jelita grubego jest rozpoznawany przez wiele lat, ale ponadto w ciągu ostatniej dekady pojawiły się dowody sugerujące, że flora jelitowa będzie kluczowym czynnikiem środowiskowym pod względem jej zdolności do wytwarzania substancji o potencjale rakotwórczym z marnotrawienia żywności. Ponadto zidentyfikowano niektóre bakterie, które hamują rozwój złośliwych guzów okrężnicy indukowanych eksperymentalnie przez chemiczne czynniki rakotwórcze. Nawet niektóre badania kliniczne na ochotnikach wykazały skuteczność szczepu bifidobakterii w zmniejszaniu aktywności enzymatycznej w kale, które są związane z wytwarzaniem czynników rakotwórczych 36. Dlatego stosowanie dobrych bakterii prawdopodobnie zajmie ważne miejsce w zapobieganiu rakowi okrężnicy, szczególnie w grupach osób z czynnikami ryzyka związanymi z rakiem okrężnicy (polipowatość, wywiad rodzinny itp.).

probiotyki i prebiotyki

liczne dowody naukowe wykazały, że niektóre szczepy bakteryjne mogą przynieść określone korzyści zdrowotne 37. W ten sposób wprowadzono nową koncepcję: probiotyki to żywe mikroorganizmy, które po spożyciu w wystarczających ilościach mają korzystny wpływ na zdrowie, zwiększając ich wartość czysto odżywczą38. Istnieje obszerna dokumentacja dotycząca wykorzystania wielu szczepów bakteryjnych do indukowania pozytywnych efektów w modelach zwierzęcych, co otwiera perspektywę zidentyfikowania ich zastosowania w promocji zdrowia ludzi. Inną koncepcją, która się pojawia, jest prebiotyk39. Prebiotyki są niestrawnymi składnikami żywności, które selektywnie promują wzrost i aktywność ograniczonej liczby gatunków bakterii. Charakterystyczne jest, że prebiotyki są niestrawnymi węglowodanami, które po przejściu przez jelito cienkie docierają do jelita grubego z niewielką lub żadną zmianą. Bakterie rodzimej flory, posiadające enzymy metaboliczne odpowiednie do spożycia tych węglowodanów, mają zdolność do selektywnego namnażania się dzięki specyficznemu wkładowi energetycznemu, jaki otrzymują z tych substratów. Koncepcja jest bardzo atrakcyjna i zidentyfikowano różne substancje, które przyczyniają się do proliferacji bakterii mlekowych lub bifidobakterii. Dr J. Krawiec szczegółowo bada możliwości tej koncepcji w innym artykule tego dodatku.

skuteczność probiotyków i prebiotyków w promowaniu konkretnych aspektów zdrowia ludzkiego powinna zostać wykazana w kontrolowanych badaniach. W przypadku probiotyków każde badanie opiera się na konkretnym szczepie bakteryjnym, a jego wyników nie należy ekstrapolować na inne szczepy. Ponadto w przypadku prebiotyków bardzo ważne jest, aby upewnić się, że sprzyjają rozwojowi gatunków bakterii uważanych za korzystne dla organizmu.

znaczna liczba badań klinicznych wykazała przydatność kilku probiotyków w zapobieganiu i leczeniu biegunki. Opublikowane prace dotyczą głównie biegunki rotawirusowej u dzieci, której można zapobiegać, a nawet leczyć probiotykami 40, 41, ale opublikowano również dane dotyczące ostrej biegunki wywołanej przez inne czynniki zakaźne. Różne kontrolowane badania kliniczne wykazały, że niektóre probiotyki mogą zapobiegać biegunce związanej ze stosowaniem antybiotyków42. Artykuł Tojo Sierra, Leisa Trabazo i Tojo Gonzaleza z tego numeru magazynu koncentruje się na tym temacie. Skuteczność żywych bakterii jogurtowych w leczeniu objawów przedmiotowych i podmiotowych towarzyszących nietolerancji laktozy43 jest również dobrze wykazana, co jest przedmiotem specjalnego wkładu w ten suplement Labayen i Martínez.

fakt, że ssaki hodowane w Warunkach wolnych od Herm mają podwyższony poziom cholesterolu we krwi obwodowej, sugeruje, że na metabolizm lipidów mogą wpływać zmiany flory. Dr Ros szczegółowo omówił te aspekty tego dodatku.

wnioski

Flora ma istotny wpływ na fizjologię i patologię osoby przyjmującej. Probiotyki i prebiotyki pozwalają poprawić równowagę ekologiczną flory, wzmacniając jej korzystne funkcje i kontrolując jej potencjalne szkodliwe skutki. W tym momencie jest to dziedzina, która wciąż wymaga wielu badań podstawowych i klinicznych, aby zweryfikować spójność szerokiego zakresu potencjalnych zastosowań, które są widoczne. Pojawienie się nowych technologii biologii molekularnej do mikrobiologicznego badania flory i postępy w naszej wiedzy na temat mechanizmów zaangażowanych w odporność jelit będą niewątpliwie kluczowe.

mikroflora lub mikroflora to zbiorowisko społeczności drobnoustrojów, które zamieszkują śluzowate powierzchnie ludzkiego gospodarza, zwane również gospodarzem. Każdy osobnik zawiera około 100 bilionów bakterii z około 400 charakterystycznych gatunków1, 2. Sok żołądkowy ma stosunkowo niską zawartość bakterii, około 1000 bakterii na mililitr, co wynika z kwasowości środowiska. Stężenie bakterii rośnie wzdłuż jelita cienkiego, od 104 bakterii…

mikroflora lub mikroflora to zbiorowisko społeczności drobnoustrojów, które zamieszkują śluzowate powierzchnie ludzkiego gospodarza, zwane również gospodarzem. Każdy osobnik zawiera około 100 bilionów bakterii z około 400 charakterystycznych gatunków1, 2. Sok żołądkowy ma stosunkowo niską zawartość bakterii, około 1000 bakterii na mililitr, co wynika z kwasowości środowiska. Stężenie bakterii rośnie wzdłuż jelita cienkiego, od 104 bakterii…

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.