Inimese mikrobioom: keha mikroobide ökosüsteem ja tervisemõju

Inimese mikrobioom (või inimese mikrobioota) on meis elavate mikroorganismide kogum. Nad elavad nahal, süljes ja suus, silmades ning soolestikus ja ülejäänud seedetraktis. Nende hulka kuuluvad bakterid, arheoidid, seened ja ainuraksed eukarüoodid ("algloomad"). Iga inimene kannab endas palju rohkem selliseid mikroobe kui on inimese kehas rakke. Inimkehas on umbes 100 triljonit rakku ja ainuüksi soolestikus on umbes kümme korda rohkem mikroorganisme.

Mikrobioom on "ökoloogiline kogukond kommensiaalsetest, sümbiootilistest ja patogeensetest mikroorganismidest, mis sõna otseses mõttes jagavad meie keha ruumi". Selle mõiste on algselt välja töötanud Joshua Lederberg. Ta pidas inimese kehas elavaid mikroorganisme tervise ja haiguste puhul oluliseks. Paljudes teadusartiklites eristatakse "mikrobioom" ja "mikrobioota", et kirjeldada vastavalt kas keskkonnaniššis elavate mikroorganismide kollektiivset genoomi või mikroorganisme endid. Esialgsete määratluste järgi on need mõisted siiski suures osas sünonüümid.

Mõned neist organismidest on inimestele kasulikud. Enamikul neist ei ole aga mingit teadaolevat mõju. Nad on lihtsalt sümbiondid: nad elavad koos meiega. Need, mis eeldatavasti esinevad, kuuluvad normaalsesse taimestikku. Normaalsetes tingimustes ei põhjusta nad haigusi, vaid võivad isegi meie tervisele kaasa aidata. 2009. aasta uuringutes küsiti, kas meie tervisele on kahjulik, kui me seda elustikku vähendame. Kindlasti on see nii soolestikufloora puhul.

Kuigi "floora" viitab pigem taimedele kui bakteritele, on termin "soolestiku floora" laialt levinud ja bioloogidele tuttav. "Biota" tähendab ökosüsteemi organismide kogumit. Bakterite ja muude mikroorganismide puhul on termin "mikrobioota" kõige parem, kuid kahtlemata kasutatakse sageli ka terminit "floora".

Kõnealused mikroobid on üldiselt mittepatogeensed (ei põhjusta haigusi, kui nad ei kasva ebanormaalselt); nad eksisteerivad harmooniliselt ja sümbiootiliselt oma peremeestega.

Teadlased on teada saanud, et suur osa inimkehas leiduvatest mikroobidest ei ole mitte bakterid, vaid väga vana ainuraksete organismide klass, mida nimetatakse arheoidideks. Nende hulka kuuluvad metaanogeenid, mis toodavad metaani ja võivad põhjustada kõhupuhitust.

Mikrobioomi põhifunktsioonid

• Seedeabi ja ainevahetus: mikrobid aitavad lagundada toitu (nt kiudaineid), tootavad lühikese ahelaga rasvhappeid nagu butüraat, mis on sooleseina rakkude kütuseks, ja osalevad energiabilansis.
• Vitamiinide tootmine: mõned soolebakterid sünteesivad vitamiine (nt vitamiin K ja osa B-vitamiine), mis täiendavad meie toitumist.
• Immuunsüsteemi areng ja kaitse: mikrobioom treenib immuunsüsteemi, hoiab ära haigustekitavate mikroorganismide ülekasvu ja aitab säilitada limaskesta barjääri.
• Keskkonna ja väljapoole suhtlus: nahal ja limaskestadel elavad mikroobid mõjutavad seda, kuidas meie keha reageerib keskkonnale, allergia- ja põletikumustritele.
• Soolestiku-ajutee (gut–brain axis): mikrobioom toodab ja mõjutab signaale (nt neurotransmittereid, põletikumediaatoreid), mis võivad mõjutada meeleolu, käitumust ja neuroloogiat.

Kuidas mikrobioom kujuneb ja muutub

Mikrobioom hakkab kujunema sünnihetkest alates. Sünniliik (loomulik vägikäik vs keisrilõige), rinnapiim või toidulisandid, varajane antibiootikumide kasutus ja keskkond mõjutavad algset kooslust. Lapsepõlve toitumine ja elustiil aitavad mikrobioomi stabiliseeruda, kuid kooslus muutub kogu elu jooksul—vananedes, haiguste ja ravimite (eriti antibiootikumide) mõjul.

Faktorid, mis mikrobioomi mõjutavad

• Toitumine: kiudainerikas, mitmekesine dieet soodustab mikroobide mitmekesisust; töödeldud ja kõrge suhkrusisaldusega toit vähendab seda.
• Antibiootikumid ja muud ravimid: võivad ajutiselt või püsivalt muuta kooslust ning vähendada mitmekesisust.
• Sünniviis ja imetamine: mõjutavad varajast kolonisatsiooni.
• Keskkond ja kontakt teiste inimestega või loomadega.
• Stress, une kvaliteet, alkohol ja suitsetamine.

Düsbioos ja haigustega seosed

Termin düsbioos kirjeldab mikrobioomi tasakaalu häiret. Düsbioosiga on seotud mitmed seisundid, kuid tuleb rõhutada—paljud seosed on korrelatiivsed ja põhjuslikud mehhanismid vajavad lisauuringuid. Näiteks on mikrobioomi muutused seostatud:

• Seedetrakti haigused: põletikuline soolehaigus (IBD), ärritunud soole sündroom (IBS) ja C. difficile infektsioon.
• Metaboolsed häired: ülekaalulisus ja diabeet võivad olla seotud mikrobioomi koosluse muutustega.
• Neuroloogilised ja psühhiaatrilised seisundid: depressioon, ärevus ja mõned neurodegeneratiivsed haigused on uurimises seostunud soolestiku ja aju vahelise suhtlusega.
• Süsteemsed põletikulised ja autoimmuunhaigused: allergiad, astma ja teatud autoimmuunhaigused võivad olla seotud mikrobioomi varajase eluperioodi kujunemisega.

Uurimismeetodid

Mikrobioomi uuritakse mitmete meetoditega:

• 16S rRNA järjestamine: võimaldab tuvastada bakteri taksonoomiat (keskkonna koosluse üldpilt).
• Shotgun metagenoomika: analüüsib kogu mikroobikommuniatsiooni DNA-d ja annab info liigisiseste geenide ning funktsioonide kohta.
• Metaboloomika ja proteoomika: uurivad mikroobide toodetud aineid ja valke, mis mõjutavad peremeest.
• Kultuuri- ja eksperimentaaluuringud: "culturomics" ja loomamudelid aitavad mõista põhjuslikke seoseid.

Ravi ja sekkumised

Mikrobioomi mõjutamise strateegiaid arendatakse aktiivselt. Mõned praktikas või uuringutes kasutatavad meetodid:

• Antibiootikumid: vajaliku infektsiooni ravis; aga võivad kahjustada kasulikke mikroobe ja põhjustada düsbioosi.
• Probiotikumid: elusate mikroorganismide toidulisandid, millel on mõnikord kasulik toime (efekt sõltub tüvest ja kliinilisest olukorrast).
• Prebiootikumid: toitained (nt teatud kiudained), mis toetavad kasulike mikroobide kasvu.
• Süttimine ja dieedimuutused: mitmekesine ja kiudainerikas dieet soodustab tervislikku mikrobioomi.
• Fekaalne mikrobiota transplantatsioon (FMT): efektiivne raske ja korduva Clostridioides difficile infektsiooni ravis ning uuritakse ka muude haiguste puhul.

Kuidas toetada tervislikku mikrobioomi

• Söö mitmekesiselt: rohkem puu- ja köögivilju, täisteratooteid ja lahjat valku; eelistatult vähem töödeldud toitu.
• Suurenda kiudainete tarbimist ja tarvitada fermenteeritud toiduaineid (nt jogurt, keefir, hapukapsas) kui need sulle sobivad.
• Kasuta antibiootikume ainult siis, kui need on arsti poolt vajalikud.
• Hoolitse une ja stressi eest — need mõjutavad mikrobioomi ning immuunsust.
• Konsulteeri tervishoiutöötajaga enne probiootikumide või teiste mikroobikommunatsiooni sekkumiste kasutamist krooniliste haiguste puhul.

Oluline meeles pidada

Kuigi teadusuuringud näitavad mikrobioomi olulist rolli tervises, on valdkond alles kiiresti arenev. Paljud seosed on kompleksed ja isikupõhised—sama toitumine või probiootikum ei pruugi kõigil inimestel sama tulemust anda. Tulevikus võib mikrobioomi analüüs ja sihitud sekkumised muutuda osa isikupärast meditsiinist, kuid praegu on parim lähenemine mitmekesine dieet, mõõdukas eluviis ja ettevaatlik ravimikasutus.

Küsimused ja vastused

K: Mis on inimese mikrobioom?

K: Kui palju on inimkehas rakke?

Küsimus: Mida lõi Joshua Lederberg?

K: Mis vahe on mõistetel "mikrobioom" ja "mikrobioota"?

K: Kas kõik mikroobid on inimestele kasulikud?

K: Mis on soolestiku taimestik?

K: Mis on metanogeenid?

Otsing