Mikrobiota. Påvirkningen av tarmbakterier på kroppen

• Intestinal mikrobiota - egenskaper
• Tarmmikrobiota - sammensetning i ulike perioder av livet
• Intestinal mikrobiota - påvirkning på kroppen

Tarmmikrobiotaen er alle mikroorganismene som lever i tykktarmen. Blant dem er de best anerkjente bakterier, hvorav det er over 1000 arter hos en sunn person. Sammensetningen og overfloden av mikrobiota er nært knyttet til helse, humør og hjernefunksjon. Finn ut hvordan tarmbakterier påvirker kroppen din.

Mikrobiotaer en gruppe mikroorganismer av ulike slag som lever i vertsorganismen og på overflaten.Mikrobiom betyr det samme som mikrobiota . Begge begrepene brukes om hverandre. Begrepet "mikroflora" er imidlertid forlatt, noe som antyder at mikroorganismene i vertens kropp er av planteopprinnelse.

Den menneskelige mikrobiota inkluderer ikke bare bakterier, men også virus, arkea og eukaryote organismer. Imidlertid har mangfoldet og rollen til bakterier vært best studert. Bakterier som lever i menneskekroppen har blitt identifisert takket være gensekvensering. Disse funnene gjorde det mulig å forstå forholdet mellom mikrobiomet og verten.

Intestinal mikrobiota - egenskaper

Tarmmikrobiomet er et av elementene i hele organismens mikrobiom, som er av stor betydning for homeostasen til menneskekroppen

Tarmbakteriene er de som finnes i tykktarmen.Et sunt voksent menneske som vanligvis huser mer enn 1000 bakterieartersom tilhører relativt få kjente bakterietyper. De anaerobe bakteriene av typene Bacteroidetes og Firmicutes er dominerende.

Variabilitet i tarmmikrobiotaen

Tarmmikrobiotaen er variabel - den er ikke den samme både hos forskjellige mennesker og hos samme person til forskjellige tider. Forskjellene mellom individer er veldig tydelige.

Det er kjent at det generelle mangfoldet av menneskets tarmmikrobiota endres gjennom livet. Den fortsetter å øke fra fødsel til rundt 12 år, forblir relativt stabil gjennom voksen alder og avtar deretter i senere år.

En studie fant at rundt 70 % av mikrobiotaen forblir uendret i løpet av et år uten antibiotikabehandling. Observasjoner har vist at noen arter sannsynligvis vil være stabile over flere tiår, om ikke for livet til et individ, som dokumentert ved identifisering av den samme bakteriearten blant familiemedlemmer, men ikke mellom individerikke relatert.

Dermed forblir noen bakterier de samme hos friske mennesker, og noen endrer seg gjennom livet. Eksterne faktorer endrer også mikrobiomet over tid. Disse inkluderer blant annet:

• infeksjoner,
• medisiner tatt,
• livsstil
• og diettendringer.

LifeLines Deep studie ved bruk av bakteriell genomsekvensering på mer enn 1000 mennesker fant ut at kosthold var en viktig modulator for variabilitet i tarmmikrobiom.

Grunner for å redusere mangfoldet i tarmmikrobiotaen

Tarmmikrobiomet er veldig rikt sammenlignet med andre deler av kroppen. Et stort mangfold av tarmmikrobiota er et trekk ved friske mennesker. Sykdomstilstander fører til utarming når det gjelder artsmangfold.

Mindre bakteriell mangfold ble observert hos personer med:

• inflammatorisk tarmsykdom,
• psoriasisartritt,
• diabetes type 1,
• atopi,
• cøliaki,
• fedme,
• med diabetes type 2
• og arteriell stivhet sammenlignet med friske mennesker

Sammenhengen mellom redusert mangfold og sykdom indikerer at det artsrike tarmøkosystemet er mer motstandsdyktig mot miljøpåvirkninger

Hovedtyper av tarmbakterier

Mangfold regnes som en god indikator på en "sunn tarm". De viktigste typene tarmbakterier når det gjelder overflod er:

• Firmicutes,
• Bacteroidetes,
• Actinobacteria,
• Proteobacteria,
• Verrucomicrobia
• og Fusobacteria.

Sammensetningen av tarmmikrobiomet endres naturlig med alderen. Det avhenger hovedsakelig av kostholdet

Både 2-3-åringer og voksne domineres av de samme bakteriene, noe som skyldes at barn rundt 3 år allerede spiser nøyaktig samme mat som voksne

Tarmmikrobiota - sammensetning i ulike perioder av livet

Levetid	Dominante tarmbakterier
Fødselsøyeblikk	Enterococcus, Staphylococcus
Første måned i livet	Bifidobacteriaceae
Sjette måned i livet	Clostridiacea, Ruminococcaceae, Lachnnospraceae
Første leveår	Bakterioder, Clostridium, Ruminococcum
Andre - tredje leveår	Firmicutes, Bacteroidetes
Voksentid	Firmicutes, Bacteroidetes

Intestinal mikrobiota - påvirkning på kroppen

Tarmmikrobiotaen påvirkerkroppens fysiologi i mange aspekter. Klassisk sett er dens rolle hovedsakelig sett i fordøyelsen av næringsstoffer som er ufordøyelige for enzymer i fordøyelsessystemet. Dette er imidlertid bare toppen av isfjellet. Endringer i sammensetningen av mikrobiomet (dysbiose) forekommer ved mange sykdommer

Det er imidlertid ofte uklart om det er endret mikrobiota som forårsaker sykdom eller om sykdommen påvirker sammensetningen av tarmbakterier. Hva er viktigheten av tarmbakterier for kroppen?

Mikrobiota og tarm-hjerne-aksen

Du kan ofte høre ordtaket om at tarmen er vår andre hjerne. Det er absolutt berettiget. I kroppen foregår toveis signalering mellom tarmmikrobiotaen, tarmen og hjernen. Det foregår via de nevrale banene som inkluderer sentral- og tarmnervesystemet og sirkulasjonssystemet

Signalering fra sirkulasjonssystemet innebærer:

• akse hypothalamus - hypofyse - binyrene,
• immunsystemregulatorer,
• hormoner,
• nevrotransmittere
• og bakterielle metabolitter som kortkjedede fettsyrer

Prekliniske studier har vist påvirkningen av tarmmikrofloraen på:

• nociseptive reflekser (reflekser som respons på vevskadelige stimuli),
• matinntak,
• emosjonell og sosial atferd,
• stressrespons
• og hjernens nevrokjemi

I studier på mus har det vist seg at mikrobiota er nødvendig for sosial utvikling av mus og er involvert i nevroutviklingsforstyrrelser, inkludert autismespekterforstyrrelser

Mus som mangler tarmmikrobiota har vist seg å ha en overdreven stressrespons sammenlignet med kontrolldyr. Disse musene viser også økt motorisk aktivitet og mindre alvorlig angstadferd sammenlignet med kontrollmus.

Derimot reduserte administrasjonen av probiotika L. rhamnosus (JB-1) til mus nivåene av kortikosteron utskilt under stress- og angstrelatert atferd.

Disse dataene understreker sterkt betydningen av mikrobiom-tarm-hjerne-aksen for normal nevrologisk utvikling og funksjon

Hvorfor påvirker mikrobiomet hjernen?

Tarmmikrobiomet produserer kortkjedede fettsyrer som påvirker integriteten til blod-hjerne-barrieren ved å øke produksjonen av tight junction-proteiner - claudin-5 og occludin

Tette forbindelser er forbindelser mellom to celler i kroppen (i dette tilfellet tarmepitelet) som lukker rommet mellom disse cellene, og gjør cellene veldig tette til hverandrevedlagt.

Disse proteinene er ordnet i strimler for å danne et forgrenet nettverk. De må vises på overflaten av begge tilstøtende cellene for å kunne kobles til hverandre.

Eksistensen av godt fungerende tette forbindelser mellom tarmepitelcellene, og dermed den økte integriteten til blod-hjerne-barrieren, begrenser penetrasjonen av uønskede metabolitter mellom cellene inn i det ekstracellulære rommet.

Når integriteten til epitelceller er svekket, kommer skadelige stoffer fra den intercellulære væsken inn i blodet og deretter hjernen. Dette fenomenet påvirker hjernens funksjon, kognisjon og humør negativt

Mikrobiomets innflytelse på psyken

Forskning gir bevis på attarmmikrobiota kan modulere stressresponsen og også bidra til angst, depresjon og kognisjon.

Tallrike placebokontrollerte studier viser at inntak av probiotiske bakterier forårsaker betydelige endringer i hjerneaktiviteten, vurdert ved funksjonell magnetisk resonansavbildning, konsentrasjon, emosjon og sensasjonsbehandling.

En rekke eksperimenter har vist en gunstig effekt av å ta probiotika på humøret til mennesker med psykiske problemer, en tendens til tristhet og vonde tanker, angst og depresjon

Mange mennesker med alkoholavhengighet viser endringer i tarmens permeabilitet og tarmmikrobiomet. Økt tarmpermeabilitet hos disse personene var signifikant assosiert med høyere skåre for depresjon, angst og trang etter 3 ukers abstinens.

Intestinal mikrobiota og fordøyelse

Tarmmikrobiotaen er en integrert del av vertens fordøyelse og ernæring og kan produsere næringsstoffer fra substrater som ellers er ufordøyelige for verten.

Tarmbakterier bryter ned fiber, noen proteiner, sakkarider og polyfenoler. Mikrobene frigjør kortkjedede fettsyrer fra ufordøyelig fiber i fordøyelsen, som er en viktig energikilde for tarmslimhinnen og er avgjørende for å modulere immunresponsen og dannelsen av svulster i tarmen

Intestinal mikrobiota og immunitet

Interaksjonene mellom mikrobiotaen og vertens immunsystem er mange og komplekse. Immunsystemets rolle er å lære å gjenkjenne kommensale ("gode") og patogene (patogene) bakterier

I sin tur er mikrobiota en integrert del av opplæringen av immunsystemet til å fungere ordentlig.

Mikrobiota påvirker immunhomeostase i og utenfor tarmen. Deltar bl.a. i differensiering av systemregulatoriske T-cellerimmun. Disse mekanismene er av stor betydning for patogenesen og behandlingen av inflammatoriske sykdommer

Rollen til kommensale bakterier

Kommensale bakterier og probiotika kan fremme integriteten til tarmbarrierer. Takket være dette har sykdomsfremkallende bakterier og deres metabolitter en mye lavere sjanse for å trenge inn i sirkulasjonssystemet

Kommensale bakterier bidrar til å styrke immuniteten på tarmnivå hovedsakelig ved å forhindre invasjon av patogene bakterier og støtte utviklingen av vertens immunsystem

Gode tarmbakterier hindrer koloniseringen av patogene bakterier ved å konkurrere med dem om næringsstoffer og festesteder på overflaten av tykktarmsslimhinnen.

Kommensale bakterier forhindrer også invasjon av patogene bakterier ved å senke tarmens pH gjennom produksjon av laktat og kortkjedede fettsyrer (SCFA). En annen måte er å produsere metabolitter som hemmer vekst eller dreper potensielt patogene bakterier.

Selv om mekanismene som mikrobiomet interagerer med immunsystemet med ikke er grundig undersøkt, er det kjent med sikkerhet at et sunt mikrobiom positivt påvirker immuniteten både som en biologisk barriere og ved å forme ervervet immunitet

Tarmmikrobiota og fedme

Tarmmikrobiotaen kan spille en rolle i utviklingen av fedme. De fleste studier av overvektige og overvektige viser dysbiose, som er preget av mindre mangfold i mikrobiomet. Et eksempel kan være forskningen som er utført:

• Mus med ubebodd fordøyelseskanal som er transplantert med fekale mikrober fra overvektige mennesker, går mer opp i vekt enn mus som mottar mikrober fra friske mennesker.
• En stor studie av tvillinger i Storbritannia fant at en type Christensenella var sjelden hos overvektige mennesker, og at når den ble administrert til mus fri for deres egen mikrobiota, forhindret den vektøkning. Tilstedeværelsen av Christensenella i mage-tarmkanalen, så vel som Akkermansia, har vært assosiert med lavere akkumulering av fett i de indre organene i bukhulen

Det meste av beviset som støtter avhandlingen om mikrobiotas rolle i fedme kommer fra studier på mus. Det er imidlertid også observert at vektøkning hos mennesker over 10 år er assosiert med lavt mikrobiota-mangfold, og dette forholdet forverres av lavt kostfiberforbruk

Dysbiose av tarmmikrobiota fremmer sannsynligvis diett-indusert fedme og metabolske komplikasjoner gjennom en rekke mekanismer, inkludert:

• immunitetsdysregulering,
• endret energiregulering,
• endret tarmhormonregulering
• og pro-inflammatoriske mekanismer forårsaket av lipopolysakkarid endotoksiner, krysser tarmbarrieren og går inn i portalsirkulasjonen

Økende fettsyreoksidasjon og energif.webporbruk samt reduksjon av fettsyresyntese reduserer tendensen til fedme

Akkermansia muciniphila, Bacteroides acidifaciens, Lactobacillus gasseri og kortkjedede fettsyrer har vist seg å øke fettsyreoksidasjonen i fettvevet.

Andre mikrobiommekanismer som favoriserer vektkontroll er:

• adipocyttdifferensiering,
• økende muskel termogenese,
• forbedre uttrykket av gener relatert til fettsyreoksidasjon,
• demping av uttrykket av gener som er ansvarlige for syntesen av fett i kroppen

Litteraturen oppsummerer at en ubalanse i tarmmikrobiota og mangel på visse typer bakterier fremmer større vektøkning med samme diett.

Tarmmikrobiota og tykktarmskreft

Forskning har vist at tarmmikrobiotaen kan påvirke risikoen og progresjonen av tykktarmskreft ved å modulere mekanismer som betennelse og DNA-skade, og ved å produsere metabolitter involvert i tumorprogresjon eller undertrykkelse.

Dysbiose av tarmmikrobiota er observert hos pasienter med tykktarmskreft, med en reduksjon i antall kommensale bakteriearter (butyratproduserende bakterier) og en berikelse av skadelige bakteriepopulasjoner (pro-inflammatoriske opportunistiske patogener).

Kolorektal kreft er preget av endret produksjon av bakterielle metabolitter som er direkte involvert i metabolismen av kreftceller, inkludert kortkjedede fettsyrer og polyaminer. Nye bevis tyder på at kosthold har en betydelig innflytelse på risikoen for å utvikle denne kreften.

Inntak av fiberrik mat og kosttilskudd med flerumettede fettsyrer, polyfenoler og probiotika som er kjent for å regulere tarmmikrobiotaen, kan ikke bare være en potensiell mekanisme for å redusere risikoen for tykktarmskreft.

Det kan også forbedre responsen på kreftbehandling når det brukes i tillegg til konvensjonell behandling av tykktarmskreft.

Tarmmikrobiota og tarmsykdommer

Tarmdysbiose og redusert mikrobiom-mangfold finnes regelmessig hos personer med inflammatorisk tarmsykdom.Uttømming av mikrobiotaen hos noen bakterier og tap av deres beskyttende funksjoner kan ha en betydelig innvirkning på sykdomsforløpet

Mange av de bakterielle beskyttende funksjonene forbundet med IBD skyldes deres evne til å fermentere kostfiber og produsere kortkjedede fettsyrer.

Tarmbetennelse reduserer antall arter av kommensale bakterier og skaper betingelser for vekst av patogene bakterier. Disse er i sin tur i stand til å øke multiplikasjonen og forverre tilstanden til de syke.

Patogene bakterier som potensielt spiller den største rollen i IBD er:

• Escherichia og Shigella,
• samt Fusobacterium-arter.

Store endringer i mikrobiomet observeres hos pasienter, både når det gjelder antall arter og deres forhold til hverandre

Tarmmikrobiota og sirkulasjonssystemet

Mikrobiomet kan ha både positive og negative effekter på kardiovaskulær helse. Den gunstige effekten er knyttet til reguleringen av lipidprofilen - øke nivået av "gode" HDL-kolesterol og senke nivået av triglyserider i blodet. Å ta probiotika, hovedsakelig laktobaciller, er kjent for å bidra til å senke kolesterolnivået

På den annen side fører bakteriell dysbiose og et overskudd av sykdomsfremkallende bakterier til produksjon av trimetylamin N-oksid (TMAO), som fremmer dannelsen av aterosklerotisk plakk i blodårene og kan føre til hjerteinfarkt og hjerneslag.

TMAO produseres av metabolismen av kolin og L-karnitin, som er typiske komponenter i en diett som inneholder animalsk protein og spiller viktige funksjoner i kroppen. Det er ikke kjent nøyaktig hvilke komponenter i mikrobiomet som er ansvarlige for økt produksjon av TMAO og økt risiko for hjertesykdom

Noen kilder postulerer at det kan være:

• Cytomegalovirus,
• Helicobacter,
• Klamydia
• og C. pneumoniae.

Studier har vist at hos personer med en betydelig høyere andel Prevotella-bakterier i mikrobiomet, var det et problem med forhøyede TMAO-nivåer. Samtidig var konsentrasjonen av dette oksidet normal hos personer med en høy prosentandel av Bacteroides

Intestinal mikrobiota og diabetes

Vitenskapelig forskning bekrefter rollen til tarmmikrobiomet i metabolske sykdommer, inkludert diabetes type 2.

Det er tydelig fra dyrestudier at mikrobiomet er involvert i metabolismen av glukose. Basert på 42 observasjonsstudier på mennesker er det foreslått bakterier hvis tilstedeværelse i mikrobiomet fremmer forekomsten av diabetes type 2.

Dette er bakterier av følgende typer:

• Ruminococcus,
• Fusobacterium
• og Blautia.

Bakterietypene som reduserer sannsynligheten for type 2-diabetes er:

• Bifidobacterium,
• Bacteroides,
• Faecalibacterium,
• Akkermansia
• og Roseburia.

Lactobacillus tilhører også bakteriene som er nyttige ved diabetes, men resultatene av forskning angående dem er ikke så klare.

Type 2 diabetes er assosiert med forhøyede nivåer av inflammatoriske cytokiner, kjemokiner og inflammatoriske proteiner. Mens noen tarmmikrober og deres metabolitter fremmer lavgradig betennelse, stimulerer andre antiinflammatoriske cytokiner og kjemokiner.

Bakterier assosiert med lavere risiko for type 2-diabetes kan bidra til økt ekspresjon av antiinflammatoriske cytokiner som beskytter mot insulinresistens og gjenoppretter insulinfølsomheten

Andre funksjoner knyttet til type 2 diabetes er lavgradig betennelse og økt tarmpermeabilitet. Det er vist at de indikerte tarmbakteriene reduserer produksjonen av pro-inflammatoriske forbindelser og styrker tette forbindelser mellom tarmepitelceller. På denne måten reduserer de risikoen for å utvikle diabetes type 2.

Tarmmikrobiotaen er assosiert med diabetes type 2 gjennom dens effekter på glukosehomeostase og insulinresistens i viktige metabolske organer, som:

• lever,
• muskler
• og fett.

Mikrobiota og dens produkter kan modulere intestinale hormoner og enzymer, og redusere insulinresistens og forbedre glukosetoleransen

Tarmbakterier som anses gunstige i forebygging av diabetes type 2 kan blant annet :

• øke glykogensyntesen og redusere ekspresjonen av gener relatert til glukoneogenese i leveren,
• forbedre glukosetransporter-4 (GLUT4) translokasjon og insulinstimulert glukoseopptak,
• øke uttrykket av GLUT-4 i musklene, som kan ha antidiabetiske effekter,
• reduser ekspresjonen av hepatisk flavinmonooksygenase 3 (Fmo3), et nøkkelenzym i xenobiotisk metabolisme, hvis reduserte sekresjon forhindrer utviklingen av hyperglykemi og hyperlipidemi hos insulinresistente mus,
• regulerer ekspresjonen av gener assosiert med hyperglykemi,
• øke adiponektinnivået i fett, og dermed forbedre insulinfølsomheten

• Mikrobiom - hva er det og hva er dets funksjoner?
• Hvordan ta vare på mikrobiomet under antibiotikabehandling?
• Mikrobiota og immunitet
• Dysbakteriose -årsaker, symptomer, behandling