Микробиота: Проект «Микробиом человека» от NIH — PMC

Микробиота человека: мир микроорганизмов как «скрытый орган» и его влияние на здоровье

Введение: Определение концепции микробиоты и её историческое развитие

Человеческое тело лучше понимать не как единый организм, а как многоклеточное существо, живущее в сложной , построенной с миллионами микроорганизмов. Эта микроскопическая совокупность, содержащая примерно в десять раз больше генов, чем человеческий геном, и глубоко влияющая на наше здоровье своими биохимическими процессами, называется . Термин «микробиота» обозначает совокупность всех микроорганизмов, обитающих в определённой среде, тогда как совокупность генетического материала этих организмов выражается понятием .

Исторически взаимоотношения микроскопической жизни с человеком можно проследить с XVII века, когда Антони ван Левенгук наблюдал живые организмы непосредственно из собственной полости рта; однако систематическое и геномное исследование микробиоты началось лишь тридцать лет назад. Переломным моментом в этой области стало развитие технологий . Благодаря, в частности, ампликонному секвенированию гена 16S рРНК и метагеномным подходам, стала возможной идентификация многочисленных видов бактерий, которые невозможно вырастить в культуре.

Американский Национальный институт здоровья (NIH) (Human Microbiome Project – HMP) сыграл критическую роль в институционализации данной области исследований. Основные цели проекта можно свести к следующему: характеризовать микробиом человека, отбирая пробы из множества участков тела у не менее чем 250 «здоровых» добровольцев; выявлять взаимосвязи между изменениями микробиоты и состоянием здоровья/болезни; а также предоставить научное сообщество стандартизированный источник данных. Этот проект является доказательством того, что исследования микробиоты вышли за рамки отдельных лабораторных работ и превратились в .

Микробиота: механизмы формирования состава и биоразнообразия

Дифференциация экосистем почвы, кишечника и кожи

Человеческий микробиом представляет собой совокупность экосистем, которые заметно различаются в зависимости от участков тела. Поскольку каждый участок обладает характерными физико-химическими условиями (уровень кислорода, уровень pH, доступность питательных веществ), под действием отборного давления здесь формируются уникальные популяции.

• Микробиом кишечника:FirmicutesBacteroidetes
• Микробиом полости рта:
• Микробиом кожи:

Основные механизмы взаимодействия микробиоты с организмом хозяина

Влияние микроорганизмов на наше здоровье не случайно — оно осуществляется через определённые :

1. Метаболический синтез и выработка энергии:жирные кислоты короткоцепочечного состава

2. Синтез витаминов:

3. Устойчивость к колонизации (colonization resistance):

4. Обучение иммунной системы:

Связь здоровья и болезни: клинические и отраслевые аспекты

Метаболические заболевания и воспалительные процессы

Микробиотное дисбаланс, состояние, называемое , характеризуется снижением разнообразия или смещением состава. Исследования связывают дисбиоз с такими хроническими состояниями, как ожирение, сахарный диабет 2 типа, воспалительные заболевания кишечника (ВЗК) и метаболический синдром. Однако большинство этих исследований остаются на уровне , и для установления причинно-следственной связи необходимы лонгитудинальные экспериментальные дизайны.

Микробиом-мозг: взаимодействие оси кишечник-мозг

Одним из самых динамичных направлений исследований последних лет является двухсторонний путь коммуникации между микробиомом кишечника и центральной нервной системой. обеспечивает работу этой оси через активацию нейрогормональных путей системными воспалительными маркерами и бактериальными метаболитами. Взаимосвязи между профилями микробиома и такими состояниями, как депрессия, тревожные расстройства и нейродегенеративные заболевания, активно изучаются; однако следует подчеркнуть, что уровень доказательной базы для клинического применения всё ещё находится на ранней стадии.

Методы терапевтического воздействия

Модуляция микробиома привлекает всё больше внимания в современной медицине:

• Пробиотики:
• Пребиотики:
• Перенос фекального микробиома (FMT):Метод, используемый с высокой степенью успеха при инфекциях Clostridioides difficile

Для большинства этих терапевтических средств необходимо завершение стандартизированных контролируемых клинических исследований, поскольку индивидуальные профили микробиома затрудняют прогнозирование персонализированных ответов.

Академическая оценка и список литературы

Исследования человеческого микробиома представляют собой одно из важнейших достижений, трансформирующих парадигму биомедицинской науки. Расширяя понятие «личности» организма, они переосмысливают его как — целостную систему «клетка-микроорганизм», генетически, эволюционно и метаболически взаимосвязанную, выходящую за пределы лишь генетического материала.

Вместе с тем с точки зрения научной строгости следует учитывать несколько моментов. Во-первых, большинство полученных данных носят корреляционный характер, а установление причинно-следственной связи представляет сложность; во-вторых, индивидуальная вариабельность профилей микробиома ограничивает возможность применения стандартизированных терапевтических подходов; в-третьих, существует риск чрезмерной интерпретации научных результатов при продвижении коммерческих пробиотических продуктов.

Список литературы:

1. Консорциум Проекта микробиома человека. (2012). Структура, функция и разнообразие здорового микробиома человека. , 486(7402), 207–214.
2. Программа NIH по биомедицинским исследованиям — Проект микробиома человека: официальные определения и цели. Национальные институты здравоохранения (NIH). Бетесда, Мэриленд.
3. Turnbaugh PJ, Ley R, Mahowald MA, Magrini V, Mardis ER, Gordon JI. (2006). Микробиом, связанный с ожирением, обладающий повышенной способностью к извлечению энергии. , 444(7122), 1022–1025.
4. Отправитель Р, Фукхс С, Мило Р. (2016). Пересмотренные оценки числа клеток человека и в организме. , 14(12):e2004427.

Перспективы исследований в этой области должны быть направлены на расширение продольных дизайнов исследований, установление причинно-следственных связей и тестирование клинической валидности персонализированных подходов к медицине, основанных на микробиоме микробиома.

Примечание источника: Данная работа была обновлена и оформлена в академическом формате на основе архивных данных, доступных по адресу https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2792171.