Мікробіота: Проєкт «Гуманний мікробіом» NIH — PMC

Мікробіота людини: світ міроорганізмів як «прихований орган» і його вплив на здоров’я

Вступ: Визначення концепції мікробіоти та її історичний розвиток

Коли людське тіло розглядати не як єдиний організм, а як багатоклітинну істоту, що існує всередині складної , утвореної мільйонами мікроорганізмів, його функціонування зрозуміти значно простіше. Ця міроскопічна спільнота містить приблизно в десять разів більше генів, ніж людський геном, і глибоко впливає на наше здоров’я завдяки своїй біохімічній активності, тому її називають . Термін «мікробіота» позначає всі популяції мікроорганізмів, що перебувають у певному середовищі; водночас сукупність генетичного матеріалу цих організмів виражається поняттям .

Історично взаємозв’язок мікроскопічного життя з людиною можна відстежувати ще з XVII століття, коли Антоні ван Левенгук спостерігав за живими організмами безпосередньо зі свого рота; однак систематичне та геномне дослідження мікробіоти відраховується останні тридцять років. Переломним моментом у цій галузі став розвиток технологій . Завдяки зокрема ампліконному секвенуванню гена 16S рРНК та метагеномним підходам стало можливим ідентифікація навіть численних видів бактерій, які не піддаються культивуванню.

Американський Національний інститут здоров’я (NIH) (Human Microbiome Project – HMP) відіграв критичну роль у інституціоналізації цього дослідницького напрямку. Основну мету проєкту можна узагальнити так: характеризувати мікробіом людини, беручи зразки з багатьох ділянок тіла щонайменше у 250 «здорових» волонтерів; виявляти зв’язки між змінами мікробіому та станом здоров’я/хворобою та забезпечувати наукову спільноту стандартизованим джерелом даних. Цей проєкт є доказом того, що дослідження мікробіому вийшли за межі окремих лабораторних студій і перетворилися на .

Мікробіота: механізми формування складу та біорізноманіття

Диференціація екосистем ґрунту, кишківника та шкіри

Людський мікробіом являє собою сукупність екосистем, які суттєво відрізняються залежно від ділянки тіла. Кожна ділянка характеризується власними фізико-хімічними умовами (рівень кисню, pH, доступність поживних речовин), тому під впливом селективного відбору тут формуються унікальні популяції.

• Мікробіом кишківника:FirmicutesBacteroidetes
• Мікробіота порожнини рота:
• Мікробіом шкіри:

Основні механізми взаємодії мікріобіоти з організмом

Вплив мікробіоті на наше здоров’я не є випадковим — він здійснюється через чітко визначені :

1. Метаболічний синтез та виробництво енергії:жирні кислоти короткого ланцюга

2. Синтез вітамінів:

3. Стійкість до колонізації (colonization resistance):

4. Навчання імунної системи:

Зв’язок здоров’я та хвороби: клінічні та галузеві аспекти

Метаболічні захворювання та запальні процеси

Мікробіотний дисбаланс, який характеризується — зменшенням різноманіття або зсувом у складі мікробіоти, призводить до розвитку цього стану. Дослідження пов’язують дисбіоз з такими хронічними станами, як ожиріння, діабет 2 типу, запальні захворювання кишківника (ІЗК) та метаболічний синдром. Проте більшість цих досліджень залишаються на рівні , а для встановлення причинно-наслідкових зв’язків необхідні лонгітудинальні експериментальні дизайни.

Мікробіом-Брейн Ефект (Gut-Brain Axis)

Одним із найдинамічніших напрямків досліджень останніх років є двосторонній шлях комунікації між кишковим мікробіомом і центральною нервовою системою. забезпечує функціонування цієї осі через активацію нейрогормональних шляхів системним запальними маркерами та бактеріальними метаболітами. Взаємозв’язки між мікробіомними профілями та депресією, тривожними розладами та нейродегенеративними захворюваннями активно досліджуються; однак варто наголосити, що рівень доказовості для клінічного застосування все ще є ранньою стадією.

Методи терапевтичного втручання

Мікронасиченість модуляції в сучасній медицині привертає все більше уваги:

• Пробіотики:
• Пріобіотики:
• Фекальний мікробний трансплантаційний метод (ФМТ):високоефективний метод лікування інфекцій Clostridioides difficile

Для більшості цих терапічних засобів необхідно завершити стандартизовані контрольовані клінічні дослідження, оскільки індивідуальні мікробні профіли ускладнюють прогноз персоналізованих відповідей.

Академічна оцінка та список літератури

Дослідження мікробіому людини представляють собою один із найважливіших прогресів, що трансформують парадигму біомедичної науки. Розширюючи поняття «якості» організму, вони переосмислюють його як цілісний (сукупність клітин і міроорганізмів), генетично, еволюційно та метаболічно взаємозв’язаний за межами лише генетичного матеріалу.

Разом із тим, з точки зору академічної доброчесності, варто врахувати кілька аспектів: по-перше, більшість результатів мають кореляційний характер, а встановлення причинно-наслідкових зв’язків є складним; по-друге, індивідуальна змінність мікробіотових профілів обмежує застосування стандартизованих терапевтичних підходів; по-третє, існує ризик надмірного інтерпретування наукових результатів у рекламі комерційних пробіотичних продуктів.

Список літератури:

1. Консорціум Проєкту мікріому людини. (2012). Структура, функції та різноманіття здорового мікріому людини. , 486(7402), 207–214.
2. Програма NIH з дорожньої карти біомедичних досліджень — Проект мікробіому людини: офіційні визначення та цілі. Національні інститути здоров’я (NIH). Бетесда, Меріленд.
3. Turnbaugh PJ, Ley R, Mahowald MA, Magrini V, Mardis ER, Gordon JI. (2006). Микробіом, асоційований з ожирінням, зі збільшеною здатністю до видобутку енергії. , 444(7122), 1022–1025.
4. Пересувач R, Фухс S, Міло R. (2016). Оновлені оцінки кількості клітин людини й клітин у тілі. , 14(12):e2004427.

Дослідження в цій галузі мають бути спрямовані на збільшення кількості лонгітудинальних дослідницьких дизайнів, встановлення причинно-наслідкових зв’язків та тестування клінічної валідності підходів до персоналізованої медицини, заснованих на мікробіомі.

Примітка перекладача: Ця робота була оновлена та зібрана в академічному форматі на основі архівних даних, доступних за адресою https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2792171.