Den mänskliga mikrobiomet är helheten av alla mikrober som bebor människokroppen [1] , inklusive områden som hud, bröstkörtlar, könsorgan, lungor, slemhinnor, kroppsvätskor, gallvägar och mag-tarmkanalen .
Den mänskliga mikrobiomen inkluderar bakterier , archaea , svampar , protister och virus [2] . I sammanhanget av genomik används termen "mänsklig mikrobiom" ibland för att hänvisa till de kollektiva genomen av inhemska mikroorganismer; [3] Emellertid har termen mänskligt metagenom samma betydelse.
Den första uppskattningen av antalet mikroorganismer som bor i människor tyder på att antalet mikrobiella celler är tio gånger större än antalet mänskliga celler, men senare uppskattningar har minskat detta förhållande till 3:1 eller till och med ungefär samma antal. [4] [5] [6] [7] En del av mikroorganismerna i människokroppen är kommensala , det vill säga de samexisterar utan att orsaka skada på människor; andra har mutalistiska (ömsesidigt fördelaktiga) relationer med sina mästare. [3] [8] Omvänt kan vissa icke- patogena mikroorganismer skada människokroppen genom metaboliter som de producerar, såsom trimetylamin , som människokroppen omvandlar till trimetylamin-N-oxid via det oxiderande FMO3 - komplexet . [9] [10] Vissa mikroorganismer utför ett antal mycket viktiga uppgifter som är kända för att vara fördelaktiga för den mänskliga värden, men rollen för de flesta av dem är inte väl förstått. En normal mikrobiota anses ibland vara en som bör vara närvarande under normala omständigheter utan att orsaka sjukdom. [3]
För analysen av den mänskliga mikrobiotan genomfördes Human Microbiome-projektet , som löste ett antal problem som sekvensering och analys av det mänskliga mikrobiota-genomet, med fokus på mikrobiotan som lever i huden, munnen, näsan, matsmältningskanalen och slidan. [3] Han nådde en milstolpe 2012 när han publicerade sina första resultat. [elva]
Även om termer som flora eller mikroflora ofta används i litteraturen, är detta i tekniska termer en felaktig benämning, eftersom grundordet flora syftar på växter, medan termen biota syftar på helheten av organismer i ett visst ekosystem. Den mer lämpliga termen mikrobiota används för närvarande , även om dess användning inte har överskuggat den etablerade användningen och erkännandet av flora i relation till bakterier och andra mikroorganismer. Båda termerna används i olika litteratur. [åtta]
Från och med 2014 har det ofta rapporterats i olika källor att antalet mikrobiella celler i människokroppen är cirka 10 gånger större än antalet mänskliga celler. Denna siffra är baserad på uppskattningar att den mänskliga mikrobiomet innehåller cirka 100 biljoner bakterieceller och 10 biljoner av en vuxens egna celler. [4] År 2014 publicerade American Academy of Microbiology en FAQ som lyfter fram att antalet mikrobiella celler och antalet mänskliga celler är ungefärliga. De noterade också att nya studier har gett en ny uppskattning av det mänskliga cellantalet på cirka 37,2 biljoner, vilket betyder att förhållandet mellan mikrobiella och mänskliga celler i den ursprungliga uppskattningen av 100 biljoner bakterieceller är korrekt, närmare 3:1. [ 4] [5 ] Under 2016 gjordes en ny uppskattning av en annan vetenskaplig grupp, som visar att förhållandet är ungefär 1:1 [7] [6]
Problemet med mikrobiomdefinition är relaterat till identifieringen av medlemmar av det mikrobiella samhället, vilket inkluderar bakterier, eukaryoter och virus. [12] DNA används huvudsakligen för att identifiera dessa samhällen, även om RNA, proteiner och metaboliter också är kända för att användas. [12] [13] DNA-baserade mikrobiomstudier kan vanligtvis tillskrivas nyare metagenomiska studier med användning av hagelgevärssekvenseringsmetoden . Denna metod är ett helt metagenomiskt tillvägagångssätt som också kan användas för att studera olika samhällens funktionella potential. [12] Ett av problemen som finns i forskningen om det mänskliga mikrobiomet är att mänskligt DNA inte är inblandat i forskningen. [fjorton]
En av huvudfrågorna, förutom att bara analysera det mänskliga mikrobiomet, är om det finns ett gemensamt "skelett" eller om det finns en gemensam grupp av mikroorganismer som främjar artmångfalden hos människor. [15] [16] Om ett sådant skelett existerar, skulle det vara möjligt att identifiera nya sjukdomar beroende på förändringen i artsammansättningen, vilket är ett av målen för Human Microbiome Project. Den mänskliga mikrobiomet (tarmmikrobiomet) är känt för att vara mycket varierande och unikt för alla människor, vilket också observerades i testgrupper av möss. [åtta]
Den 13 juni 2012 gjorde NIH- chefen Francis Collins ett uttalande om vikten av Human Microbiome Project (HMP). [11] Tillkännagivandet åtföljdes av en serie vetenskapliga artiklar publicerade i Nature [17] [18] och Public Library of Science (PLoS) samma dag. Genom att analysera mikrobiomkartan över friska individer med hjälp av genomsekvenseringstekniker skapade forskarna en referensdatabas för normala variationer i mikrobiella samhällen. Mer än 5 000 biologiska prover samlades in från 242 friska frivilliga, tagna från olika delar av kroppen. Som ett resultat gjordes en analys av en persons fullständiga DNA och mikrobiotan som bebor honom. Sådana data skulle kunna tolkas genom att identifiera gener för bakteriellt ribosomalt RNA, 16S rRNA . Forskare har identifierat att mer än 10 000 arter av mikroorganismer utgör ett komplext ekosystem hos människor, vilket identifierar 81-99% av släktena i ett sådant ekosystem.
Det är ofta inte möjligt att odla en stor variation av bakterier , arkéer eller virus i en laboratoriemiljö. Lösningen på problemet är införandet av sekvenseringsteknologier som används inom metagenomikteknik . Analysen av den fullständiga bilden av funktion och karakteriseringen av specifika mikrobiella stammar har stor potential för upptäckter inom terapi och diagnos av hälsotillstånd. [19]
Den största utmaningen är att samla in tillräckligt med mikrobiellt DNA för analys samtidigt som provets renhet bibehålls; av denna anledning används olika anrikningsmetoder. I synnerhet är DNA-extraktionsmetoden ett universellt verktyg när man arbetar med varje bakteriestam , där det är viktigt att isolera stabila regioner av genomet som inte är mottagliga för snabb lysering . Mekanisk destruktion är i allmänhet att föredra framför kemisk destruktion. [19]
De mest använda plattformarna för sekvensering av reaktioner är Illumina , Ion Torrent , Oxford Nanopore MinION och Pacific Bioscience Sequel. Det finns ingen indikation på rätt mängd prov som ska användas. [19]
Montering av metagenometÄven om tillvägagångssättet används aktivt, finns det vissa svårigheter som måste övervinnas. Täckningen beror på mängden av varje genom i dess speciella samhälle; genom med låg förekomst kan fragmenteras om sekvenseringsdjupet är otillräckligt (används för att undvika luckor). Lyckligtvis finns det assemblers som gör det lättare att hitta korrelationer för metagenomet, för om hundratals stammar är närvarande bör sekvenseringsdjupet maximeras. [19]
contig binningDet är inte känt på förhand vilket genom varje contig härstammar från , och inte heller antalet genom som finns i provet. Huvudmålet med detta steg är att dela upp contigs i olika typer. De underliggande metoderna för att utföra denna analys kan vara övervakade (t.ex. databaser med kända sekvenser) eller oövervakade (direktsökning efter kontiggrupper i insamlad data). Båda metoderna kräver dock ett mått för att bestämma likhetspoängen mellan en viss contig och gruppen den ska placeras i, och en algoritm för att transformera likheten i gruppfördelningen. [19]
Analys av resultaten efter bearbetningEtt antal statistiska analyser som ANOVA bör utföras för att bekräfta resultaten. Sådana tester kan utvärdera och bestämma graden av skillnad mellan olika grupper. Om testerna är kopplade till grafiska verktyg kan resultaten enkelt tolkas för enklare presentation och förståelse. [19]
När det resulterande metagenomet har satts ihop i rätt sekvens kan mikrobiomets funktionella potential erhållas. Det finns ett antal problem med att beräkna sådana system, eftersom metagenomsammansättningssystem är av lägre kvalitet på grund av komplexiteten hos sådana system, och många gener kan vara ofullständiga eller fragmenterade. Efter genidentifieringssteget kan data användas för att utföra funktionell annotering genom multipel anpassning av målgener med ortologdatabaser. [tjugo]
Detta är en teknik där primrar används för att rikta in sig på en specifik genetisk region för att upprätta en fylogenetisk serie . Den genetiska domänen kännetecknas av en mycket variabel region som kan ge en detaljerad identifiering. Tillsammans med detta finns det också konserverade regioner som fungerar som bindningsställen för primrar som används i PCR . Den huvudsakliga genen som karaktäriserar bakterier och archaea är 16S rRNA -genen, medan svampidentifiering är baserad på Internal Transcribed Spacer (ITS). Denna metod är snabb och tillräcklig för att få en klassificering av det mikrobiella samhället. Metoden är också lämplig för kontaminerat DNA (kontamination från värden). Primeraffinitet varierar mellan alla DNA-sekvenser, vilket kan leda till bias under amplifieringsreaktionen. Därför kan optimering av primerval bidra till att minska sådana fel, givet full kunskap om de mikroorganismer som finns i provet och deras relativa förekomst. [21]
Genmarköranalys kan bero på valet av primer; i denna typ av analys är det önskvärt att utföra inom ett väl validerat protokoll (till exempel det som används i Earth Microbiome Project ). Det första steget i denna analys är att ta bort sekvensfel. Många sekvenseringsplattformar är mycket tillförlitliga, men mycket av den uppenbara sekvensdiversiteten beror fortfarande på fel i sekvenseringsprocessen. För att minska antalet dessa fel kan du använda kombinationen av sekvenser till en Operational Taxonomic Unit (OTU), som redan används i nästa steg. Men den här metoden kasserar SNP när de slås samman till en OTU. Ett annat tillvägagångssätt är baserat på oligotypning , som inkluderar specifik information om 16s rRNA-sekvensering för att detektera små nukleotidvariationer och särskilja närbesläktade distinkta taxa. Dessa metoder ger som utdata en tabell över DNA-sekvenser och antalet olika sekvenser per prov. [21]
Ett annat viktigt steg i analysen är tilldelningen av ett taxonomiskt namn till mikrobiella sekvenser. Detta görs med hjälp av maskininlärningsmetoder som uppnår en noggrannhet på släktnivå på cirka 80 %. Andra populära analyspaket ger stöd för taxonomisk klassificering med hjälp av exakta matchningar mot referensdatabaser och bör ge mer specificitet men ha sämre känslighet. [21]
Många metoder baserade på fylogenetiska antaganden använder 16Sp RNA- gener för archaea och bakterier och 18SRNA- gener för eukaryota celler. Fylogenetiska jämförande metoder är baserade på jämförelse av många karaktärer i mikroorganismer; principen är denna: ju närmare de är släkt, desto mer har de gemensamt. Vanligtvis används dessa metoder med fylogenetiska generaliserade minsta kvadrater eller andra statistiska analyser för att få mer meningsfulla resultat. Detta görs vanligtvis genom PICRUST- applikationen med hjälp av befintliga databaser. [22]
Fylogenetisk avståndsmedvetenhet utförs vanligtvis med UniFrac eller liknande verktyg som Sorezen-index eller Rao-index för att kvantifiera skillnader mellan olika samhällen. Alla dessa metoder påverkas negativt av horisontell genöverföring (HGT) eftersom det kan introducera fel och leda till korrelationer mellan avlägsna arter. Det finns olika sätt att minska den negativa effekten av HGT: att använda flera gener eller beräkningsverktyg för att uppskatta sannolikheten för förmodade HGT-händelser.
Bakterier och svampar bebor huden och slemhinnorna i olika delar av kroppen. Deras roll är dock en del av att bygga en normal, hälsosam mänsklig fysiologi, om mikrobiella populationer faller utanför sitt typiska intervall (ofta på grund av ett nedsatt immunsystem), eller om mikrober koloniserar (till exempel på grund av dålig hygien eller skada) områden av kroppen, vanligtvis okoloniserad eller steril (t.ex. blod eller nedre luftvägarna eller bukhålan) kan det leda till allvarlig sjukdom (som orsakar respektive bakteriemi/sepsis, lunginflammation och bukhinneinflammation). [23]
Resultaten av arbetet med Human Microbiome-projektet visade att människor innehåller tusentals arter av bakterier med sina egna egenskaper i olika delar av kroppen. Områden som huden och slidan har mindre artdiversitet än munnen och tarmarna, där mångfalden är extremt stor. Dessutom har bakterier av samma art som finns i munhålan flera undertyper som lever på olika ställen i munhålan. [24] [25]
Det har uppskattats att de 500 till 1 000 arterna av bakterier som lever i människans tarm tillhör flera grupper: Firmicutes och Bacteroidetes dominerar , men Proteobacteria , Verrumicrobia , Actinobacteria , Fusobacteria och Cyanobacteria förekommer också . [26]
Ett antal bakterier, som Actinomyces viscosus och A. naeslundii , lever i munnen och är en del av ett klibbigt ämne som kallas plack . Om de inte tas bort under borstningen stelnar hela massan och bildar tandsten . Vissa bakterier utsöndrar en rad syror som löser upp tandemaljen och orsakar karies .
Slidans mikroflora består huvudsakligen av olika arter av laktobaciller . Man trodde länge att den vanligaste av dessa arter var Lactobacillus acidophilus , men det visades senare att L. iners faktiskt var den vanligaste , följt av L. crispatus . Andra laktobaciller som finns i slidan är L. jensenii , L. delbruekii och L. gasseri . Störningar i slidans mikroflora kan leda till infektioner som bakteriell vaginos eller candidiasis .
Archaea finns i människans tarm, men i mycket mindre antal än bakterier . [27] Den dominerande gruppen är metanogener , i synnerhet Methanobrevibacter smithii och Methanosphaera stadtmanae . [28] Emellertid har endast cirka 50 % av människorna lätt detekterbara varianter av dessa arkéer. [29]
Från och med 2007 har inga tydliga exempel på patogener hittats [30] [31] trots att ett samband har föreslagits mellan förekomsten av vissa metanogener och parodontit . [32]
Svampar, i synnerhet jäst , finns i människans tarm. [33] [34] [35] [36] De mest studerade stammarna av Candida beror på deras förmåga att bli patogena vid immunbrist , eller till och med orsaka störningar hos en frisk värd. [34] [35] [36] Vissa svampar koloniserar huden, [33] såsom stammar av Malassezia , där de konsumerar oljor som produceras från talgkörtlarna . [37] [38]
Virus, särskilt bakteriella virus ( bakteriofager ), bebor olika områden av kroppen inklusive huden, [39] tarmar, [40] lungorna, [41] munhålan. [42] Virus har kopplats till flera sjukdomar. Virus speglar komplexiteten i relationer med bakteriesamhällen. [43] [44] [45]
En studie av 20 hudfläckar på var och en av tio friska individer avslöjade 205 identifierade släkten i 19 bakteriefylor, där majoriteten av bakterierna tillhörde fyra phyla: Actinobacteria (51,8%), Firmicutes (24,4%), Proteobacteria (16,5%) och Bacteroidetes (6,3 %). [46] På frisk mänsklig hud finns ett stort antal svampsläkten med vissa förändringar i områden av kroppen; under patologiska tillstånd tenderar dock vissa släkten att dominera det drabbade området (till exempel vid atopisk dermatit dominerar Malassezia ). [33]
Huden fungerar som en barriär för att förhindra penetrering av patogena mikrober, som är deras permanenta eller tillfälliga livsmiljö. Typerna av inhemska mikroorganismer skiljer sig åt beroende på typen av hud på människokroppen. De flesta mikrober finns på hudens ytceller eller föredrar att binda till körtlar (talg- eller svettkörtlar) eftersom de förser mikroberna med vatten, aminosyror, fettsyror och andra näringsämnen. [3]
Litet antal svampar och bakterier finns vanligtvis i bindhinnan [33] [47] inklusive grampositiva kocker ( Stafylokocker och Streptococcus ), gramnegativa stavar och kocker ( Haemophilus och Neisseria ) [47] och svampar ( Candida , Aspergillus ) . och Penicillium [33] Tårar innehåller baktericider som lysozym , så att det är svårt för mikroorganismer att överleva och kolonisera epitelytor .
Den mänskliga mikrobiomet uppträder vid födseln och beror på hur barnet föddes. [48] Att till exempel få barn med kejsarsnitt introducerar mer patogen mikroflora som Escherichia coli och Staphylococcus och ökar tiden för utveckling av icke-patogen, nyttig mikrobiota avsevärt. [49] Spädbarn som föds vaginalt har en normal, icke-patogen nyttig mikrobiota som liknar moderns sammansättning. [femtio]
Förhållandet mellan tarmmikrobiotan och människokroppen är inte bara kommensalt (ofarlig samexistens) utan snarare ett mutualistiskt (ömsesidigt fördelaktigt). [3] Vissa mikroorganismer i tarmen hjälper värden att omvandla olika kostfibrer till kortkedjiga fettsyror , såsom ättiksyra eller smörsyra , som sedan absorberas av människokroppen. [8] [51] Tarmbakterier spelar en viktig roll i syntesen av vitamin B och vitamin K , och metaboliserar även gallsyror , steroler och främlingsfientliga läkemedel . [3] [51] Som ett resultat av metaboliska cykler producerar bakterier substanser som liknar hormoner , och uppenbarligen fungerar mikrobiotan som en endokrin körtel . [51] Dysreglering av tarmmikrobiotan har korrelerats med en mängd olika inflammatoriska och autoimmuna tillstånd. [8] [52]
Sammansättningen av en persons tarmflora förändras över tiden när kosten förändras och även när den allmänna hälsan förändras. [8] [52] En systematisk genomgång av 15 randomiserade kontrollerade studier på människor sedan juli 2016 fann att några kommersiellt tillgängliga stammar av probiotiska bakterier från släktena Bifidobacterium och Lactobacillus ( B. longum , B. breve , B. infantis , L. helveticus , L. rhamnosus , L. plantarum och L. casei ) när de tas oralt i dagliga doser av 10 9 -10 10 kolonibildande enheter (CFU) under 1-2 månader, har terapeutiska effekter (det vill säga förbättra beteenderesultat) i vissa störningar i centrala nervsystemet - inklusive ångest , depression , autismspektrumstörningar och tvångssyndrom - och förbättrar vissa aspekter av minnet . [53] Men förändringar i mikrobiomet kan också orsaka skadliga hälsotillstånd. I arbetet av Musso et al., visade sig tarmmikrobiotan hos överviktiga individer ha fler Firmicutes och färre Bacteroidetes än friska individer. [54] En annan studie av Gordon et al bekräftade att det är sammansättningen av mikrobiotan som orsakar fetma, och inte vice versa. Detta gjordes genom att transplantera tarmmikrobiotan från överviktiga möss, eller möss på en speciell diet, till kontrollmöss som saknade mikrobiom. De fann att möss transplanterade med tarmmikrobiota från överviktiga möss hade signifikant högre fettnivåer när de fick samma diet än möss transplanterade med mikrobiomet från dietade djur. [55]
Det verkar som om det finns en mikrobiota i det genitourinära systemet [56] [57] vilket är oväntat på grund av bristen på resultat när det analyseras med klassiska laboratoriemikrobiologiska odlingsmetoder för att upptäcka urinvägsinfektion ; . [58] Klassiska odlingsmetoder upptäcker inte många typer av bakterier och andra mikroorganismer . [58] Men baserat på sekvenseringsmetoder har mikroorganismidentifiering utförts för att avgöra om det finns skillnader i mikrobiotan mellan friska individer och de med urinvägsproblem. [56] [57]
Den vaginala mikrobiotan inkluderar organismer som spelar en viktig roll för att skydda mot infektion och upprätthålla vaginal hälsa. [59] De vanligaste mikroorganismerna som finns hos premenopausala kvinnor tillhör släktet Lactobacillus , som hämmar tillväxten av patogena organismer genom att producera väteperoxid och mjölksyra. [60] [59] [61] Sammansättningen av mikrobiotan är starkt beroende av skedet av menstruationscykeln . [3] [62] Ett samband har fastställts mellan samlag, antibiotikaanvändning och förlust av laktobaciller hos kvinnor. [61] Dessutom har studier visat att samlag med kondom verkar förändra nivån av laktobaciller och öka nivån av E. coli i slidan. [61] Alla förändringar som inträffar i den friska vaginalmikrobiotan kan indikera utvecklingen av olika infektioner, inklusive candidiasis eller bakteriell vaginos . [33] [60] [36]
Tills nyligen ansågs moderkakan vara steril, men flera icke-patogena bakterier har identifierats i moderkakavävnaden. [63] [64] [65]
Fram till nyligen ansågs det kvinnliga övre reproduktionsorganet vara en steril miljö. En mängd olika mikroorganismer lever i livmodern hos friska, asymptomatiska kvinnor i reproduktiv ålder. Livmoderns mikrobiomet skiljer sig väsentligt från mikrobiomet i slidan och mag-tarmkanalen. [66]
Munhålan ger de nödvändiga förutsättningarna för tillväxt av mikroorganismer, inklusive vatten, näringsämnen och en lämplig temperatur. [3] Anaeroba bakterier i munhålan inkluderar: Actinomyces , Arachnia , Bacteroides , Bifidobacterium , Eubacterium , Fusobacterium , Lactobacillus , Leptotrichia , Peptococcus , Peptostreptokocker , Propionibacterium , Selenomella bacterium , Treponomella . [67] Svampsläkten inkluderar bland annat: Candida , Cladosporium , Aspergillus , Fusarium , Glomus , Alternaria , Penicillium och Cryptococcus . [33]
Bakterier ackumuleras i både hårda och mjuka vävnader i munhålan, i en biofilm , vilket gör att de kan fästa. Som ett resultat får de skydd från miljöfaktorer och antimikrobiella medel. [68] Saliv spelar en nyckelroll för att upprätthålla förhållanden för biofilmtillväxt och bakteriell rekolonisering genom att tillföra näringsämnen och reglera temperaturen. Det kontrollerar också tillväxten av mikroorganismer genom att tvätta bort en del av biofilmen. [69] [70]
Bakterier i munnen har utvecklat mekanismer för att känna av sin miljö och undvika att göra förändringar i värden. Men det mycket effektiva medfödda mänskliga försvarssystemet kontrollerar ständigt bakteriell kolonisering och förhindrar bakteriell invasion av lokala vävnader. Det finns en dynamisk balans mellan plackbakterier och kroppens medfödda försvarssystem. [71]
En hälsosam balans är en slags symbios, när mikrober från munhålan begränsar tillväxten och vidhäftningen av patogener, och människokroppen ger förutsättningar för deras tillväxt och utveckling. [72] [68] Att förändra en persons liv, inklusive hans immunsystem, näring, omvandling av artsammansättningen, rubbar denna balans från ömsesidigt fördelaktigt till parasitisk. [68] Diabetes mellitus och hjärt-kärlsjukdom har visat sig vara associerade med munhälsa. [72]
Regelbunden munhygien är den viktigaste metoden för att förhindra utvecklingen av olika sjukdomar. [72] Rengöring av munnen minskar överväxten av potentiella patogena bakterier. [70] Det kan dock hända att korrekt munhygien inte räcker, eftersom det är ett komplext system där immunsvar, genetik och artsammansättning måste beaktas. [70] Antibiotika kan användas för att bekämpa infektioner, men är kanske inte effektiva mot biofilmer. [70]
Precis som med munhålan har de övre och nedre andningsorganen mekaniska medel för att avlägsna bakterier. Bägareceller producerar sekret som fångar mikrober och för dem ut ur andningssystemet genom kontinuerligt rörliga cilierade epitelceller. Tillsammans med detta uppnås den bakteriedödande effekten av innehållet av lysozym i slemmet. [3] Lungmikrobiotan tillhör 9 släkten: Prevotella , Sphingomonas , Pseudomonas , Acinetobacter , Fusobacterium , Megasphaera , Veillonella , Staphylococcus och Streptococcus . Man tror att vissa av dessa "normala" bakterier kan orsaka mycket allvarliga sjukdomar, särskilt hos personer med nedsatt immunförsvar. Bakterier inkluderar: Streptococcus pyogenes , Haemophilus influenzae , Streptococcus pneumoniae , Neisseria meningitidis och taphylococcus aureus . Svampsläkten som utgör lungmykobiomet inkluderar Candida , Malassezia , Neosartorya , Saccharomyces , Aspergillus och andra. [33]
En ovanlig fördelning av bakterie- och svampsläkten i luftvägarna ses hos personer med cystisk fibros . [33] [73] Deras bakteriemiljö innehåller ofta antibiotikaresistenta och långsamt växande bakterier, och frekvensen av dessa patogener varierar med åldern. [73]
Man tror traditionellt att gallvägarna vanligtvis är sterila, och närvaron av mikroorganismer i gallan är en markör för den patologiska processen. Detta antagande stöddes av misslyckandet med att isolera bakteriestammar från den normala gallgången. 2013 visades det att den normala mikrobiotan i gallvägarna är ett separat funktionellt lager som skyddar gallvägarna från kolonisering av exogena mikroorganismer.
Metagenomiska och epidemiologiska studier visar en viktig roll för den mänskliga mikrobiomet för att förebygga ett brett spektrum av sjukdomar, från typ 2-diabetes, fetma, inflammatorisk tarmsjukdom till Parkinsons sjukdom och till och med psykiatriska sjukdomar som depression. [74] Det symbiotiska förhållandet mellan tarmmikrobiotan och olika bakterier kan påverka människans immunsvar. [75] Vissa studier tyder på att mikrobiomkorrigerande behandling kan vara effektiv vid behandling av diabetes [76] .
Även om cancer är en blandning av genetiska sjukdomar och miljöfaktorer, är mikrober involverade i 20 % av cancerfallen. [77] Vissa faktorer vid tjocktarmscancer visar att det finns en miljon gånger fler bakterier i tjocktarmen än i tunntarmen , och cirka 12 gånger fler cancerformer i tjocktarmen än i tunntarmen, vilket möjligen etablerar en patogen roll. mikrobiota i rektal cancer , [78] Mikrobiell analys kan användas som ett prognostiskt verktyg vid utvärdering av kolorektal cancer. [78]
Mikrobiotan kan påverka karcinogenesen på tre huvudsakliga sätt: (i) genom att förändra balansen mellan tumörcellsproliferation och död, (ii) genom att reglera immunsystemets funktion och (iii) genom att påverka metabolismen genom att ändra smältbarheten av intagna livsmedel och läkemedel. [78] Tumörer som utvecklas på olika platser involverar vanligtvis mikrobiotan. Mikrober på dessa platser anpassar sig bättre baserat på minskat syreinnehåll eller en källa till ytterligare näring. Minskad populationer av specifika mikrober eller inducerad oxidativ stress kan öka risken för cancer. [77] [78] Av de 1030 kända mikroberna har 10 identifierats som cancerframkallande av International Agency for Research on Cancer . [77] [78] Bakterier kan utsöndra proteiner eller andra faktorer som direkt styr mänsklig cellproliferation, vilket kan förbättra eller försvaga värdens immunsystem, inklusive orsaka akut eller kronisk inflammation.
En obalans mellan värden och mikrobiotan minskar resistensen mot malignitet, vilket kan orsaka inflammation och cancer. Efter att ha övervunnit skyddsbarriärer inducerar mikrober pro-inflammatoriska eller immunsuppressiva program på olika sätt. [77] Till exempel verkar cancerassocierade mikrober aktivera NF-κΒ-signalering i tumörmikromiljön. Andra receptorer såsom Nod-liknande receptorer kan spela en roll för att förmedla kolorektal cancer. [77] På liknande sätt verkar Helicobacter pylori a öka risken för magcancer på grund av dess kroniska inflammatoriska respons i magen. [78]
Inflammatorisk tarmsjukdom inkluderar ulcerös kolit och Crohns sjukdom. Dessa sjukdomar åtföljs av en sammansättningsstörning i tarmmikrobiotan (även känd som dysbios ) och visar sig som en minskning av mikrobiell mångfald i tarmen. [79] [80] Dysbios har visat sig korrelera med värdgendefekter som förändrar det medfödda immunsvaret hos människor. [79]
Utvecklingen av HIV- sjukdom påverkar förändringen i tarmens mikrobiota. Viruset stör integriteten hos epitelbarriären genom att påverka täta korsningar . Dessa störningar leder till utvecklingen av inflammation hos personer med hiv. [81]
Den vaginala mikrobiotan spelar en roll vid HIV-överföring. Det finns en ökad risk att få sjukdomen om en kvinna har bakteriell vaginos . En minskning av smittsamhet observeras dock med en ökning av nivån av vaginal Lactobacillus , vilket bidrar till utvecklingen av ett antiinflammatoriskt tillstånd. [81]
Preliminär forskning tyder på att omedelbara förändringar i en persons mikrobiom kan inträffa när de flyttar till ett annat land. [82] [83] Man fann att minskningen av arternas mångfald var signifikant högre hos personer med fetma och barn till emigranter. [82] [83]
För närvarande implementeras kommersiella lösningar för analys av det mänskliga mikrobiomet runt om i världen. Bioteknikföretag tillhandahåller tjänster för testning och analys av mikrobiota, särskilt tarmfloran, och ger näringsrådgivning. Så från och med 2012 dök den första kommersiella produkten från företaget uBiome [84] upp (finns inte för närvarande) och vidareutvecklingen av riktningen av sådana företag som Viome [85] , BIOHM [86] , Thryve [87] , iBIOM [88] , inklusive inhemsk Atlas [89] och andra.
Nyligen arbete visar ett möjligt beroende av förändringar i mikrobiotan hos en frisk person efter infektion med SARS-CoV-2-viruset. [90] Patienter med COVID-19 visade signifikanta förändringar i mikrobiotan jämfört med kontroller, kännetecknad av anrikning av opportunistiska patogener och utarmning av nyttiga bakterier under sjukdom. Baslinjeförekomsten av Coprobacillus, Clostridium ramosum och Clostridium hathewayi korrelerade med svårighetsgraden av covid-19, medan en omvänd korrelation observerades mellan förekomsten av Faecalibacterium prausnitzii (antiinflammatoriska bakterier) och sjukdomens svårighetsgrad. [91]
Ordböcker och uppslagsverk |
---|