İnsanda kvintillyon mikroblar bizim mahiyyətimizi müəyyən edir

2024 Müəllif: Seth Attwood | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-16 15:57

Alimlər insan orqanizmində yaşayan mikrobları nə qədər çox tədqiq etsələr, bu qırıntıların xarici görünüşümüzə, davranışımıza, hətta düşüncə və hiss tərzimizə güclü təsiri haqqında daha çox öyrənirlər.

Ağciyərlərdə və bağırsaqlarda, dəri və göz bəbəklərində yaşayan viruslar, bakteriyalar, birhüceyrəli göbələklər və digər orqanizmlər həqiqətən bizim sağlamlığımızdan və rifahımızdan asılıdırmı? Özümüzdə və özümüzdə daşıdığımız mikroskopik canlıların bir çox cəhətdən bizim mahiyyətimizi müəyyən etdiyinə inanmaq çox qəribə deyilmi?

Mikrobiomun təsiri - bu mini zooparkın adı belədir - inkişafın ilkin mərhələlərində artıq əsas ola bilər.

Nəticələri keçən il dərc edilən araşdırmalardan biri göstərir ki, hətta körpənin xasiyyəti kimi zahirən fitri keyfiyyət onun bağırsaqlarındakı bakteriyaların əksəriyyətinin eyni cinsə aid olub-olmamasından asılı ola bilər: bifidobakteriyalar nə qədər çox olarsa, uşaq da bir o qədər şən olur..

Anna-Katariina Aatsinki və Finlandiyanın Turku Universitetindəki həmkarlarının gəldiyi nəticələr 301 körpənin nəcis nümunələrinin təhlilinə əsaslanır. İki ayda daha çox bifidobakteriyaya sahib olan uşaqlar, altı ayda tədqiqatçıların müəyyən etdiyi kimi, "müsbət emosiyalar" göstərmə ehtimalı daha yüksək idi.

Mikrobiomun tədqiqi nisbətən yaxınlarda - əslində, cəmi 15 il əvvəl başladı. Bu o deməkdir ki, bu günə qədər aparılan tədqiqatların əksəriyyəti ilkin və təvazökar olub, yalnız onlarla siçan və ya insanı əhatə edib. Alimlər mikrobiomun vəziyyəti ilə müxtəlif xəstəliklər arasında müəyyən əlaqə tapdılar, lakin hələ də insanın sıx məskunlaşdığı "daxili aləminin" xüsusi sakinləri ilə onun sağlamlığı arasında aydın səbəb-nəticə əlaqəsini müəyyən edə bilməyiblər.

Hətta bu sakinlərin sayı heyrətamizdir: bu gün adi bir gəncin bədənində təxminən 38 kvintilyon (1012) mikrob yaşadığına inanılır - bu, hətta onların öz insan hüceyrələrindən də çoxdur. Bunu - öz sərvətimizdən necə istifadə edəcəyimizi başa düşməyi öyrənsək, qarşımızda füsunkar perspektivlər açılacaqdır.

Optimistlərin fikrincə, yaxın gələcəkdə insana sağlam mikrob komplekslərinin prebiyotiklər (faydalı bakteriyaların çoxalda biləcəyi substrat rolunu oynayan birləşmələr), probiotiklər (bu bakteriyaların özləri) və ya nəcis şəklində yeridilməsi adi hala çevriləcək. transplantasiya (donorlardan zəngin bağırsaq mikrobiomunun transplantasiyası) - özünü sağlam hiss etməsi üçün.

İnsanlar mikrobiom dedikdə, ilk növbədə, mikroorqanizmlərimizin 90 faizini təşkil edən mədə-bağırsaq traktının sakinlərini nəzərdə tuturlar. Bununla belə, digər orqanlar həyatla doludur: mikroblar bədənin xarici aləmlə təmasda olan hər hansı bir hissəsini doldurur: gözlər, qulaqlar, burun, ağız, anus, genitouriya sistemi. Bundan əlavə, mikroblar hər hansı bir dəri parçasında, xüsusən qoltuqlarda, perineumda, ayaq barmaqlarının arasında və göbəkdə olur.

Və həqiqətən heyrətamiz olan budur: bizim hər birimizin başqa heç kimdə olmayan unikal mikrob dəsti var. Bu gün Kaliforniya Universitetinin (San Dieqo) Mikrobiom İnnovasiyaları Mərkəzindən Rob Naytın sözlərinə görə, artıq mikrobiomlarda eyni növ dəstinə malik iki insanın olma ehtimalının sıfıra yaxınlaşdığını iddia etmək olar. Nayt dedi ki, mikrobiomun unikallığı məhkəmə tibbdə istifadə edilə bilər. “Obyektə toxunan hər kəs insanın dərisində qalan mikrobiom “barmaq izi” ilə izlənilir” deyə izah edir. Nə vaxtsa, dəlil axtaran müstəntiqlər bu gün barmaq izləri üçün etdikləri kimi dəridə yaşayan mikrobların nümunələrini toplamağa başlayacaqlar.

Bu yazıda mikrobiomu tədqiq edən elm adamlarının etdiyi əhəmiyyətli kəşflərdən bəzilərini və onun körpəlikdən qocalığa qədər bizə necə təsir etdiyini paylaşacağıq.

Körpəlik

Ana bətnində olan döl praktiki olaraq sterildir. Doğum kanalını sıxaraq saysız-hesabsız bakteriya ilə qarşılaşır. Normal doğuş zamanı körpə vajinada yaşayan mikroblar tərəfindən "yuyulur"; əlavə olaraq ananın bağırsaq bakteriyaları da üzərinə düşür. Bu mikroblar dərhal öz bağırsaqlarında məskunlaşmağa başlayır, inkişaf etməkdə olan immunitet sistemi ilə bir növ ünsiyyətə girir. Beləliklə, artıq mövcudluğunun ən erkən mərhələlərində mikrobioma immunitet sistemini gələcəkdə düzgün işləməyə hazırlayır.

Körpə qeysəriyyə əməliyyatı ilə doğulubsa, ananın bakteriyaları ilə heç bir əlaqə yoxdur və digər mikroorqanizmlər onun bağırsaqlarını koloniyalaşdırır - ananın dərisindən və ana südündən, tibb bacısının əlindən, hətta xəstəxana kətanından. Belə bir yad mikrobiom insanın bütün gələcək həyatını çətinləşdirə bilər.

2018-ci ildə Lüksemburq Universitetinin Sistem Tibb Mərkəzindən Paul Wilms təbii yolla doğulan 13 körpə və cərrahi yolla doğulan 18 körpə üzərində apardığı araşdırmanın nəticələrini dərc etdi. Wilms və həmkarları yeni doğulmuş körpələrin və onların analarının nəcisini, həmçinin doğuş zamanı olan qadınların vaginal çubuqlarını təhlil etdilər. "Qeysəriyyə" lipopolisakkaridlər istehsal edən və bununla da immunitet sisteminin inkişafını stimullaşdıran xeyli az bakteriyaya sahib idi. Doğuşdan sonra ən azı beş gün ərzində belə mikroblar azdır - bu, Wilmsa görə, toxunulmazlıq üçün uzunmüddətli nəticələrə səbəb olmaq üçün kifayətdir.

Bir müddət sonra, adətən birinci doğum gününə qədər, hər iki qrupdakı uşaqların mikrobiomları oxşarlıqlar əldə edir. Bununla belə, Vilmsin fikrincə, həyatın ilk günlərində müşahidə olunan fərq, qeysəriyyə əməliyyatı ilə doğulan körpələrin orqanizmində ilkin immunizasiyanın keçməməsi deməkdir ki, bu zaman immun hüceyrələr xarici təsirlərə düzgün reaksiya verməyi öyrənirlər. Bu, yəqin ki, bu uşaqlarda allergiya, iltihab və piylənmə də daxil olmaqla immunitet sisteminin işləməsi ilə bağlı müxtəlif problemlərin daha çox inkişaf etmə ehtimalını izah edir. Vilmsin fikrincə, gələcəkdə bəlkə də “qeysəriyyəçilərə” həzm sistemini faydalı mikroblarla doldurmaq üçün ana bakteriyalarının ştammları əsasında yaradılmış probiotiklər veriləcək.

Uşaqlıq

Qida allergiyası o qədər geniş yayılıb ki, bəzi məktəblərdə uşaqların evdən qəbul edə biləcəyi qidalara məhdudiyyətlər qoyulub (məsələn, onlara fıstıq barları və ya mürəbbəli sendviçlər gətirmək qadağandır) belə ki, bəzi sinif yoldaşlarında allergiya yaranmasın.reaksiya. ABŞ-da 5,6 milyon uşaq qida allergiyasından əziyyət çəkir, yəni hər sinifdə ən azı iki-üç belə uşaq var.

Allergiyanın yayılmasına səbəb ola biləcək müxtəlif səbəblər, o cümlədən qeysəriyyə əməliyyatı ilə doğulan körpələrin sayının artması və bizi qoruyan bakteriyaları məhv edə bilən antibiotiklərin həddindən artıq istifadəsi göstərilir. Ketrin Naqler və onun Çikaqo Universitetindəki həmkarları uşaqlar arasında qida allergiyasının yayılmasının onların mikrobiomunun tərkibi ilə bağlı olub-olmadığını yoxlamaq qərarına gəliblər. Keçən il onlar yarısı inək südünə allergiyası olan səkkiz altı aylıq uşaqları əhatə edən tədqiqatın nəticələrini dərc etdilər. Məlum oldu ki, iki qrupun nümayəndələrinin mikrobiomları tamamilə fərqlidir: sağlam körpələrin bağırsaqlarında onların yaşında düzgün inkişaf edən uşaqlar üçün xarakterik olan bakteriyalar, inək xəstəliyindən əziyyət çəkənlərdə isə böyüklər üçün daha xarakterik olan bakteriyalar aşkar edilmişdir. süd allergiyası.

Allergik uşaqlarda, Naglerin dediyinə görə, uşaqlıq mikrobiomundan yetkinliyə adətən yavaş keçid "anormal sürətlə baş verir".

Nagler və onun həmkarları qeysəriyyə əməliyyatı ilə doğulan və steril şəraitdə böyüdülən, yəni mikroblardan tamamilə təmizlənmiş siçanlara “özlərinin” körpələrinin bağırsaq bakteriyalarını nəql etdilər (nəcis transplantasiyasından istifadə etməklə). Məlum olub ki, yalnız sağlam körpələrdən köçürülən siçanlar inək südünə allergik reaksiya göstərməyib. Digərləri, donorları kimi, allergiyaya meyllidirlər.

Sonrakı tədqiqatlar göstərdi ki, birinci qrup siçanların qorunmasında əsas rolu, görünür, yalnız uşaqlarda tapılan bir növ bakteriya oynamışdır: Clostridia qrupundan olan Anaerostipes caccae. Clostridia həmçinin fıstıq allergiyasının qarşısını alır, Nagler və onun həmkarları bir araşdırmada tapdılar.

Çikaqoda yerləşən ClostraBio əczaçılıq startapının prezidenti və həmtəsisçisi Naqler laboratoriya siçanlarında, daha sonra isə allergik insanlarda Anaerostipes kakasının terapevtik potensialını sınaqdan keçirməyə ümid edir. Birinci vəzifə bağırsaqlarda faydalı bakteriyaların bir dəstəsinin düşə biləcəyi yer tapmaq idi. Naqler deyir ki, hətta qeyri-sağlam mikrobiomda da bütün boşluqlar artıq doldurulmuşdur; Clostridia'nın yeni bir yerdə kök salması üçün əvvəlki sakinləri qovmaq lazımdır. Buna görə də, ClostraBio mikrobiomda müəyyən bir yeri təmizləyən bir dərman yaratdı. Naqler və onun həmkarları onu siçanlara “reçete edir”, sonra isə onlara bir neçə növ Clostridia, həmçinin mikrobların çoxalmasına kömək edən qida lifi yeridirlər. Nagler yaxın iki il ərzində Clostridia-nın insanlarda klinik sınaqlarına başlamağa və nəticədə qida allergiyası olan uşaqlar üçün bir dərman yaratmağa ümid edir.

Bağırsaq mikrobları uşaqlarda I tip diabet də daxil olmaqla digər xəstəliklərlə də əlaqələndirilə bilər. Avstraliyada alimlər qohumları şəkərli diabetdən əziyyət çəkən 93 uşaqdan nəcis nümunələrini təhlil edərək müəyyən ediblər ki, onların sonradan bu xəstəliyi inkişaf etdirənlərin nəcislərində enterovirus A səviyyəsi artıb. Lakin eksperimentatorlardan biri, Meilmanovskayadan U. Ian Lipkin Kolumbiya Universitetinin İctimai Sağlamlıq Məktəbi, həmkarlarını müəyyən xəstəliklərin səbəblərinin yalnız mikrobiomdakı fərqliliklərdən qaynaqlandığı qənaətinə gəlməyə qarşı xəbərdarlıq edir. "Əmin bildiyimiz tək şey, müəyyən mikrobların müəyyən xəstəliklərlə əlaqəli olmasıdır" deyir.

Bununla belə, Lipkin mikrobiom elminin gələcəyinə həvəslidir. Onun proqnozuna görə, yaxın əlli il ərzində alimlər mikrobiomun orqanizmə təsir mexanizmini açacaq və mikrobiomu “redaktə etməklə” sağlamlığın necə yaxşılaşdırılmasının mümkünlüyünü nümayiş etdirmək üçün insanlarda klinik sınaqlara başlayacaqlar.

Gənclik

Bir çox yeniyetmələrin sızanaqlara meyli var - və görünür, "yağ mikrobiomu" adlı bir fenomen var. Uşaqların dərisi sızanaqla əlaqəli Cutibacterium acnes bakteriyasının iki ştamına xüsusilə xoş gəlir. Bu bakteriyanın əksər suşları təhlükəsiz və hətta faydalıdır, çünki onlar patogen mikrobların böyüməsini maneə törədirlər; əslində, bu bakteriya normal üz və boyun mikrobiomunun əsas komponentidir.

Bununla belə, pis bir gərginlik çox zərər verə bilər: onun mövcudluğu, Pensilvaniya Tibb Kollecinin dermatoloqu Amanda Nelsona görə, iltihabın inkişafı üçün ilkin şərtlərdən biridir. Xəstəliyin inkişafının digər səbəbləri arasında elm adamları C. acnes, saç follikulları və iltihaba meyl üçün yetişdirici zəmin kimi xidmət edən sebum (dərini nəmləndirmək üçün yağ bezləri tərəfindən istehsal olunur) adlandırırlar. Hamısı birlikdə işləyir və Nelsona görə, hansının daha vacib olduğunu hələ bilmirik.

Vaşinqton Universitetinin Tibb Məktəbinin tədqiqatçıları yağ bezlərinin mikrobiomunu tədqiq etdilər və aşkar etdilər ki, yeganə uzunmüddətli sızanaq müalicəsi olan izotretinoin (müxtəlif ticarət adları ilə tanınır) qismən dəri mikrobiomunu dəyişdirərək, ümumi müxtəlifliyi artıraraq işləyir. mikroblar, onların arasında zərərli suşların kök salması daha çətindir.

İndi elm adamları izotretinoinin mikrobiomun tərkibini dəyişdirərək təsirli olduğunu öyrəndiklərinə görə, onlar eyni təsirə malik başqa dərmanlar yaratmağa cəhd edə bilərlər, lakin ümid edirik ki, daha təhlükəsiz olanları - nəhayət, izotretinoin, əgər analar dərmanı vaxtında qəbul edərsə, uşaqlarda anadangəlmə qüsurlara səbəb ola bilər. hamiləlik zamanı.

Yetkinlik

Bir idmançının bağırsaq mikroblarını borc götürməklə məşqlərinizlə daha çox şey edə bilsəniz nə olar? Bu sualı Harvard Universitetinin alimləri verib. İki həftə ərzində onlar 2015-ci il Boston Marafonunda iştirak edən 15 qaçışçıdan gündəlik nəcis nümunələrini topladılar - yarışdan bir həftə əvvəl başlayıb bir həftə sonra bitirdilər və onları nəzarət qrupundakı on nəfərdən toplanmış nəcis nümunələri ilə müqayisə etdilər. həftə qaçmır. Tədqiqatçılar müəyyən ediblər ki, marafondan bir neçə gün sonra qaçışçılardan götürülmüş nümunələrdə nəzarət qrupundakılardan xeyli çox Veillonella atypica bakteriyası var.

Joslin Diabet Araşdırma Mərkəzindən və Harvard Tibb Məktəbindən Aleksandar Kostić deyir: "Bu kəşf çox şeyi izah edir, çünki Veilonella unikal metabolizmə malikdir: onun sevimli enerji mənbəyi laktatdır, laktik turşunun duzudur". "Və düşündük: bəlkə Veilonella idmançının bədənində əzələ laktatını parçalayır?" Və əgər həqiqətən belədirsə, onun ştammlarını peşəkar idmandan uzaq insanlara təqdim etməklə onların dözümlülüyünü artırmaq olarmı?

Sonra elm adamları laboratoriya siçanları ilə mübarizə apardılar: qaçışçılardan birinin nəcisindən təcrid olunmuş Veilonella, patogenlər üçün yoxlanılan normal mikrobiomu olan 16 siçana yeridildi. Daha sonra subyektlər bir qaçış yoluna yerləşdirildi və tükənənə qədər qaçmağa məcbur edildi. Eyni şey 16 nəzarət siçanı ilə edildi; yalnız onlara laktat istehlak etməyən bakteriyalar vuruldu. Məlum olub ki, Veilonella ilə "yoluxmuş" siçanlar nəzarət heyvanlarından daha uzun müddət qaçıblar, yəni tədqiqatçılar hesab edirlər ki, mikrobiom performansın qorunmasında mühüm rol oynaya bilər.

Kostiçin fikrincə, bu təcrübə “simbiozun bizə verdiyinin gözəl nümunəsidir”. Veilonella, insan, onun daşıyıcısı, fiziki fəaliyyət nəticəsində qidalandığı laktat istehsal etdikdə inkişaf edir və öz növbəsində, laktatı propionata çevirərək insana fayda verir, bu da ev sahibinin fəaliyyətinə təsir göstərir, çünki digər şeylər arasında, ürəyin sıxılma tezliyini artırır və oksigen mübadiləsini yaxşılaşdırır, həmçinin, ehtimal ki, əzələlərdə iltihabın inkişafının qarşısını alır.

Kostiç izah edir: "Bu cür əlaqələr insanlar və mikrobiom arasındakı qarşılıqlı əlaqənin əsasını təşkil edir". "Nəticədə, onlar arasındakı münasibət çox qarşılıqlı faydalıdır."

Mikrobiom, həmçinin narahatlıq və depressiya kimi psixi vəziyyətlər də daxil olmaqla, insan təbiətinin daha az xoşagəlməz xüsusiyyətlərinə görə məsuliyyət daşıya bilər. 2016-cı ildə Korkdakı İrlandiya Milli Universitetinin alimləri mikrobiomun depressiyanın inkişafına təsirinin öyrənilməsinin nəticələrini dərc ediblər. Tədqiqatçılar 28 laboratoriya siçovulunu iki qrupa ayırıblar. Eksperimental qrupa ağır depressiyadan əziyyət çəkən üç kişidən, nəzarət qrupu isə üç sağlam kişidən bağırsaq mikroflorasının transplantasiyası aparılıb.

Məlum olub ki, depressiyadan əziyyət çəkən insanların bağırsaq mikrobiomu depressiyaya və siçovullara qərq olub. Nəzarət heyvanları ilə müqayisədə, onlar həzz gətirən fəaliyyətlərə maraq itkisi (siçovullarda bu, şirin su içmək istədikləri ilə müəyyən edilir) və laboratoriyanın açıq və ya tanış olmayan yerlərindən qaçmaq istəkləri ilə ifadə edilən narahatlıqların artdığını göstərdilər. labirint.

Siçovullarla insanlar arasındakı böyük fərqi nəzərə alaraq, tədqiqatçılar onların araşdırmalarının bağırsaq mikrobiomunun depressiyada rol oynaya biləcəyinə dair yeni sübutlar təqdim etdiyini qeyd edirlər. Onlar deyirlər ki, gec-tez depressiya və digər oxşar xəstəliklərlə, o cümlədən insan orqanizmindəki müəyyən bakteriyaları hədəf alaraq mübarizə aparılacağı gün gələ bilər.

Qocalıq

Mikrobiom eyni zamanda həm elastik, həm də mayedir. Onun unikal strukturu əsasən dörd yaşa qədər formalaşır və yalnız çox əhəmiyyətli amillər ona həqiqətən təsir edə bilər - məsələn, pəhrizdə dəyişiklik, fiziki fəaliyyətin intensivliyi və ya açıq havada vaxt, yeni yaşayış yerinə köçmək, istifadə antibiotiklər və bəzi digər dərmanlar. Bununla belə, müəyyən mənada mikrobioma hər yeməklə incə şəkildə dəyişərək, daimi axın içərisindədir. Yetkinlərdə bu dəyişikliklər o qədər proqnozlaşdırıla bilər ki, bağırsaqlarda yaşayan bakteriyalar dəsti ilə tanış olmaqla yaşınızı təxminən müəyyən etmək olar.

“Yaşın qocalmanın mikrobiom saatı ilə müəyyən edilməsi” kimi tanınan bu texnika, Honq-Konqda yerləşən Insilico Medicine startapının bu yaxınlarda apardığı təcrübədə olduğu kimi, süni intellektin köməyini tələb edir. Alimlər Avropa, Asiya və Şimali Amerikadan olan 1165 nəfərin mikrobiomları haqqında məlumat toplayıblar. Onların üçdə biri 20-30, üçüncüsü 40-50, sonuncusu isə 60-90 yaşlarında olub.

Alimlər daşıyıcılarının yaşını qeyd edərək, mikrobiomların 90 faizinə dair məlumatları “kompüter şərhinə” məruz qoyub, sonra isə yaşı qeyd olunmayan insanların qalan on faizinin mikrobiomlarına süni intellektin müəyyən etdiyi nümunələri tətbiq ediblər. Onların yaşını cəmi dörd il səhvlə müəyyən etmək mümkün olub.

Mikrobiomunuzu "redaktə etmək" və sülh içində yaşamaq nə deməkdir? Təəssüf ki, hətta ən böyük mikrobiom elm həvəskarları belə, mikrobiomla insan sağlamlığı arasında əlaqə haqqında dəqiq nəticə çıxarmağın indiyə qədər çətin olduğunu deyirlər və bakteriya greftləri ilə müalicəyə keçiddə çox diqqətli olmaq lazım olduğunu təkid edirlər.

Lüksemburq Universitetindən Paul Wilms, əczaçılıq şirkətlərinin mikrobiomu tarazlaşdırmaq üçün yeni probiyotiklər hazırladıqlarını qeyd edərək, indi bir çoxları mikrobiotanın dərman kimi istifadə oluna biləcəyi potensialı haqqında lovğalanırlar.

“Biz bunu həqiqətən düzgün və ağıllı şəkildə edə bilməmişdən əvvəl,” Uilms deyir, “sağlam mikrobiomun nə olduğunu və onun insan orqanizminə tam olaraq necə təsir etdiyini ətraflı başa düşməliyik. Düşünürəm ki, biz hələ bundan çox uzağıq”.

İçimizdəki mikroblar

• kolon - 38 kvintilyon
• lövhə - 1 kvintilyon
• dəri - 180 milyard
• tüpürcək - 100 milyard
• nazik bağırsaq - 40 mlrd
• mədə - 9 milyon

Mikrobioma baxın

Bu məqalədəki bütün şəkillər Martin Eggerly tərəfindən skan edən elektron mikroskopdan istifadə edilərək çəkilib: nümunələr qurudulub, üzərinə qızıl atomları səpilib və vakuum kamerasına yerləşdirilib. Mikroskopun elektron şüasının dalğa uzunluğu görünən işıqdan daha qısadır, ona görə də şüa ən kiçik obyektləri “vurğulayır”, lakin rəng spektrindən kənardadır. Rəngi bəlli olan ehgerlə boyanmış mikrobları bu rənglərdə, digər hallarda isə mikrobları və onların xarakterik xüsusiyyətlərini ayırd etmək üçün fərqli gamut seçmişdir.