Bağırsaq florası: az qidadan daha çox enerji alın

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

Davamlı ishal və kəskin qarın ağrısı şikayətləri olan qadının müayinəsi zamanı Clostridia səbəb olduğu yoğun bağırsağın kəskin iltihabı aşkar edilib. Bakteriyaların antibiotiklərə qarşı müqavimətini nəzərə alaraq xəstəyə eksperimental, lakin effektiv terapiya üsulu - donor mikrobiotasının (bağırsaq mikroflorasının) transplantasiyası təklif olunub.

Xəstənin bağırsaqlarına 600 ml donor nəcis süspansiyonu daxil edildikdən sonra xəstəliyin residivləri artıq müşahidə edilmədi - donorun mikrobiotası patogeni uğurla yerindən çıxardı və onun yuvalarını tutdu. Ancaq bir il sonra qadın həkimə sürətli çəki artımından şikayət etdi, transplantasiyadan əvvəl bütün həyatı boyu normal və sabit bədən çəkisi var idi. Prosedur anından artım 15 kq, ümumi bədən çəkisi 155 sm boyu ilə 77 kq-a çatdı. Fitness və pəhrizə baxmayaraq, xəstənin çəkisi tezliklə 80 kq-ı keçdi. Həkim qeyd edib ki, ümumiyyətlə sağlam donor da artıq çəkiyə malikdir və mikrobiota vasitəsilə piylənmənin “çirklənməsi” ehtimalına yol verib. İlk baxışdan belə cəsarətli fərziyyə möhkəm sübut bazasına malikdir. Bu yazıda mikrobiotanın həzmə təsirindən və onun növ müxtəlifliyinin niyə azaldığından, vahidliyin isə piylənmə riskini artırmasından danışacağam.

glagolas.

Giriş

Piylənmənin irsi olma ehtimalı 80% -ə çatır, lakin nüvə genomunda fərdi fərqlər populyasiyada bədən çəkisinin dəyişkənliyinin 2% -dən azını təşkil edir. Bundan əlavə, nüvə genomu hər bir valideyndən uşağa demək olar ki, bərabər şəkildə ötürülür, lakin uşaqlar analarından əhəmiyyətli dərəcədə yüksək tezlikdə piylənməni miras alırlar. Bu fenomen tez-tez öz DNT-si olan və sperma başında olmayan mitoxondrilərin maddələr mübadiləsinə təsiri ilə izah olunur, buna görə də mitoxondrial genom embrion tərəfindən yalnız ananın yumurtasından miras alınır. Bununla belə, mitoxondrial genomun tədqiqatının nəticələri piylənmənin irsi hallarının daha da az olduğunu izah edir. Beləliklə, əgər bu xəstəliyin irsiyyəti yalnız qismən nüvə və mitoxondrial genomlar vasitəsi ilə baş verirsə, bəlkə də piylənmə uşaqlara əsasən üçüncü insan genomu - mikrobiom (mikrobiotanın genləri toplusu) vasitəsilə ötürülür. Ana?

Mikrobiomun irsiyyəti və dəyişkənliyi

İntrauterin inkişaf, təbii doğuş zamanı doğum kanalını aşaraq ilk dəfə mikrobiota qəbul edən dölün mütləq sterilliyi ilə müşayiət olunur. Buna görə də, təbii yolla doğulmuş körpələr keysəriyyə ilə çıxarılanlardan daha müxtəlif mikrobiotaya malikdirlər. Həmçinin tədqiqatlar göstərib ki, qeysəriyyə əməliyyatı ilə doğulan uşaqlarda piylənmə riski daha çoxdur. Buna baxmayaraq, bu uşaqlarda mikrobiotanın tərkibi ana südü ilə qidalanma şəraitində tədricən normallaşır ki, bu da bifidobakteriyaların və laktobakteriyaların üstünlük təşkil etməsini təmin edir, bu da fürsətçi bakterioidlərin və klostridiyaların populyasiyasını boğur. Təbii doğuş və ana südü ilə qidalanma mikrobiotanın onurğasını təşkil edir ki, bu da adətən ömür boyu davam edir. Mikrobiotanın digər bakteriyalar növləri ilə daha da zənginləşdirilməsi həyat tərzindən asılıdır.

Beləliklə, məsələn, uşaq bağçasına baş çəkmək mikrobiotanın növ müxtəlifliyini artırmaq üçün əhəmiyyətli və müstəqil amildir. Digər tərəfdən, antibiotiklərin və antiseptiklərin geniş tətbiqi, həmçinin ciddi sanitar-gigiyena normaları insanlar arasında mikrobiotanın mübadilə kursunu və onun müxtəlifliyini azaldır (antibiotiklərin mikrobiotaya təsiri və ağız qoxusunu burada daha ətraflı oxuyun). Beləliklə, mikrobiomun irsiyyət və dəyişkənliyindən danışmaq olar.

Mikrobiotanın quruluşu

Yaşla, bağırsaqdakı bakteriya hüceyrələrinin sayı tədricən 100 trilyona çatır ki, bu da yetkin bir insanın bədəninin öz hüceyrələrinin sayını 10 dəfə üstələyir. Eyni zamanda, bakteriyaların kiçik ölçüsünə görə, bütün mikrobiotanın çəkisi 2 kq-a qədərdir və yoğun bağırsağa uyğunlaşır.

Düz bağırsağın tərkibinin təxminən 60% -i mikroorqanizmlərdir, onların koloniyaları bitki qidasının (selüloz) liflərində böyüyür, onlardan qida və skelet kimi istifadə edir və bununla da nəcisin topaqlı konsistensiyasını əmələ gətirir. Bakteriyaların əhəmiyyətli sayına baxmayaraq, onların insan orqanizmi ilə qarşılıqlı əlaqəsi elm adamları tərəfindən uzun müddətdir ciddi şəkildə komensalizm çərçivəsində nəzərdən keçirilir, burada mikroorqanizm əlaqədən faydalanır və makroorqanizm nə fayda, nə də zərər alır. Bununla belə, genotipləşdirmə üsullarının inkişafı ilə mikrobiota anlayışı əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdi.

Məlum olub ki, mikrobiotanın növ müxtəlifliyi 300-700 mikroorqanizm növünə çatır və onların ümumi genomu 10 milyon gendən ibarətdir ki, bu da insan genomundan 300 dəfə çoxdur. Mikrobiomun genlərinin bu cür cəmlənməsi və onların sayının insanlardakı ilə müqayisəsi burada sadəcə bir söz deyil. Bir çox bakterial gen funksional olaraq insanın nüvə genomunu tamamlayır və mikroorqanizmlərin növlərarası qarşılıqlı əlaqəsi o qədər yaxındır ki, bəzi növlər sözün əsl mənasında bir-birisiz yaşaya bilməz. Bu istiqamətdə son kəşflər insan və mikrobiota arasında qarşılıqlı faydalı əlaqədən danışmağa imkan verdi və onun genlərinin məcmusu mikrobiom və ya üçüncü insan genomu adlanır. Təsvir etmək üçün konkret bir misal çəkəcəyəm.

Mikrobiota fiziologiyası

Bitki qidaları ilə biz sadə şəkərlərə parçalanmaq üçün öz fermentlərimiz olmayan fruktoza polimerlərini (fruktanlar) istehlak edirik. Müalicə olunmayan fruktanlar sorulmur və onların bağırsaqlarda toplanması ciddi pozğunluqlara səbəb olur və ağız boşluğunda diş minasına yapışmaq üçün çürük bakteriyalar tərəfindən istifadə olunur. Bizə fruktanları laktata və asetata bölmək üçün ferment genləri olan bifidobakteriyalar və laktobakteriyalar kömək edir. Bu metabolitlər turşuya həssas və diareyə səbəb olan fürsətçi bakteriyaların çoxalmasını azaldan daha turşulu şərait yaradır. Bundan əlavə, laktat və asetat, bağırsaq epitel hüceyrələri üçün əsas enerji mənbəyi və hüceyrədaxili patogenlərin nüfuzunun inhibitoru olan butirat istehsal edən enerji mənbəyi kimi digər növ dost mikrofloranı istifadə edir və bu birləşmə həm də infeksiya riskini azaldır. ülseratif kolit və kolon xərçənginin inkişafı. Beləliklə, yalnız bir neçə növ bakteriya orqanizm üçün təhlükəli olan qida komponentlərindən müalicəvi bir maddə sintez edir və öz yuvalarını rəqiblərdən qoruyaraq, insana bir bonus olaraq, bağırsaqlarında patogenlərin böyüməsini boğur! İndi təsəvvür edin ki, onlarla və yüzlərlə mikroorqanizm növləri əvəzolunmaz amin turşuları, vitaminlər və digər metabolitlər istehsal edən daha uzun və daha çox şaxələnmiş metabolik zəncirlərdə necə birləşir və bununla da həzmi, toxunulmazlığı və hətta davranışımızı, o cümlədən qidanı modullaşdırır.

Mikrobiota və piylənmə

Mikrobiotanın piylənməyə əhəmiyyətli təsiri ilk dəfə mikroorqanizmlərdən tamamilə məhrum olan və steril şəraitdə yetişdirilmiş şəraitdə nümayiş etdirilmişdir. Tipik olaraq, steril siçanlar adətən mikroflorası olan müqayisə edilən siçanlardan 42% daha az yağ toxumasına malikdir. Eyni zamanda, daha nazik steril siçanlar mikroflorası ilə daha tam həmkarlarına nisbətən 29% daha çox qida istehlak edirlər. Tədqiqatçılar mikrofloranı normaldan steril siçanlara köçürdülər və qida qəbulunun 27% azalmasına baxmayaraq, iki həftə ərzində yağ toxumasında 57% artım müşahidə etdilər!

Müəlliflər mikrofloranın daha az qidadan daha çox enerji çıxarmağa kömək etdiyi qənaətinə gəliblər. Eyni zamanda, mikroflora ilə həzmin enerji səmərəliliyi o qədər artır ki, nəticədə artıq kalorilər yağ toxumasında saxlanılır.

Bu tədqiqatda əldə edilən nəticələr məməli orqanizmi tərəfindən müstəqil şəkildə sintez edilən qlikozidazaların - bitki lifi kimi mürəkkəb karbohidrat molekullarında bağların parçalanması üçün fermentlərin aşağı müxtəlifliyi ilə bağlıdır. Müqayisə üçün deyək ki, əgər genomumuzda qlikozidazaların sintezi üçün cəmi 20 gen varsa, o zaman bakterioid növlər tək başına 261 növ qlikozidaza sintez edir və bütün mikrobiomda bu fermentlərin sintezi üçün 250.000 gen var. Beləliklə, mikrobiota olmadıqda, enerji ilə zəngin lif bədəni nəcislə tərk edir, kalori ehtiyacını ödəmir, buna görə steril siçanlar normal mikroflorası olan həmkarlarına nisbətən daha çox yeyirlər və daha az çəkilər. Bu tədqiqatların nəticələri istəmədən piylənmənin antibiotiklərlə mikrobiotanın tamamilə məhv edilməsi ilə müalicəsi üçün bir üsul ideyasını doğurur. Lakin insan və mikrobiotanın birgə təkamülü o qədər irəli gedib ki, bu ideyanın həyata keçirilməsi qeyri-mümkündür və klinik baxımdan çox təhlükəlidir.

Birincisi, siçanlardan fərqli olaraq, biz steril şəraitdə yaşaya bilmərik. Ətraf mühitdə təbii mikrofloradan azad nişləri tutmaqdan xoşbəxt olacaq bir çox patogen mikroorqanizmlər var. Məsələn, məqalənin əvvəlində klinik vəziyyəti verilmiş bir qadın yüksək dozada antibiotiklərlə bakterial vaginozdan müalicə olunduqdan dərhal sonra Clostridia infeksiyasına yoluxmuşdur. İkincisi, artıq qeyd etdim ki, mikrobiota olmadan, yığılması ağır həzm pozğunluqları ilə dolu olan fruktanları özümüz parçalaya bilmərik. Və nəhayət, üçüncüsü, praktikada antibiotiklərin istifadəsi əks effekt göstərir - piylənmə ağırlaşır və daha müxtəlif və zəngin tərkibli mikrobiota piylənmədən qoruyur.

Antibiotiklər və piylənmə

Ötən əsrin ortalarından heyvandarlığın çəkisini sürətləndirmək üçün kənd təsərrüfatında antibiotiklərdən geniş istifadə olunur. Bunun üçün mütəmadi olaraq yemə preparatlar əlavə edilir, nəticədə istehsal olunan antibiotiklərin 70 faizi heyvandarlığa sərf olunur.

Antibiotiklərin bədən çəkisinə müsbət təsiri çoxdan infeksiyaların qarşısının alınması ilə əlaqələndirilir, çünki sağlam heyvan daha sürətli çəki qazanır. Lakin sonradan sübut olundu ki, bu asılılıq mikrobiotanın tərkibindəki dəyişikliklərlə vasitəçilik edir. Antibiotiklərin insan bədən çəkisinə oxşar təsiri qeyri-mümkün hesab edildi, çünki antibiotik terapiyası qısa müddətə və sporadik olaraq istifadə olunur. Bu arada, 10 il əvvəl aparılan tədqiqatlarda müəyyən edilmişdir ki, hətta bir dəfə antibiotik kursu 4 il ərzində insan mikrobiotasının müxtəlifliyinin azalmasına səbəb olur. 2017-ci ildə 500.000-ə yaxın insan üzərində aparılan tədqiqatların meta-analizi, körpəlikdə antibiotik istifadəsinin sonrakı həyatda piylənmə riskini əhəmiyyətli dərəcədə artırdığını və antibiotik dozasının piylənmə ilə müsbət əlaqədə olduğunu müəyyən etdi. Beləliklə, mikrobiotanın boğulması nəticəsində bədən çəkisinin gözlənilən azalması baş vermir, lakin gələcəkdə, əksinə, piylənmənin inkişafı müşahidə olunur. Güman ki, antibiotiklər, onlara həssas olan normal mikrofloranın nümayəndələrini seçici şəkildə məhv edərək, bir növ "piylənmə mikrobiotası" əmələ gətirir.

Davamlı metabolik zəncir və "piylənmə mikrobiotası" anlayışı

Tam mikrobiota enerji ilə zəngin lifi enerjisiz birləşmələrə parçalayan davamlı metabolik reaksiyalar zənciridir. Bu vəziyyətdə, hələ də enerji ehtiva edən hər bir ara metabolit, metabolik zəncirdəki növbəti bakteriya tərəfindən mənimsənilir, onun parçalanması üçün fermentləri sintez edə bilir, enerjinin bir hissəsini udur. Davamlı metabolik zəncirin fəaliyyətinin son metabolitləri qısa zəncirli yağ turşularıdır ki, bunlar əsasən bağırsaq hüceyrələri tərəfindən katabolizasiya olunur və piy toxumasında sublimasiya olunmur və onlardan bəziləri hətta lipogenezi maneə törədir və iştahı boğur. Beləliklə, tam hüquqlu bir mikrobiota lifin enerjisini demək olar ki, tamamilə istifadə edir və sürətli karbohidratlardan sui-istifadə etsə belə, ev sahibini piylənmədən qoruyur.

Normal mikrofloradan fərqli olaraq, "piylənmə mikrobiotası" itkin növlər, cinslər və ya bütün bakteriyalar ailələrinə görə monotondur, buna görə də davamlı metabolik zəncir yaratmaq iqtidarında deyil. Müxtəlif növ liflər mikrobiotanın bir çox nümayəndəsi tərəfindən parçalandığından, bəzilərinin olmaması metabolik zəncirinin başlanğıcını maneə törətmir və pəhriz lifi aralıq metabolitlərə təhlükəsiz şəkildə parçalanır. Öz növbəsində, aralıq metabolitləri xüsusi olaraq parçalayan bakteriya növlərinin olmaması sonuncunun bağırsaq lümenində yığılmasına səbəb olur. Lifdən fərqli olaraq, aralıq metabolitlər yağ toxumasının ehtiyatlarını artırmaq da daxil olmaqla bədən tərəfindən udulmağa qadirdir. Beləliklə, "piylənmə mikrobiotası" enerjinin insan orqanizminə "axdığı" bir növ boşluqları ehtiva edir.

İddia edilən "piylənmə mikrobiotası" müxtəlif bədən quruluşlu insanların nəcislərinin steril siçanlara köçürülməsi ilə bağlı təcrübələrlə dəstəklənib. Digər amilləri istisna etmək üçün, transplantasiya üçün mikrobiota cütləri piylənmənin olub-olmaması ilə fərqlənən 8 əkizdən toplanıb və müxtəlif bədən quruluşuna malik insanlardan mikrobiota alan siçanlar ayrı yaşayıb. Kök əkizlərdən əldə edilən mikrobiota, normal bədənli əkizlərin daha müxtəlif mikrobiotası ilə müqayisədə seyrək növ tərkibinə malik idi.

Təcrübə nəticəsində “piylənmə mikrobiotası” alan siçanlar transplantasiyadan sonra 8-ci gündə artıq bədən yağında əhəmiyyətli artım göstəriblər. Eyni zamanda, normal bədən çəkisi olan əkizlərdən mikrobiota alan siçanlarda piy kütləsi təcrübə boyu əhəmiyyətli dəyişiklik olmadan qalıb.

Bundan əlavə, bu araşdırmanın müəllifləri piylənmənin yoluxuculuğunu yoxlamaq qərarına gəldilər. Bunun üçün müxtəlif mikrobiotaların transplantasiyası nəticəsində əldə edilən siçanlar 5 gündən sonra ümumi qəfəsə yerləşdirilib. Birgə yaşayışın 10-cu günündə bədən çəkisi və bədən tərkibinə nəzarət göstərdi ki, “piylənmə mikrobiotası” qəbul edən siçanlar eksperimentin birinci hissəsində oxşar siçanlara nisbətən daha az piy yığıblar (təcrid olunmuş vəziyyətdə yaşayırlar) və praktiki olaraq birgə yaşayışdan fərqlənmirlər. normal bədən quruluşuna malik əkizlərdən mikrobiota alan siçanlar. Mikrobiom analizi əvvəlcə vahid "piylənmə mikrobiotası" alan siçanlarda mikrobiota müxtəlifliyində artım göstərdi. Əhəmiyyətli olan odur ki, əvvəlcə müxtəlif mikrobiota qəbul edən arıq siçanlar birlikdə yaşayan insanlardan piylənmə ilə mübarizə aparmadılar.

Bağırsaqda metabolitlərin təhlili göstərdi ki, ilkin olaraq "piylənmə mikrobiotası" qəbul edən siçanlarda birgə yaşayışdan sonra disaxaridlərdə azalma və qısa zəncirli yağ turşularında artım müşahidə olunur. Beləliklə, müəyyən edilmişdir ki, müxtəlif mikrobiota piylənmənin inkişafından qoruyur və belə mikrobiotanın kök siçanlara köçürülməsi və ya təbii şəkildə köçürülməsi bədən çəkisinin normallaşmasına gətirib çıxarır.

Nəticə

Qeyd etmək lazımdır ki, siçanlar koprofaqlardır və bu, birgə yaşayanlar arasında mikrobiotanın təbii mübadiləsini xeyli asanlaşdırır. Bununla belə, insanlarda piylənmənin mikrobiotası və epidemiologiyası ilə bağlı tədqiqatların nəticələrini sosial qarşılıqlı əlaqə vasitəsilə mikrofloranın mübadiləsi ilə də izah etmək olar. Yuxarıda, uşaq bağçasına getməyin mikrobiotanın müxtəlifliyini necə artırmasından danışdım, lakin mikrofloranın mübadiləsi digər sosial əlaqələr vasitəsilə də baş verə bilər və piylənmə riskinə potensial təsir göstərə bilər. Məsələn, Amerika hərbçilərinin 1519 ailəsinin tibbi sənədlərinin təhlili müəyyən etməyə imkan verdi ki, ailə üzvlərinin bədən kütləsi indeksi 24 ay ərzində yeni növbətçi məntəqəyə təyin edildikdən sonra əhalinin göstəricilərinə uyğun olaraq dəyişib. sahə. Bu və 45 digər oxşar tədqiqatın müəllifləri göstərir ki, bədən quruluşumuzun yaxın ətrafdakından fərqliliyi psixoloji narahatlığı artıra bilər və bu da öz növbəsində yemək davranışına və fiziki fəaliyyətə təsir göstərir. Lakin bu səbəb-nəticə əlaqəsini sübut etmək cəhdləri indiyədək uğursuz olmuşdur. Bu arada, ətraf mühit və birbaşa təmaslar vasitəsilə mikrobiotanın mübadiləsi bu fenomeni izah edə bilər.

Bu kontekstdə mənim həyat təcrübəm də maraqlı ola bilər. Mən özüm hələ də drishəm və "at yemi üçün deyil" deyimi mənim haqqımdadır! Həyat yoldaşımla tanış olandan ildən-ilə arıqlamağa başladı. Düzdür, o, heç vaxt piylənməyib, amma münasibətimizin əvvəlindən nəzərəçarpacaq dərəcədə arıqladı. Hətta tələbə ikən zarafatla deyirdi ki, mən onu qurdlarımla yoluxdurmuşam, amma laboratoriyada işə düzələn kimi hər şeyi yoxladım və belə bir şey tapmadım. Sonra mən ilk dəfə məsələnin həyat yoldaşımın tədricən mənimsədiyi mikrobiotamın özəlliklərində ola biləcəyini təklif etdim. Təəssüf ki, bizim laboratoriyada bu xüsusiyyətləri öyrənmək mümkün olmadığından “daxili dünyam” nümunəsini analiz üçün Atlas-a göndərdim. Təhlilin nəticələri haqqında növbəti məqalədə yazacağam, orada bədən çəkisini azaltmaq üçün mikrobiotanı düzəltmək üsulları haqqında ətraflı danışacağam (upd: nəticələr haqqında hekayə).