Μικροβίωμα του εντέρου: Ο καθρέφτης της υγείας μας

Συντάχθηκε στις 02 Μαρτίου 2022.

Τι είναι το μικροβίωμα;

Τρισεκατομμύρια μικροοργανισμοί κατοικούν στο γαστρεντερικό σωλήνα, στο δέρμα, στο ουρογεννητικό σύστημα, κλπ και σχηματίζουν το ανθρώπινο μικροβίωμα. Πρόκειται κυρίως για βακτήρια και, σε μικρότερο ποσοστό, μύκητες, πρωτόζωα και ιούς, κάποιοι εκ των οποίων δρουν ευεργετικά στο σώμα μας, άλλοι συνδέονται με επιβλαβείς δραστηριότητες και άλλοι διατηρούν μία ουδέτερη στάση.

Γράφει η Δήμητρα Κούση, Junior Biostatistician.

Πρόσφατες έρευνες πάνω στο ανθρώπινο μικροβίωμα έδειξαν ότι το 56% των συνολικών κυττάρων στο σώμα μας δεν είναι ανθρώπινα, αλλά βακτήρια, με συνολική μάζα γύρω στα 200 γραμμάρια (περίπου δηλαδή όσο ζυγίζει ένα κολοκύθι!) (1) . Το μικροβίωμα είναι μοναδικό για τον καθένα μας και αποτελεί, κατά κάποιον τρόπο, την ταυτότητά μας (2). Η συντριπτική πλειοψηφία των μικροοργανισμών του μικροβιώματος αποικούν στο γαστρεντερικό σωλήνα και για το λόγο αυτό το εντερικό μικροβίωμα έχει συγκεντρώσει το μεγαλύτερο ενδιαφέρον.

Πώς μπορούμε να ερευνήσουμε το εντερικό μικροβίωμα;

Η ραγδαία πρόοδος που έχει σημειωθεί τα τελευταία χρόνια στους τομείς της μεταγονιδιακής ανάλυσης και της βιοπληροφορικής, έχει ρίξει άπλετο φως στον κόσμο του εντερικού μικροβιώματος (3). Έπειτα από τη συλλογή δείγματος κοπράνων από τον άνθρωπο, το γενετικό υλικό απομονώνεται. Η μέθοδος αλληλουχίας 16S rRNA και η τεχνική της μαζικής αλληλούχισης μεταγονιδιώματος (Shotgun Metagenomic Analysis) είναι οι βασικότερες μέθοδοι ανάλυσης του γενετικού υλικού του δείγματος και περιγραφής της σύστασης και λειτουργικότητας της μικροβιακής κοινότητας του εντέρου, καθώς και των αλληλεπιδράσεών της με τον ξενιστή. Αξίζει να αναφερθεί πως οι τεχνολογίες Next Generation Sequencing έχουν συμβάλει καθοριστικά στη βελτίωση της αποδοτικότητας των παραπάνω τεχνικών και, μάλιστα, μειώνοντας σημαντικά το κόστος εκτέλεσής τους. Όλα τα παραπάνω, σε συνδυασμό με την άνοδο πρωτεομικών (4) και μεταβολομικών (5) τεχνολογιών που μελετούν την πρωτεϊνική και μεταβολική δράση των μικροοργανισμών στο σώμα μας, αντίστοιχα, μας έχουν φέρει πιο κοντά στο να «ξεκλειδώσουμε» το μυστήριο του εντερικού μικροβιώματος.

Σε τι μας βοηθάει το εντερικό μικροβίωμα;

Η αυξημένη ποικιλομορφία της εντερικής μικροβιακής κοινότητας, όπως και η σταθερή και ισορροπημένη μορφή της, αποτελούν χαρακτηριστικά ενός υγιούς μικροβιώματος (6). Το υγιές εντερικό μικροβίωμα αποτελεί πολύτιμο σύμμαχό μας (7), καθώς συμβάλλει:

• Στην ορθή λειτουργία του μεταβολισμού, συμμετέχοντας στη διάσπαση δύσπεπτων τροφών και στην απορρόφηση θρεπτικών συστατικών
• Στην παραγωγή βιταμινών, αμινοξέων, καθώς και μεταβολικών προϊόντων που είναι πολύτιμα για την ορθή λειτουργία του παχέος εντέρου (π.χ. βουτυρικό οξύ, προπιονικό οξύ)
• Στην ενίσχυση του ανοσοποιητικού μας συστήματος
• Στην προστασία μας ενάντια σε παθογόνους μικροοργανισμούς
• Στην υγιή λειτουργία του εγκεφάλου

Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν το εντερικό μικροβίωμα;

• Ορισμένοι από τους παράγοντες που επιδρούν στη μορφή και λειτουργικότητα του εντερικού μικροβιώματος είναι (8,9):
• Περιβάλλον
• Διατροφή
• Τρόπος ζωής (άθληση, κάπνισμα, άγχος, κλπ)
• Φαρμακευτική αγωγή και χρήση αντιβιοτικών
• Τρόπος γέννησης (φυσιολογικός τοκετός, καισαρική τομή)
• Ασθένειες – Χρόνια νοσήματα
• Ορμονικές αλλαγές
• Γήρανση

Πώς αλλάζει το εντερικό μικροβίωμα κατά τη διάρκεια της ζωής μας;

Από τη στιγμή της γέννησής μας και μέχρι την ηλικία των 3 έως 5 ετών, το εντερικό μικροβίωμα αλλάζει με αλματώδεις ρυθμούς, με βασικούς παράγοντες επίδρασης το περιβάλλον, τη διατροφή, καθώς και τη χρήση αντιβιοτικών(10). Έπειτα από αυτά τα πρώτα καθοριστικά χρόνια, ο ανθρώπινος οργανισμός αποκτά ένα σχετικά σταθερό μικροβιακό προφίλ, το οποίο διατηρεί σε όλη τη διάρκεια της ενήλικης ζωής του (11). Μετά την ηλικία των 65, παρατηρείται μείωση της ποικιλομορφίας της μικροβιακής κοινότητας και αυξημένη παρουσία παθογόνων μικροοργανισμών, τα οποία έχουν συνδεθεί με την εμφάνιση ασθενειών και νοσημάτων (12,13).

Εντερικό μικροβίωμα και ασθένειες

Η διαταραχή της ισορροπίας του μικροβιώματος, γνωστή και ως δυσβίωση, έχει αποδειχτεί ότι συνδέεται με παθολογικές καταστάσεις και διαταραχές (14,15). Ωστόσο, οι ακριβείς μηχανισμοί αυτής της σύνδεσης παραμένουν ένα αναπάντητο ερώτημα και αντικείμενο σύγχρονων ερευνών.

Παραδείγματα ασθενειών που φαίνεται να σχετίζονται με την δυσβίωση του μικροβιώματος είναι:

• Φλεγμονώδης νόσος του εντέρου
• Παχυσαρκία
• Καρδιαγγειακές παθήσεις
• Διαβήτης
• Αυτοάνοσα νοσήματα, όπως ψωρίαση, αυτισμός, κ.α.
• Κατάθλιψη
• Νευρολογικές διαταραχές, όπως νόσος Πάρκινσον, νόσος Alzheimer, κ.α.
• Καρκίνος
• Αλλεργίες

Τι μπορούμε να κάνουμε εμείς;

Παρ’ όλο που δεν μπορούμε να ελέγξουμε τον τρόπο με τον οποίο θα έρθουμε σε αυτόν τον κόσμο ούτε να σταματήσουμε το χρόνο ώστε να μη γεράσουμε ποτέ, είναι κάποιοι παράγοντες επίδρασης στο μικροβίωμα που μπορούμε να τους ελέγξουμε σε ικανοποιητικό βαθμό. Η ισορροπημένη διατροφή, η τακτική άθληση, η αποφυγή άσκοπης χρήσης αντιβιοτικών, η εύρεση αποτελεσματικών τρόπων διαχείρισης του άγχους, είναι ορισμένες μόνο από τις τακτικές που μπορούμε να ακολουθήσουμε για να διατηρήσουμε ένα υγιές μικροβίωμα.

Συγκεκριμένα, σε ό,τι αφορά τη διατροφή, η χρήση πρεβιοτικών και προβιοτικών έχει αποδειχτεί ότι παίζει σημαντικό ρόλο στην επίτευξη της πολυπόθητης μεταβολικής ομοιόστασης και στη θωράκιση του ανοσοποιητικού συστήματος.

Τα πρεβιοτικά (16), άπεπτοι υδατάνθρακες που καταλήγουν στο χαμηλότερο τμήμα του γαστρεντερικού σωλήνα, αποτελούν «τροφή» για τα ωφέλιμα μικρόβια του εντερικού μικροβιώματος και συμβάλλουν στην αύξηση του αριθμού των εν λόγω ευεργετικών μικροοργανισμών και στην ομαλή εκτέλεση των πολύτιμων δραστηριοτήτων στις οποίες αυτοί συμμετέχουν. Βασικές πηγές πρεβιοτικών είναι τα φρούτα και τα λαχανικά, ενώ υπάρχουν και συμπληρώματα διατροφής με πρεβιοτικά.

Από την άλλη, τα προβιοτικά (17), είναι ακριβώς εκείνοι οι ωφέλιμοι μικροοργανισμοί του εντερικού μικροβιώματος, την παρουσία των οποίων μπορούμε να ισχυροποιήσουμε μέσω ορισμένων τροφών (πχ γιαούρτι, αρακάς, ξινολάχανο) ή συμπληρωμάτων διατροφής. Σε κατάλληλες ποσότητες, αυτά τα πρόσθετα μικρόβια μπορούν να συνδράμουν στη διατήρηση ή και επαναφορά της ισορροπίας της εντερικής χλωρίδας.

Καινοτόμες θεραπευτικές μέθοδοι που βασίζονται στο εντερικό μικροβίωμα

Η μεταμόσχευση μικροβιώματος κοπράνων από υγιείς δότες σε άτομα που έχουν προσβληθεί από λοίμωξη εξαιτίας του βακτηρίου Clostridium difficile κερδίζει διαρκώς έδαφος ως μια επαναστατική θεραπεία με μεγάλα ποσοστά επιτυχίας18. Επιπλέον, υπάρχουν ενδείξεις ότι η μεταμόσχευση βακτηρίων εντέρου μπορεί να λειτουργήσει θεραπευτικά στην καταπολέμηση νοσημάτων, όπως η παχυσαρκία, οι γαστρεντερικές διαταραχές κλπ.

Τα ψυχοβιοτικά (psychobiotics) (19, 20), προβιοτικά με αγχολυτική - αντικαταθλιπτική δράση και θετική επίδραση στην αντιμετώπιση συμπεριφορικών διαταραχών, θα μπορούσαν να θεωρηθούν μια ελπιδοφόρα εναλλακτική των ψυχοτρόπων φαρμάκων. Πολλά ερωτήματα που αφορούν τους ακριβείς μηχανισμούς αλληλεπίδρασης εντέρου και εγκεφάλου και τον τρόπο με τον οποίο το εντερικό μικροβίωμα συμβάλλει στη μεταξύ τους επικοινωνία παραμένουν αναπάντητα. Είναι όμως σίγουρο πως, όταν δοθούν αυτές οι απαντήσεις, η επιστήμη της ψυχιατρικής δε θα είναι ποτέ ξανά η ίδια. 

Διαβάστε περισσότερα για το ερευνητικό πρόγραμμα του CLEO, "Μπλε Μικροβίωμα", εδώ. 

Πηγές Άρθρου:

1. Sender, R., Fuchs, S. & Milo, R. Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body. PLoS Biol 14, e1002533 (2016).
2. Gilbert, J. A. et al. Current understanding of the human microbiome. Nat Med 24, 392–400 (2018).
3. Bharti, R. & Grimm, D. G. Current challenges and best-practice protocols for microbiome analysis. Briefings in Bioinformatics 22, 178–193 (2021).
4. Aslam, B., Basit, M., Nisar, M. A., Khurshid, M. & Rasool, M. H. Proteomics: Technologies and Their Applications. J Chromatogr Sci 55, 182–196 (2017).
5. Belizário, J. E. & Faintuch, J. Microbiome and Gut Dysbiosis. in Metabolic Interaction in Infection (eds. Silvestre, R. & Torrado, E.) vol. 109 459–476 (Springer International Publishing, 2018).
6. Rinninella, E. et al. What is the Healthy Gut Microbiota Composition? A Changing Ecosystem across Age, Environment, Diet, and Diseases. Microorganisms 7, 14 (2019).
7. Valdes, A. M., Walter, J., Segal, E. & Spector, T. D. Role of the gut microbiota in nutrition and health. BMJ k2179 (2018) doi:10.1136/bmj.k2179.
8. Hasan, N. & Yang, H. Factors affecting the composition of the gut microbiota, and its modulation. PeerJ 7, e7502 (2019).
9. Candela, M. et al. Dynamic efficiency of the human intestinal microbiota. Critical Reviews in Microbiology 41, 165–171 (2015).
10. Rodríguez, J. M. et al. The composition of the gut microbiota throughout life, with an emphasis on early life. Microbial Ecology in Health & Disease 26, (2015).
11. Vemuri, R. et al. Gut Microbial Changes, Interactions, and Their Implications on Human Lifecycle: An Ageing Perspective. BioMed Research International 2018, 1–13 (2018).
12. Salazar, N., Valdés-Varela, L., González, S., Gueimonde, M. & de los Reyes-Gavilán, C. G. Nutrition and the gut microbiome in the elderly. Gut Microbes 8, 82–97 (2017).
13. Ragonnaud, E. & Biragyn, A. Gut microbiota as the key controllers of “healthy” aging of elderly people. Immun Ageing 18, 2 (2021).
14. Durack, J. & Lynch, S. V. The gut microbiome: Relationships with disease and opportunities for therapy. Journal of Experimental Medicine 216, 20–40 (2019).
15. Wang, B., Yao, M., Lv, L., Ling, Z. & Li, L. The Human Microbiota in Health and Disease. Engineering 3, 71–82 (2017).
16. Wang, S. et al. Rational use of prebiotics for gut microbiota alterations: Specific bacterial phylotypes and related mechanisms. Journal of Functional Foods 66, 103838 (2020).
17. Kim, S.-K. et al. Role of Probiotics in Human Gut Microbiome-Associated Diseases. Journal of Microbiology and Biotechnology 29, 1335–1340 (2019).
18. Gupta, S., Allen-Vercoe, E. & Petrof, E. O. Fecal microbiota transplantation: in perspective. Therap Adv Gastroenterol 9, 229–239 (2016).
19. Del Toro-Barbosa, M., Hurtado-Romero, A., Garcia-Amezquita, L. E. & García-Cayuela, T. Psychobiotics: Mechanisms of Action, Evaluation Methods and Effectiveness in Applications with Food Products. Nutrients 12, 3896 (2020).
20. Sarkar, A. et al. Psychobiotics and the Manipulation of Bacteria–Gut–Brain Signals. Trends in Neurosciences 39, 763–781 (2016).