Imaginea noastră despre boală se poate schimba radical!

Imaginați-vă o comunitate de miliarde de ființe vii microscopice în care speciile concurente și care cooperează trăiesc într-o diversitate incredibilă. Și ceea ce face ca totul să fie cu adevărat interesant; totul este în corpul nostru. Microbii trăiesc la suprafața pielii, în îndoirile corpului, în gură și în tractul nostru intestinal. Descoperirea nu este nouă, dar semnificația medical-sănătoasă a acestui sistem incredibil de complex a început să fie descoperită abia recent.

Un grup în creștere de biologi îl consideră pe om nu numai ca descendent al unui ovul și al spermei care se unesc în momentul fertilizării, ci ca parte a unui sistem complex. Fără excepție, toți trăim în strânsă comuniune cu milioane de alte viețuitoare.

Se estimează că există de 10 ori mai mulți microbi în corpul nostru decât numărul celulelor noastre. Mai mult, ele sunt mai mult sau mai puțin diferite. Celulele corpului nostru sunt de cca. Ei poartă 23.000 de gene, pe care le-am moștenit de la părinții noștri.

În schimb, numărul de gene de origine bacteriană, adică co-chiriașii noștri, este de 3 milioane. Fără îndoială, cei mai mulți dintre ei sunt responsabili pentru dezvoltarea acelorași proprietăți, adică variația pe o temă. Cu toate acestea, numărul de gene care nu se încadrează în această categorie și măresc complexitatea genetică a „sistemului” nu este neglijabil.

Microbiota

Omul formează de fapt un întreg organic cu bacteriile din corpul său (colectiv, această comunitate bacteriană se numește microbiotă). Această legătură a fost creată ca urmare a procesului milenar de co-dezvoltare, aliniere (coevolutie). Coexistența se bazează pe beneficii reciproce, în schimbul materiei prime și al habitatului protejat, bacteriile care trăiesc în noi ne oferă nutrienți importanți și au, de asemenea, un rol de protecție a sănătății, adică contribuie la bunăstarea generală a gazdei. Cu toate acestea, echilibrul este fragil și, sub o anumită influență, microbii utili până acum sau cel puțin inofensivi se pot întoarce împotriva noastră și se pot îmbolnăvi.

Bacteriile pot provoca boli - desigur, acest lucru nu este nimic nou pentru nimeni. Ceea ce este surprinzător este gama de boli în cauză. Acestea nu sunt infecții acute pe care medicina modernă le tratează relativ cu succes cu medicamente din ce în ce mai noi (să ignorăm acum problema nesemnificativă a rezistenței la antibiotice). Avem un arsenal eficient pentru a ucide bacteriile, în timp ce știm foarte puțin despre speciile care trăiesc în noi și rolul lor. Boli cronice ale populației din țările dezvoltate - obezitate, diabet, boli de inimă, astm, scleroză multiplă și alte boli neurologice/psihiatrice, cum ar fi autismul - rolul microbilor este semnificativ mai mare decât ar fi crezut oricine până acum.

Cum este viața unei bacterii?

Flora bacteriană umană poate fi chiar înțeleasă ca un organ independent. Cântărește în jur de 1 kg ca multe alte organe ale noastre. Deși nu este „tangibil”, cum ar fi inima sau rinichii, este similar cu celulele sistemului imunitar împrăștiate pe tot corpul, care, de asemenea, nu formează un organ definibil.

Conform stării actuale, 100 de grupuri mari de bacterii pot fi izolate și fiecare are o capacitate biochimică diferită. Patru grupuri dintre acestea sunt reprezentate în tractul intestinal uman, acestea sunt specii Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes și Proteobacteria.

Bacteriile care trăiesc la om prezintă un model diferit, similar cu imaginea peisajului pe unitate geografică. De exemplu, un copil mic care locuiește în Malawi sau Venezuela are în intestine mult mai multe bacterii producătoare de riboflavină decât omologii lor din America de Nord sau Europa. În plus, utilizarea nutrienților în laptele matern este, de asemenea, mai eficientă în cazul lor. Au mai multe enzime numite glicozide hidrolaze pentru a transforma glicanii (anumite tipuri de carbohidrați din lapte) în zaharuri care pot fi utilizate de organism.

Cu toate acestea, genele care codifică enzima nu se găsesc în genomul uman, acesta poate fi produs doar de bacterii. Și laptele este abundent în acești carbohidrați. Acesta este un frumos exemplu al mecanismului de acțiune al coevolutiei.

Microbii joacă, de asemenea, un rol important în nutriția lor în viața ulterioară. Nu am fi în măsură să descompunem și să utilizăm mulți carbohidrați complecși dacă ne-am putea baza doar pe propriul nostru fond de gene și pe enzimele pe care le codifică. 10-15% din energia utilizată de un adult mediu este furnizată de molecule derivate și absorbite prin descompunerea bacteriană.

Obezitate și malnutriție

Văzând contribuția microbilor la descompunerea nutrienților, întrebarea a fost ridicată la oamenii de știință. Fie ca aceștia să joace un rol în dezvoltarea bolilor cu deficit sau chiar a obezității? Un studiu SUA din 2006 a examinat compoziția unei comunități bacteriene care trăiește în tractul intestinal al persoanelor cu greutate normală și supraponderalitate. În acest din urmă, membrii grupului Firmicutes au fost prezenți în număr mai mare și mai puțini membri ai grupului Bacteroidetes decât la indivizii subțiri. De asemenea, este interesant faptul că cei care au scăpat de excesul lor de greutate au mutat și compoziția comunității bacteriene către cele mai subțiri.

Pe baza rezultatelor experimentelor pe șoareci, nu este vorba doar de adaptarea la un mediu schimbat. Rolul bacteriilor în dezvoltarea greutății corporale se manifestă prin influența producției de hormoni care reglează depozitarea și eliberarea grăsimilor ca energie. Acest lucru poate explica fenomenul de lungă durată cunoscut de fermierii că vițeii sunt îngrășați mai repede atunci când antibioticele sunt amestecate în dietă.

După ce a arătat o asociere clară între bacteriile intestinale și obezitate, s-a demonstrat și opusul. Un studiu care a implicat copii din Malawi a arătat că microbiota formulată necorespunzător duce la malnutriție.

Dovezile finale în acest caz au fost furnizate de rezultatele specifice ale studiilor gemene. În jumătate din perechile care se hrăneau probabil într-un mod similar, un membru a fost hrănit în mod adecvat în timp ce celălalt a fost subnutrit. Având în vedere cele de mai sus, nu este surprinzător faptul că microbiota unor astfel de perechi a fost destul de diferită. În cazul subnutriților, sinteza vitaminelor și degradarea anumitor carbohidrați complecși au fost, de asemenea, inhibate. Când microbii au fost transplantați experimental în șoareci de laborator cu un tract intestinal steril, starea lor nutrițională a devenit similară cu cea a donatorilor. După aceasta, este probabil ca malnutriția să poată apărea chiar și cu o nutriție cantitativă și calitativă adecvată tocmai datorită compoziției comunității bacteriene care trăiește în tractul intestinal al individului.

Relația dintre bacteriile intestinale și nutriție poate părea evidentă de la sine. În cazul diabetului, al bolilor de inimă sau al sclerozei multiple, legătura nu mai este atât de evidentă.

Boala de inima

Sunt disponibile rezultate atât din studiile efectuate la șoareci, cât și la oameni asupra bolilor de inimă. Examinând relația dintre produsele metabolice și boală, s-a constatat că acidul formic detectabil în urina subiecților este invers legat de tensiunea arterială, care este un indicator al riscului de boli de inimă. Relația dintre cele două se datorează, probabil, efectului acidului formic asupra funcției renale. Deoarece sursa primară de acid formic sunt bacteriile, este legitim să sugerăm că microbii din intestin ne afectează și tensiunea arterială.

Studiile efectuate la șoareci au arătat un alt mecanism posibil pentru dezvoltarea bolilor cardiovasculare. Șoarecii au fost cultivați, având o tendință crescută ca arterele să devină inelastice. În aceste cazuri, distrugerea florei intestinale cu antibiotice a redus semnificativ incidența aterosclerozei, deși cauza nu a fost încă elucidată.

Diabetul de tip 2

În mod similar, rolul bacteriilor în dezvoltarea diabetului de tip 2 rămâne de elucidat. La persoanele cu obezitate morbidă, așa-numita intervenție chirurgicală de bypass gastric este uneori efectuată pentru a reduce greutatea corporală. În timpul procedurii, o secțiune a stomacului și a intestinului subțire este eliminată, astfel încât se consumă mai puține alimente și pot fi absorbite mai puțin din acesta. Pe lângă faptul că sunt supraponderali, pacienții au aproape întotdeauna diabet. Obezitatea poate fi tratată foarte eficient cu procedura, ceea ce este surprinzător că 80% dintre pacienți au avut diabet zaharat la câteva zile după procedură. Chirurgia determină o modificare detectabilă a compoziției florei intestinale, ceea ce duce probabil la o îmbunătățire a stării.

Diabetul de tip 2 este cauzat de scăderea sau pierderea completă a sensibilității celulelor la unul dintre hormonii care reglează glicemia, insulina. Sensibilitatea la insulină este un proces de semnalizare moleculară complex și care nu este încă pe deplin elucidat. Bacteriile florei intestinale sunt, de asemenea, suspectate să facă parte din acest lanț de reglementare.

Boală autoimună

În domeniul bolilor autoimune (când sistemul nostru de apărare atacă propriile celule sănătoase ale corpului) este suspectată și implicarea bacteriilor. Multe celule ale sistemului imunitar se găsesc în peretele intestinal. Sarcina lor este de a identifica bacteriile potențial periculoase, pe care le pot face pe baza moleculelor de semnalizare a suprafeței celulare. Uneori celulele imune amestecă bacterii și molecule dăunătoare pe suprafața celulelor proprii ale corpului și le atacă pe acestea din urmă. Nici aici nu este clar dacă acesta este doar ghinion sau, de asemenea, există o diferență în compoziția microbiotei.

Cercetătorii sugerează că un mecanism autoimun similar poate sta la baza astmului, a eczemelor și a sclerozei multiple în diabetul de tip 1 (cauzat de distrugerea autoimună a celulelor producătoare de insulină). Detaliile sunt neclare, dar rolul anumitor componente ale microbiotei poate fi asumat. Ei înșeală sistemul imunitar, care este deteriorat de propriile celule ale corpului.

În cazul sclerozei multiple, un studiu recent publicat la șoareci a confirmat rolul bacteriilor intestinale în funcția patologică a sistemului imunitar. Ca urmare a acestui proces, propriul nostru sistem de apărare descompune teaca izolatoare, care este esențială pentru buna funcționare a neuronilor.

Cu toate acestea, exemplele de mai sus ridică o altă problemă. Dacă bacteriile intestinale se pot îmbolnăvi, ne putem vindeca chiar și după boli incurabile din câte știm astăzi? Producătorii de iaurt exprimă acest lucru de ani de zile. Ajutați la dezvoltarea bacteriilor intestinale benefice! Pare logic că, dacă primim bacteriile potrivite în corpul nostru dintr-o sursă externă, sănătatea noastră se va îmbunătăți semnificativ.

Ciocnirea culturilor

Într-adevăr, rezultatele studiilor clinice au sugerat că probioticele (bacterii utile găsite în iaurt, de exemplu) pot atenua simptomele IBS (sindromul intestinului iritabil). Examinând flora intestinală a pacienților, aceasta pare adesea să fie ușor diferită de normală. Cu toate acestea, este îndoielnic dacă acest efect benefic apare și la persoanele sănătoase.

Un studiu interesant pe această temă a fost publicat anul trecut. Într-un studiu al gemenilor identici sănătoși, sa constatat că consumul de iaurt nu a avut niciun efect asupra compoziției microbiotei. Un membru al cuplului a consumat în mod regulat iaurt luni întregi, dar nu a fost detectată nicio modificare.

Prin consumul de iaurt, suntem capabili să introducem doar câteva tipuri de bacterii în organism. Exista in orice caz un mecanism prin care comunități bacteriene întregi pot fi transferate de la un tract intestinal la altul. Procedura este un transplant de scaun care pare foarte descurajator la prima audiere. Intervenția este în esență ceea ce sună; o bucată de scaun de la un donator sănătos este suspendată în ser fiziologic și infuzată în colonul pacientului.

Pe bază experimentală, procedura este deja utilizată în unele spitale din Statele Unite pentru a trata infecția cu Clostridium difficile. Bacteria provoacă o infecție cu diaree severă și alte simptome, în special la pacienții spitalizați. Gravitatea infecției este indicată de faptul că provoacă decesul a 14.000 de persoane pe an numai în state. Acest lucru se datorează gradului ridicat de rezistență a tulpinilor de C. difficile la majoritatea antibioticelor. Acest lucru necesită utilizarea unor "arme mari", cum ar fi vancomicina sau metronidazolul, care, din păcate, eradică de obicei cea mai mare parte a florei intestinale a pacientului fără discriminare. Dacă acest lucru se întâmplă fără dispariția completă a bacteriei C.difficile, aceasta va fi răzbunată de bacterie.

Tratarea pacienților afectați de infecție cu transplant de scaun are rezultate surprinzător de bune. Bacteriile introduse în acest mod încep să crească extrem de repede, umple partea inferioară a intestinului și „alungă” C. difficile. Intervenția a fost efectuată la 77 de pacienți, iar rata de succes a fost de 91%. La pacientul care nu a răspuns, repetarea intervenției a avut succes în marea majoritate a cazurilor. Pentru ca acest tratament să devină o practică obișnuită, eficacitatea acestuia trebuie demonstrată prin studii clinice standardizate. În orice caz, rezultatele de până acum oferă motive de încredere într-o soluție ieftină și eficientă la o problemă foarte gravă.

Sistemul nervos resp. probleme mentale

TCea mai interesantă problemă este relația dintre microbiotă și sistemul nervos. Se știe de mult că și autiștii au probleme intestinale și acest lucru este adesea însoțit de o floră bacteriană anormală. Tocmai în tractul intestinal, speciile de Clostridium sunt reprezentate în număr mare, ceea ce poate juca un rol decisiv în dezvoltarea afecțiunii.

Fiecare ecosistem este caracterizat de concurență, chiar dacă este stabil și productiv, flora intestinală umană nu este liberă de „lupte interne”. În competiția pentru habitat și nutrienți, arma speciilor Clostridium este compușii fenolici toxici (compuși organici, componente ale unor dezinfectanți). Cu toate acestea, ele sunt toxice și pentru celulele umane, astfel încât corpul se atașează de ele ca un neutralizator pentru a le neutraliza. Neutralizarea fenolilor care se acumulează ca urmare a creșterii bacteriene duce astfel la epuizarea rezervelor de sulf din organism. Cu toate acestea, sulful este esențial în multe procese fiziologice, inclusiv în dezvoltarea sistemului nervos. Microbiota compoziției neobișnuite cere, prin urmare, un preț mare pe care creierul îl plătește.

Nu s-a dovedit încă că acest mecanism este cauza autismului. Cu toate acestea, se știe că mulți pacienți cu autism suferă de o tulburare care afectează metabolismul sulfului. Și Clostridium care se înmulțește în intestinul lor pare să înrăutățească situația.

Studiul microbilor a devenit semnificativ mai simplu odată cu apariția noilor tehnologii de secvențiere a ADN-ului. Nu este necesar să le cultivați în cutii Petri, ceea ce uneori provoacă dificultăți lungi sau grave. Acest domeniu a ieșit în prim plan în viața științifică. Pe lângă extinderea cunoștințelor noastre utile, există și pericole. Venirea în prim plan a microbilor noștri neglijați până acum poate provoca o interpretare greșită a rezultatelor de până acum.

Indiferent dacă acest lucru este adevărat sau nu, nu există nicio îndoială că microbiota ne hrănește, menține buna funcționare a metabolismului nostru și ne poate dăuna în unele sau chiar multe feluri. Și încă ceva, conectează generațiile, într-un mod la care nu ne gândisem până atunci.

Moștenirea părintească?

Există multe boli care reapar în cadrul unei familii, denumite boli ereditare sau genetice. Fondul genetic nu este încă clar pentru toate aceste boli. Acest lucru se poate datora, pe de o parte, rolului combinat al mai multor gene în debutul afecțiunii. Sau poate că nu caută gene responsabile la locul potrivit.

Acest lucru se datorează faptului că microbiota corpului nostru este, probabil, moștenită de la părinții noștri, deși nu într-un mod la fel de clar ca genele noastre. Multe bacterii intră în tractul nostru intestinal la naștere și provin de la mama noastră sau „se mută în noi” din mediul imediat la scurt timp. Astfel, este de conceput că cauza unor boli moștenite este de fapt transmiterea bacteriilor.

Toate acestea nu sunt doar o descoperire științifică interesantă. Tratarea bolilor de origine genetică cunoscută este adesea greoaie, incurabilă și necesită de obicei medicamente pe tot parcursul vieții. Cu toate acestea, compoziția microbiotei poate fi modificată diferit de genomul uman prin medicamente.

Exemplele menționate mai sus sunt doar un gust al descoperirilor științifice recente incitante. Dacă rolul microbiotei este confirmat în anumite boli, poate schimba fundamental practica medicinii.