Арлі Гомес-Лопес

1 Директор, Відділ досліджень, Університетський фонд наук про здоров'я, Богота, округ Колумбія, Відділ досліджень, Університетський фонд наук про здоров'я, Богота, Колумбія,

мікробіом

Відкриття мікроскопічного життя, прихованого у краплі води, зроблене винахідником мікроскопа Антонієм ван Левенгуком (1632-1723) у 1654 році, стало воротами для вивчення мікробіології. Роблячи паралель, сьогодні ми можемо вважати, що прогрес у високопродуктивних методах секвенування відкрив шлях для розшифровки геномів бактерій з різних частин людського тіла, що є фундаментальною основою для аналізу мікробіому людини. Подібним чином використання нових технологій, особливо тих, що пов'язані з -омічними науками (геноміка, транскриптоміка, протеоміка, метаболоміка тощо), дозволило розробляти такі проекти, як той, що розпочався в 2008 році дослідниками з Національних інститутів охорони здоров'я (NIH) США, спрямований на розуміння кореляції між змінами мікробіому, здоров’ям та захворюваннями у людей.

На основі знань, отриманих в результаті цих досліджень, були розроблені нові терапевтичні засоби, такі як пробіотики, пребіотики та симбіотики. З огляду на зростаючу важливість цього виду продукції в клінічній практиці, необхідно уточнити ці поняття. Всесвітня організація охорони здоров’я (ВООЗ) визначає пробіотики як ті продукти, що містять живі мікроорганізми, які при введенні у відповідній кількості сприятливо впливають на здоров’я господаря 1. Пребіотики - це речовини, отримані з їжі, які не піддаються перетравленню, чий сприятливий вплив на господаря надається їх вкладом у ріст, активність або обох видів бактерій. Продукти, що містять пребіотики та пробіотики, називаються симбіотиками.

Мікробіом і здоров'я

У різних дослідженнях було показано, що плоди залишаються в стерильному середовищі до тих пір, поки амніотична оболонка залишається цілою. Однак, згідно з кількома недавніми дослідженнями, симбіотичні бактерії були виділені з меконію нормальних плодів. Подібним чином, під час народження та залежно від шляху розродження (вагінальне або кесарів розтин) новонароджені отримують бактерії під впливом материнської вагінальної та калової флори або мікроорганізмів, що присутні в навколишньому середовищі. Насправді було показано, що діти, народжені шляхом кесаревого розтину, мають більшу частку видів та штамів, таких як Bacteroides spp., Escherichia spp., Shigella spp. і Clostridium difficile2.

Мікробіом дорослих залежить від багатьох факторів, таких як стать, індекс маси тіла, харчові звички та фізична активність. В даний час найбільша кількість досліджень зосереджена на мікробіоті кишечника і показала, що існує понад 200 видів та підвидів бактерій, що становить від 0,5 до 2 кг загальної маси тіла здорової людини; однак більшість з них відповідають бактеріям, які неможливо культивувати, що ускладнює їх ідентифікацію звичайними методами 2-4. Нормальна мікробіота асоціюється з різними функціями: ендокринна, неврологічна сигналізація, модифікація мінеральної щільності кісток, дозрівання імунної системи система, інгібування патогенних мікроорганізмів, синтез вітамінів (К, В12 та фолатів), метаболізм жовчних солей та модуляція деяких препаратів 5, 6.

Мікробіом і хвороби

Кореляція між мікробіомом та різними захворюваннями у людини походить від втрати корисних функцій або їх зміни в результаті вторгнення патогенних мікроорганізмів. До захворювань, найбільш пов’язаних із порушеннями такого характеру, належать: серцево-судинні, аутоімунні та хронічні запальні захворювання, цукровий діабет, гастроентерит, синдром подразненого кишечника, ревматоїдний артрит, інфекції та рак та. також модифікації метаболізму ліків.

Основними факторами, пов’язаними з серцево-судинним ризиком, є дисліпідемія, діабет, артеріальна гіпертензія, ожиріння, а також вироблення триметиламіну, вторинних жовчних кислот та 7-ланцюгових жирних кислот. Триметиламін метаболізується бактеріями в кишечнику та проходить через портальний кровообіг до печінка, де флавоносні монооксигенази синтезують N-оксид триметиламіну. Ця сполука була пов’язана з розвитком атеросклерозу, тромбозів, серцевої недостатності, фіброзу та змін у функції макрофагів. З іншого боку, було показано, що регуляція кишкової флори приносить велику користь при серцево-судинних захворюваннях 8.

Що стосується кореляції мікробіому з імунною системою, різні дослідження розглядали взаємозв'язок з аутоімунітетом, алергією та запальними захворюваннями та типом мікробів у ротовій порожнині, дихальних шляхах та травних шляхах. У випадку ревматоїдного артриту виявлено зменшення сімейства Bifidobacterium і Bacteroides8. Склад мікробіоти кишечника та функціональний стан імунної системи можуть визначати, які пацієнти страждатимуть на цю хворобу; насправді, деякими ліками, що застосовуються для лікування ревматоїдного артриту, є антибіотики (хлорохін, сульфасалазин, міноциклін та рокситроміцин) 9.

Роль мікробіома у розвитку астми та різних її проявів було висунуто 10, 11. Деякі із запропонованих механізмів включають:

Вплив у ранньому віці середовища, багатого на бактерії, у осіб, схильних до розвитку астми в дитинстві.

Модулююча дія мікробіоти на розвиток імунної системи.

Вплив гострих вірусних інфекцій та характер бактеріальної колонізації дихальних шляхів у дітей, хворих на астму.

Колонізація бронхів специфічними генотипами бактерій, відповідно до фенотипу астми.

Що стосується запальних захворювань, то синдром подразненого кишечника є одним із найбільш широко вивчених, і коли демонструються попередні шлунково-кишкові інфекції, він називається постінфекційним синдромом подразненого кишечника. В останньому можна спостерігати бактеріальне перенаселення та кількісні та якісні зміни мікробіоти кишечника та калу 12. У тонкому кишечнику підвищується проникність кишечника та стимулюються імунологічні механізми в підслизовій оболонці, що призводять до запалення низького ступеня; Це навіть було використано як виправдання для використання антибіотиків у їх лікуванні 12, 13.

Багато досліджень продемонстрували канцерогенність мікроорганізмів, таких як хелікобактер пілорі та вірус папіломи людини, відповідно при раку шлунка та шийки матки. Однак нещодавно було продемонстровано збільшення поширеності новоутворень зі специфічними профілями мікробіоти. Мікробіоми, які найчастіше асоціюються з новоутвореннями, включають: Fusobacterium nucleatum при раку товстої кишки; Протеобактерії, бактероїдети та тверді речовини при раку підшлункової залози; Fusobacterium і Helicobacter жовч при раку жовчної протоки; Streptococcus spp. І Prevotella spp. при раку стравоходу та Cutibacterium acnes, Mycoplasma hominis, Enterobacteriaciae, Escherichia coli, Acinetobacter spp. І Pseudomonas spp. при раку простати 14-19.

Ще однією з властивостей мікробіоти є здатність модифікувати середовище, де вона знаходиться, завдяки її широкому потенціалу модифікувати реакції ліків, метаболітів ліків та інших ксенобіотиків; таким є випадок 5-фторурацилу та 5-фторуридину, який завдяки ферментативним процесам, таким як ацетилювання, змінює молекулярну структуру ліків та їх дію.

Пробіотики, пребіотики та симбіотики

Переклад знань, отриманих в результаті досліджень мікробіому та його складної взаємодії з господарем, у поєднанні з впливом генетичних та епігенетичних факторів, як терапевтичного ресурсу, представленого у використанні пробіотиків, пребіотиків та симбіотиків, становить велику проблему. На сьогоднішній день існує безліч досліджень щодо асоціації різних видів та їх сприятливого впливу на здоров’я.

Найвідомішим клінічним використанням пробіотиків є запобігання ускладненням, викликаним антибіотиками, у госпіталізованих пацієнтів, при яких досягнуто зниження до 50% зараження C. difficile20. Показано, що пробіотики, що складаються з різних видів у концентрації 1011 або більше колонієутворюючих одиниць, використовувані більше восьми тижнів, знижують системний артеріальний тиск 21.

Одним з продуктів, що секретується Streptococcus mutans, є мутанобактин, який перешкоджає росту Candida albicans22.

Незважаючи на зростаючу кількість досліджень, в яких було продемонстровано корисний та безпечний ефект пробіотиків, важливо зазначити, що вони можуть мати серйозні та навіть летальні наслідки для деяких вразливих груп населення, таких як вагітні жінки, пацієнти з пригніченим імунітетом, трансплантація або судинні зміни 23.

Пребіотики та симбіотики можуть бути альтернативою пробіотикам або частиною добавки; насправді, як правило, вони збільшують виживання мікроорганізмів, що містяться в пробіотиках, у травному тракті 24, 25.

Хоча прогрес, досягнутий у вивченні цих продуктів, є очевидним, досі немає ясності щодо ідеальних комбінацій мікроорганізмів, дозування, функціональної та структурної характеристики продуктів, що секретуються, загальних механізмів дії для отримання їх сприятливого ефекту. так далі.

З огляду на зростаючий бум цих продуктів на ринку та їхній промисловий та комерційний потенціал, є етичним, науковим і технологічним імперативом вивчити їх ефективність, біоеквівалентність, безпеку та шляхи введення та, загалом, гарантувати їх клінічне використання з найбільший запас міцності для пацієнтів. Подібним чином необхідно встановити стандарти та засоби контролю виробничих процесів, що дозволяють гарантувати високу якість продукції.

Що стосується нормативної бази, за винятком Сполучених Штатів, де Управління з контролю за продуктами та ліками (FDA) вважає, що дослідження пробіотиків та пребіотиків повинні слідувати протоколу лікарського засобу, в інших країнах використовуються менш суворі протоколи аналізу, і, аналогічним чином, мета-аналіз та систематичні бібліографічні огляди, як додаткові способи оцінки його сприятливого ефекту 26, 27.

У Колумбії Міністерство охорони здоров'я та соціального захисту та Національний інститут контролю за харчовими продуктами та ліками (Invima) - установи, відповідальні за встановлення нормативної бази для цих продуктів - мають нормативи для оцінки ліків з пробіотиками, пребіотиками чи симбіотиками та, також, щодо вимог до їх виробництва та зберігання. Завдяки цьому вже більше 10 років затверджуються різні продукти, що вважаються пробіотиками або пребіотиками, а також дієтичні добавки з пробіотиками, симбіотиками або обома.

Виноски

Цитування: Гомес-Лопес А. Мікробіом, здоров'я та хвороби: пробіотики, пребіотики та симбіотики. Біомедичний. 2019; 39: 617-21.