Vad är tarmmikrobioten och humant mikrobiom?
Människokroppen är värd för biljoner mikrober eller bakterier. Några av dessa är användbara och andra är skadliga.
För mer forskningsbaserad information om mikrobiomet och hur det påverkar din hälsa, besök vårt dedikerade nav.
Vissa forskare har uppskattat att det finns tio gånger fler mikrobiella celler i kroppen än det finns mänskliga celler, medan andra säger att förhållandet kan vara närmare 1: 1.
Nyare vetenskapliga framsteg inom genetik innebär att människor vet mycket mer om mikroberna i kroppen.
Många länder har investerat mycket i att undersöka interaktioner inom människokroppens ekosystem och deras relevans för hälsa och sjukdom.
De två termerna mikrobiota och mikrobiom används ofta för att betyda samma sak och används omväxlande. Denna artikel kommer att förklara skillnaderna mellan dem och hur båda används och forskning inom modern medicin.
Snabba fakta om tarmmikrobioten
- Den mänskliga mikrobioten består av biljoner celler, inklusive bakterier, virus och svampar.
- De största populationerna av mikrober finns i tarmen. Andra populära livsmiljöer inkluderar hud och könsorgan.
- De mikrobiella cellerna och deras genetiska material, mikrobiomen, lever med människor från födseln. Detta förhållande är viktigt för normal hälsa.
- Mikroorganismerna som lever i mag-tarmkanalen uppgår till cirka 4 kilo biomassa. Varje individ har en unik blandning av arter.
- Mikrobioten är viktig för näring, immunitet och effekter på hjärnan och beteendet.Det är inblandat i ett antal sjukdomar som orsakar störningar i den normala balansen mellan mikrober.
Vad är det mänskliga mikrobiomet?
Den mänskliga mikrobioten består av ett brett utbud av bakterier, virus, svampar och andra encelliga djur som lever i kroppen.
Mikrobiomet är namnet på alla gener i dessa mikrobiella celler.
Varje människa hamnar var som helst mellan 10 biljoner och 100 biljoner mikrobiella celler i ett symbiotiskt förhållande. Detta gynnar både mikroberna och deras värdar, så länge kroppen är i ett hälsosamt tillstånd. Uppskattningarna varierar, men det kan finnas över 1000 olika arter av mikroorganismer som utgör den mänskliga mikrobioten.
Det finns många projekt som försöker avkoda det mänskliga genomet genom att sekvensera alla mänskliga gener. På liknande sätt har mikrobiomet varit föremål för intensiva ansträngningar för att riva upp all sin genetiska information.
Följande video om det mänskliga ekosystemet, producerat av Genetic Science Learning Center vid University of Utah, Salt Lake City, hjälper till att skapa en bild av detta känsliga men vitala förhållande.
Det är en bra introduktion till utbudet av livsmiljöer för olika typer av mikrober i kroppen, inklusive skillnaderna mellan underarmens torra miljö och armhålans våta och oljiga miljö.
Mikroberna i kroppen är så små att de bara utgör cirka 2 till 3 procent av den totala vikten av människokroppen, trots att de är fler än cellerna. [S2]
En studie från 2012 publicerad i Nature av Human Microbiome Project Consortium fann följande:
- Prover av mikrobiella samhällen i mun och avföring är särskilt olika
- Däremot visar prover från vaginala platser särskilt enkla mikrobiella samhällen.
Studien visade den stora mångfalden hos det mänskliga mikrobiomet över en stor grupp friska västerländska människor men ställer frågor för vidare forskning. Hur varierar mikrobiella populationer inom var och en av oss under en livstid, och är mönster av kolonisering av fördelaktiga mikrober desamma som de som visas av sjukdomsframkallande mikrober?
Vad är tarmmikrobioten?
Tarmmikrobioten brukade kallas tarmens mikroflora.
Vid denna tidpunkt, 1996, skrev Dr. Rodney Berg, avdelningen för mikrobiologi och immunologi i Louisiana State University, om tarmmikrobioten och sammanfattade dess ”djupgående” betydelse.
"Den inhemska mag-tarmkanalens mikroflora har stora effekter på värdens anatomiska, fysiologiska och immunologiska utveckling", skrev Dr. Berg, i en artikel publicerad i Trends in Microbiology.
Tidningen tillägger:
"Den inhemska mikrofloran stimulerar värdimmunsystemet att reagera snabbare på patogenutmaning och, genom bakteriell antagonism, hämmar kolonisering av mag-tarmkanalen genom uppenbara exogena patogener."
Detta symbiotiska förhållande gynnar människor och närvaron av denna normala flora inkluderar mikroorganismer som är så närvarande i miljön att de kan hittas i praktiskt taget alla djur från samma livsmiljö.
Dessa naturliga mikrober innehåller dock också skadliga bakterier som kan övervinna kroppens försvar som skiljer dem från vitala system och organ. Exempel inkluderar
Sammanfattningsvis finns det fördelaktiga bakterier i tarmen, och det finns skadliga bakterier som kan korsas i bredare system och kan orsaka lokala infektioner i mag-tarmkanalen. Dessa infektioner inkluderar matförgiftning och andra gastrointestinala sjukdomar som leder till diarré och kräkningar.
Tarmmikrobioten innehåller över 3 miljoner gener, vilket gör den 150 gånger mer genetiskt varierad än människokroppen.
Tarmmikrobioten hos varje individ är unik. Det kan starkt bidra till hur en person bekämpar sjukdomar, smälter mat och till och med deras humör och psykologiska processer.
Varför är den mänskliga mikrobioten viktig?
Länkar har hittats mellan tarmmikrober och hjärtsjukdomar
Mikroorganismer har utvecklats tillsammans med människor och utgör en integrerad del av livet och utför en rad vitala funktioner.
De är inblandade i både hälsa och sjukdom, och forskning har funnit kopplingar mellan bakteriepopulationer, oavsett om de är normala eller störda, och följande sjukdomar:
- astma
- autism
- cancer
- celiaki
- kolit
- diabetes
- eksem
- hjärtsjukdom
- undernäring
- multipel skleros
- fetma
Den mänskliga mikrobiomen har inflytande på följande fyra breda områden som är viktiga för hälsan:
- näring
- immunitet
- beteende
- sjukdom
Näring
Förutom att absorbera energi från maten är tarmmikrober viktiga för att hjälpa människor att ta in näringsämnen. Tarmbakterier hjälper oss att bryta ner komplexa molekyler i till exempel kött och grönsaker. Utan hjälp av tarmbakterier är växtcellulosa osmältbar.
Tarmmikrober kan också använda sina metaboliska aktiviteter påverka matbehovet och känslan av att vara full.
Mångfalden hos mikrobioten är relaterad till kostens mångfald. Yngre vuxna som testar ett brett utbud av livsmedel uppvisar en mer varierad tarmmikrobiota än vuxna som följer ett distinkt kostmönster.
Immunitet
Från det ögonblick ett djur föddes börjar de bygga sin mikrobiom. Människor skaffar sina första mikrober från ingången till sin mammas livmoderhals vid ankomst till världen.
Utan dessa tidiga mikrobiella gäster skulle adaptiv immunitet inte existera. Detta är en viktig defensiv mekanism som lär sig att reagera på mikrober efter att ha stött på dem. Detta möjliggör ett snabbare och mer effektivt svar på sjukdomsframkallande organismer.
Gnagare som är helt rena för mikroorganismer uppvisar en rad patologiska effekter, och ett underutvecklat immunsystem är bland dem.
Mikrobioten relaterar också till autoimmuna tillstånd och allergier, som kan vara mer benägna att utvecklas när exponering för mikrober störs tidigt.
Beteende
Mikrobioten kan påverka hjärnan, som också är involverad i matsmältningen. Vissa har till och med kallat tarmmikrobioten en ”andra hjärna”.
Små molekyler som frigörs av aktiviteten hos tarmbakterier utlöser nervernas respons i mag-tarmkanalen.
Forskare har också observerat samband mellan tarmmikrobiomet och psykologiska störningar, såsom depression och autistiskt spektrumstörning (ASD).
Sjukdom
Bakteriepopulationer i mag-tarmsystemet har gett insikt i tarmsjukdomar, inklusive inflammatoriska tarmsjukdomar (IBD), såsom Crohns sjukdom och ulcerös kolit. Låg mikrobiell mångfald i tarmen har kopplats till IBD såväl som fetma och typ 2-diabetes.
Status för tarmmikrobiotan har kopplats till metaboliskt syndrom. Att ändra kosten genom att inkludera prebiotika, probiotika och andra kosttillskott har minskat dessa riskfaktorer.
Tarmmikrober och deras genetik påverkar energibalansen, hjärnans utveckling och kognitiva funktion. Forskning pågår om exakt hur detta sker och hur detta förhållande kan användas för mänsklig nytta.
Att störa mikrobioten med antibiotika kan leda till sjukdomar, inklusive infektioner som blir resistenta mot ett antibiotikum.
Mikrobioten spelar också en viktig roll för att motstå överväxt av tarmar hos externt införda populationer som annars skulle orsaka sjukdomar - de "goda" bakterierna konkurrerar med de "dåliga", med vissa till och med frisättande antiinflammatoriska föreningar.
Nya resultat på mikrobiomet
Enorma investeringar har gjorts i forskning om mikrobiella populationer i kroppen och deras genetik och undersökt kopplingar till hälsa och sjukdom.
National Institutes of Health (NIH) lanserade Human Microbiome Project 2007, ett forskningsprojekt som syftar till att definiera de mikrobiella arter som påverkar människor och deras förhållanden till hälsa genom att producera stora, offentligt tillgängliga datamängder från genetiska studier.
De flesta av de mikroorganismer som lever hos människor finns i mag-tarmsystemet, och det är också här de flesta nya upptäckter görs.
Den senaste utvecklingen inkluderar ytterligare bekräftelse av sätt att införa en ny stam i en befintlig mikrobiota med hjälp av näringstillgänglighet utan att påverka den totala balansen och funktionen hos mikrobiomet. Detta öppnar potentialen för probiotiska behandlingar och nya metoder för att analysera tarmmikrobiotans smink.
Tång användes för att kontrollera tarmmikrobioten hos flera möss i denna studie.
Det har också gjorts nyligen forskning om hur potentiella patogener från utsidan av kroppen går till invaderande och hur de relaterar till tarmmikrobioten. Detta hjälper till att identifiera sätt att begränsa invasionen av potentiellt skadliga mikrober och deras sjukdomsframkallande effekter.
Tarmmikrobioten blir en hörnsten i förebyggande medicin.
