Tarmmikrobiotan är alla mikroorganismer som lever i tjocktarmen. Bland dem är de mest kända bakterierna, av vilka det finns över 1000 arter hos en frisk person. Mikrobiotans sammansättning och överflöd är nära relaterade till hälsa, humör och hjärnfunktion. Ta reda på hur tarmbakterier påverkar din kropp.

Mikrobiotaär en grupp mikroorganismer av olika slag som lever i värdorganismen och på dess yta.Mikrobiom betyder detsamma som mikrobiota . Båda termerna används omväxlande. Men termen "mikroflora" överges, vilket antyder att mikroorganismerna i värdens kropp är av växtursprung.

Den mänskliga mikrobiotan inkluderar inte bara bakterier, utan även virus, arkéer och eukaryota organismer. Bakteriernas mångfald och roll har dock bäst studerats. Bakterier som lever i människokroppen har identifierats tack vare gensekvensering. Dessa upptäckter gjorde det möjligt att förstå förhållandet mellan mikrobiomet och värden.

Intestinal mikrobiota - egenskaper

Tarmmikrobiomet är ett av beståndsdelarna i hela organismens mikrobiom, vilket är av stor betydelse för människokroppens homeostas

Tarmbakterierna är de som finns i tjocktarmen.En frisk vuxen människa som vanligtvis hyser mer än 1 000 arter av bakteriersom tillhör relativt få kända typer av bakterier. De anaeroba bakterierna av typerna Bacteroidetes och Firmicutes är dominerande.

Variabilitet i tarmmikrobiotan

Tarmmikrobiotan är varierande - den är inte densamma både hos olika människor och hos samma person vid olika tidpunkter. Skillnaderna mellan individer är mycket tydliga.

Det är känt att den övergripande mångfalden av människans tarmmikrobiota förändras under hela livet. Den fortsätter att öka från födseln till runt 12 års ålder, förblir relativt stabil under hela vuxen ålder och minskar sedan under senare år.

En studie visade att cirka 70 % av mikrobiotan förblir oförändrad under ett år utan antibiotikabehandling. Observationer har visat att vissa arter sannolikt kommer att vara stabila över årtionden, om inte under en individs livstid, vilket framgår av identifieringen av samma bakterieart bland familjemedlemmar men inte mellan individerorelaterade.

Sålunda förblir vissa bakterier desamma hos friska människor, och vissa förändras under hela livet. Externa faktorer förändrar också mikrobiomet över tiden. Dessa inkluderar bland annat:

  • infektioner,
  • tagna mediciner,
  • livsstil
  • och kostförändringar.

LifeLines Djupstudie med användning av bakteriegenomsekvensering på mer än 1 000 personer fann att kosten är en viktig modulator av tarmmikrobiomvariabilitet.

Skäl till att minska mångfalden av tarmmikrobiotan

Tarmmikrobiomet är mycket rikt jämfört med andra delar av kroppen. En stor mångfald av tarmmikrobiotan är en egenskap hos friska människor. Sjukdomstillstånd leder till dess utarmning när det gäller arternas mångfald.

Mindre bakteriell mångfald observerades hos personer med:

  • inflammatorisk tarmsjukdom,
  • psoriasisartrit,
  • diabetes typ 1,
  • atopi,
  • celiaki,
  • fetma,
  • med typ 2-diabetes
  • och arteriell stelhet jämfört med friska människor

Kopplingen mellan minskad mångfald och sjukdomar indikerar att det artrika tarm-ekosystemet är mer motståndskraftigt mot miljöpåverkan

Huvudtyper av tarmbakterier

Mångfald anses vara en bra indikator på en "frisk tarm". De huvudsakliga typerna av tarmbakterier i termer av överflöd är:

  • Firmicutes,
  • Bacteroidetes,
  • Actinobacteria,
  • Proteobacteria,
  • Verrucomicrobia
  • och Fusobacteria.

Sammansättningen av tarmmikrobiomet förändras naturligt med åldern. Det beror främst på kosten

Både 2-3-åringar och vuxna domineras av samma bakterier, vilket beror på att barn runt 3 år redan äter exakt samma mat som vuxna

Intestinal mikrobiota - sammansättning under olika perioder av livet

LivslängdDominanta tarmbakterier
födelseögonblickEnterococcus, Staphylococcus
Första månaden i livetBifidobacteriaceae
Sjätte månaden i livetClostridiacea, Ruminococcaceae, Lachnnospraceae
Första levnadsåretBacteriodes, Clostridium, Ruminococcum
Andra - tredje levnadsåretFirmicutes, Bacteroidetes
vuxen ålderFirmicutes, Bacteroidetes

Intestinal mikrobiota - påverkan på kroppen

Tarmmikrobiotan påverkarkroppens fysiologi i många aspekter. Klassiskt sett ses dess roll främst i matsmältningen av näringsämnen som är svårsmälta för enzymer i matsmältningssystemet. Detta är dock bara toppen av isberget. Förändringar i mikrobiomets sammansättning (dysbios) förekommer vid många sjukdomar

Det är dock ofta oklart om det är förändrad mikrobiota som orsakar sjukdom eller om sjukdomen påverkar sammansättningen av tarmbakterier. Vilken betydelse har tarmbakterier för kroppen?

Mikrobiota och axeln tarm-hjärna

Du kan ofta höra talesättet att tarmen är vår andra hjärna. Det är helt berättigat. I kroppen sker tvåvägssignalering mellan tarmmikrobiotan, tarmen och hjärnan. Det sker via de nervbanor som inkluderar det centrala och intestinala nervsystemet och cirkulationssystemet

Signalering från cirkulationssystemet innebär:

  • axel hypotalamus - hypofys - binjurar,
  • immunsystemregulatorer,
  • hormoner,
  • neurotransmittorer
  • och bakteriella metaboliter som kortkedjiga fettsyror.

Prekliniska studier har visat inverkan av tarmmikrofloran på:

  • nociceptiva reflexer (reflexer som svar på vävnadsskadande stimuli),
  • matintag,
  • känslomässigt och soci alt beteende,
  • stressrespons
  • och hjärnans neurokemi.

I studier på möss har det visat sig att mikrobiota är nödvändig för den sociala utvecklingen av möss och är involverad i neuroutvecklingsstörningar, inklusive autismspektrumstörningar.

Möss som saknar tarmmikrobiota har visat sig ha en överdriven stressreaktion jämfört med kontrolldjur. Dessa möss visar också ökad motorisk aktivitet och mindre allvarligt ångestbeteende jämfört med kontrollmöss.

Däremot minskade administreringen av probiotikan L. rhamnosus (JB-1) till möss nivåerna av kortikosteron som utsöndras under stress och ångestrelaterade beteenden.

Dessa data betonar starkt vikten av mikrobiom-tarm-hjärna-axeln för normal neurologisk utveckling och funktion.

Varför påverkar mikrobiomet hjärnan?

Tarmmikrobiomet producerar kortkedjiga fettsyror som påverkar integriteten hos blod-hjärnbarriären genom att öka produktionen av tight junction-proteiner - claudin-5 och occludin.

Täta förbindelser är kopplingar mellan två celler i kroppen (i det här fallet tarmepitelet) som stänger utrymmet mellan dessa celler, vilket gör cellerna väldigt täta mot varandrabifogad.

Dessa proteiner är ordnade i remsor för att bilda ett grenat nätverk. De måste synas på ytan av båda intilliggande celler för att kunna ansluta till varandra.

Förekomsten av väl fungerande täta förbindelser mellan tarmepitelcellerna, och därmed den ökade integriteten hos blod-hjärnbarriären, begränsar penetrationen av oönskade metaboliter mellan cellerna i det extracellulära utrymmet.

När integriteten hos epitelceller är försämrad kommer skadliga ämnen från den intercellulära vätskan in i blodet och sedan i hjärnan. Detta fenomen påverkar hjärnans funktion, kognition och humör negativt.

Mikrobiomens inflytande på psyket

Forskning ger bevis för atttarmmikrobiota kan modulera stressreaktionen och även bidra till ångest, depression och kognition.

Åtskilliga placebokontrollerade studier visar att intag av probiotiska bakterier orsakar betydande förändringar i hjärnans aktivitet som bedöms genom funktionell magnetisk resonanstomografi, koncentration, känslor och sensationsbearbetning.

Ett antal experiment har visat en gynnsam effekt av att ta probiotika på humöret hos personer med psykiska problem, en tendens till sorg och dåliga tankar, ångest och depression.

Många människor med alkoholberoende visar förändringar i tarmens permeabilitet och tarmmikrobiomet. Ökad tarmpermeabilitet hos dessa personer var signifikant associerad med högre poäng för depression, ångest och sug efter 3 veckors abstinens.

Intestinal mikrobiota och matsmältning

Tarmmikrobiotan är en integrerad del av värdens matsmältning och näring och kan producera näringsämnen från substrat som annars är svårsmälta av värden.

Tarmbakterier bryter ner fibrer, vissa proteiner, sackarider och polyfenoler. Mikroberna frisätter kortkedjiga fettsyror från matsmältningsbara fibrer, som är en viktig energikälla för tarmslemhinnan och är avgörande för att modulera immunsvaret och bildandet av tumörer i tarmen.

Intestinal mikrobiota och immunitet

Interaktionerna mellan mikrobiotan och värdens immunsystem är många och komplexa. Immunsystemets roll är att lära sig känna igen kommensala ("bra") och patogena (patogena) bakterier.

I sin tur är mikrobiota en integrerad del av att utbilda immunsystemet för att fungera korrekt.

Mikrobiota påverkar immunhomeostas i och utanför tarmen. Deltar bl.a. i differentieringen av systemregulatoriska T-cellerimmun. Dessa mekanismer är av stor betydelse för patogenesen och behandlingen av inflammatoriska sjukdomar

Rollen för kommensala bakterier

Kommensala bakterier och probiotika kan främja integriteten hos tarmbarriärer. Tack vare detta har patogena bakterier och deras metaboliter en mycket lägre chans att penetrera cirkulationssystemet.

Kommensala bakterier bidrar till att stärka immuniteten på tarmnivå, främst genom att förhindra invasionen av patogena bakterier och stödja utvecklingen av värdens immunsystem

Bra tarmbakterier hindrar koloniseringen av patogena bakterier genom att konkurrera med dem om näringsämnen och fästplatser på ytan av tjocktarmens slemhinna

Kommensala bakterier förhindrar också invasionen av patogena bakterier genom att sänka tarmens pH genom produktion av laktat och kortkedjiga fettsyror (SCFA). Ett annat sätt är att producera metaboliter som hämmar tillväxt eller dödar potentiellt patogena bakterier.

Även om mekanismerna genom vilka mikrobiomet interagerar med immunsystemet inte är noggrant undersökta, är det känt med säkerhet att en frisk mikrobiom positivt påverkar immuniteten både som en biologisk barriär och genom att forma förvärvad immunitet.

Tarmmikrobiota och fetma

Tarmmikrobiotan kan spela en roll i utvecklingen av fetma. De flesta studier av överviktiga och feta personer visar dysbios, som kännetecknas av mindre mångfald i mikrobiomet. Ett exempel kan vara den forskning som utförts:

  • Möss med en obebodd matsmältningskanal som transplanteras med fekala mikrober från överviktiga människor går upp mer i vikt än möss som får mikrober från friska människor.
  • En stor studie av tvillingar i Storbritannien fann att en typ av Christensenella var sällsynt hos överviktiga personer och att när den administrerades till möss fria från sin egen mikrobiota förhindrade den viktökning. Närvaron av Christensenella i mag-tarmkanalen, liksom Akkermansia, har associerats med lägre fettansamling i bukhålans inre organ.

Det mesta av bevisen som stöder avhandlingen om mikrobiotans roll i fetma kommer från studier på möss. Det observeras dock också att viktökning hos människor över 10 år är förknippad med låg mikrobiotadiversitet, och detta förhållande förvärras av låg konsumtion av kostfiber.

Dysbios i tarmmikrobiotan främjar sannolikt dietinducerad fetma och metabola komplikationer genom en mängd olika mekanismer, inklusive:

  • immunitetsstörning,
  • ändrad energireglering,
  • förändrad tarmhormonreglering
  • och pro-inflammatoriska mekanismer orsakade av lipopolysackarid endotoxiner, passerar tarmbarriären och kommer in i portalcirkulationen.

Ökad fettsyraoxidation och energif.webpörbrukning samt minskad fettsyrasyntes minskar tendensen till fetma

Akkermansia muciniphila, Bacteroides acidifaciens, Lactobacillus gasseri och kortkedjiga fettsyror har visat sig öka fettsyraoxidationen i fettvävnad.

Andra mikrobiommekanismer som gynnar viktkontroll är:

  • adipocytdifferentiering,
  • ökande muskeltermogenes,
  • förbättra uttrycket av gener relaterade till fettsyraoxidation,
  • tystar uttrycket av gener som ansvarar för syntesen av fett i kroppen

Litteraturen sammanfattar att en obalans i tarmmikrobiotan och avsaknaden av vissa typer av bakterier främjar större viktökning med samma diet.

Tarmmikrobiota och kolorektal cancer

Forskning har visat att tarmmikrobiotan kan påverka risken och utvecklingen av kolorektal cancer genom att modulera mekanismer som inflammation och DNA-skada, och genom att producera metaboliter som är involverade i tumörprogression eller suppression.

Dysbios av tarmmikrobiotan har observerats hos patienter med kolorektal cancer, med en minskning av antalet kommensala bakteriearter (butyratproducerande bakterier) och en anrikning av skadliga bakteriepopulationer (pro-inflammatoriska opportunistiska patogener).

Kolorektal cancer kännetecknas av förändrad produktion av bakteriella metaboliter som är direkt involverade i metabolismen av cancerceller, inklusive kortkedjiga fettsyror och polyaminer. Nya bevis tyder på att kosten har en betydande inverkan på risken att utveckla denna cancer.

Konsumtion av fiberrik mat och kosttillskott med fleromättade fettsyror, polyfenoler och probiotika som är kända för att reglera tarmmikrobiotan kan inte bara vara en potentiell mekanism för att minska risken för kolorektal cancer.

Det kan också förbättra svaret på cancerterapi när det används som tillägg till konventionell behandling av kolorektal cancer.

Tarmmikrobiota och tarmsjukdomar

Dysbios i tarmen och minskad mångfald av mikrobiom finns regelbundet hos personer med inflammatorisk tarmsjukdom.Utarmningen av mikrobiotan hos vissa bakterier och förlusten av deras skyddande funktioner kan ha en betydande inverkan på sjukdomens förlopp.

Många av de bakteriella skyddsfunktioner som är förknippade med IBD beror på deras förmåga att fermentera kostfibrer och producera kortkedjiga fettsyror.

Tarminflammation minskar antalet arter av kommensala bakterier och skapar förutsättningar för tillväxt av patogena bakterier. Dessa kan i sin tur öka multiplikationen och förvärra tillståndet hos de sjuka.

Patogena bakterier som potentiellt spelar den största rollen vid IBD är:

  • Escherichia och Shigella,
  • samt Fusobacterium-arter.

Stora förändringar i mikrobiomet observeras hos patienter, både när det gäller antalet arter och deras proportion till varandra

Intestinal mikrobiota och cirkulationssystemet

Mikrobiomet kan ha både positiva och negativa effekter på kardiovaskulär hälsa. Den gynnsamma effekten är relaterad till regleringen av lipidprofilen - att öka nivån av "bra" HDL-kolesterol och sänka nivån av triglycerider i blodet. Att ta probiotika, främst laktobaciller, är känt för att hjälpa till att sänka kolesterolnivåerna

Å andra sidan leder bakteriell dysbios och ett överskott av patogena bakterier till produktionen av trimetylamin N-oxid (TMAO), som främjar bildandet av aterosklerotiskt plack i blodkärlen och kan leda till hjärtinfarkt och stroke.

TMAO produceras av metabolismen av kolin och L-karnitin, som är typiska komponenter i en kost som innehåller animaliskt protein och spelar viktiga funktioner i kroppen. Det är inte känt exakt vilka komponenter i mikrobiomet som är ansvariga för den ökade produktionen av TMAO och den ökade risken för hjärtsjukdomar.

Vissa källor postulerar att det kan vara:

  • Cytomegalovirus,
  • Helicobacter,
  • Klamydia
  • och C. pneumoniae.

Studier har visat att det hos personer med en betydligt högre andel Prevotella-bakterier i mikrobiomet fanns ett problem med förhöjda TMAO-nivåer. Samtidigt var koncentrationen av denna oxid normal hos personer med en hög andel Bacteroides.

Intestinal mikrobiota och diabetes

Vetenskaplig forskning bekräftar tarmmikrobiomets roll i metabola sjukdomar, inklusive diabetes typ 2.

Det är tydligt från djurstudier att mikrobiomet är involverat i metabolismen av glukos. Baserat på 42 observationsstudier på människor har bakterier föreslagits vars närvaro i mikrobiomet främjar förekomsten av diabetes typ 2.

Dessa är bakterier av följande typer:

  • Ruminococcus,
  • Fusobacterium
  • och Blautia.

De typer av bakterier som minskar sannolikheten för typ 2-diabetes är:

  • Bifidobacterium,
  • Bacteroides,
  • Faecalibacterium,
  • Akkermansia
  • och Roseburia.

Lactobacillus tillhör också bakterierna som är nyttiga vid diabetes, men resultaten av forskning om dem är inte så tydliga.

Typ 2-diabetes är associerat med förhöjda nivåer av inflammatoriska cytokiner, kemokiner och inflammatoriska proteiner. Medan vissa tarmmikrober och deras metaboliter främjar låggradig inflammation, stimulerar andra antiinflammatoriska cytokiner och kemokiner.

Bakterier förknippade med en lägre risk för typ 2-diabetes kan bidra till ökat uttryck av antiinflammatoriska cytokiner som skyddar mot insulinresistens och återställer insulinkänsligheten.

Andra egenskaper associerade med typ 2-diabetes är låggradig inflammation och ökad tarmpermeabilitet. Det har visat sig att de indikerade tarmbakterierna minskar produktionen av pro-inflammatoriska föreningar och stärker täta förbindelser mellan tarmepitelceller. På så sätt minskar de risken att utveckla diabetes typ 2.

Tarmmikrobiotan är associerad med typ 2-diabetes genom dess effekter på glukoshomeostas och insulinresistens i viktiga metaboliska organ, såsom:

  • lever,
  • muskler
  • och fet.

Microbiota och dess produkter kan modulera tarmhormoner och enzymer, och minska insulinresistens och förbättra glukostoleransen.

Tarmbakterier som anses vara fördelaktiga för att förebygga typ 2-diabetes kan bland annat :

  • öka glykogensyntesen och minska uttrycket av gener relaterade till glukoneogenes i levern,
  • förbättra translokation av glukostransporter-4 (GLUT4) och insulinstimulerat glukosupptag,
  • öka uttrycket av GLUT-4 i musklerna, vilket kan ha antidiabetiska effekter,
  • minska uttrycket av leverflavinmonooxygenas 3 (Fmo3), ett nyckelenzym i främlingsfientlig metabolism, vars minskade utsöndring förhindrar utvecklingen av hyperglykemi och hyperlipidemi hos insulinresistenta möss,
  • reglerar uttrycket av gener associerade med hyperglykemi,
  • öka adiponektinnivåerna i fett och på så sätt förbättra insulinkänsligheten
  • Mikrobiom - vad är det och vad är dess funktioner?
  • Hur tar man hand om mikrobiomet under antibiotikabehandling?
  • Mikrobiota och immunitet
  • Dysbakterier -orsaker, symtom, behandling

Kategori:

Gastrologi