Мікрофлора

Мікрофлора, присутня в тонкому кишечнику, функціонує для запобігання колонізації патогенних мікробів, змагаючись за доступні поживні речовини, підтримуючи відповідне середовище просвіту та виробляючи інгібуючі сполуки.

Пов’язані терміни:

Бактерія
Антибіотичний засіб
Інфекційний агент
Запалення
Комменсал
Мікроорганізм
Флора кишечника
Мікробіом

Завантажити у форматі PDF

Про цю сторінку

Травлення та пошук їжі

Травні симбіози

Симбіотична мікрофлора, що населяє кишки термітів, дозволяє їм перетравлювати целюлозу. Такі симбіози поширені. Практично всі фуражири мають симбіози зі складною мікрофлорою, включаючи бактерії, гриби та найпростіші (винятки можуть бути обмежені кількістю морських ракоподібних). У людини кількість бактерій-резидентів перевищує клітини людини в 10 разів. Співтовариство мікрофлори, що мешкає в кишечнику, уподібнюється до метаболічно важливого органу. Кишечник при народженні стерильний і згодом зазнає колонізації і, ймовірно, постійного обміну пов'язаної мікрофлори. Ці мікрофлори характеризуються як резидентні (автохтонні), якщо вони колонізуються і досягають певної стабільності в кишечнику, та комменсальні (алохтонні), якщо вони не колонізують і потребують споживання для повторного заселення. Ролі мікрофлори кишечника є предметом інтенсивного дослідження, оскільки вони беруть участь у багатьох аспектах здоров’я господаря, від розвитку імунної функції до травлення та засвоєння поживних речовин. На спільноту мікрофлори впливають численні фактори, включаючи дієту, стан здоров’я господаря та асоціації з особливостями захворювання.

Взаємодія мікробіоти та патогена людини

Висновки

Мікробіота має важливе значення в багатьох аспектах здоров'я людини, включаючи сприйнятливість до інфекцій патогенними мікробами та подальший результат захворювання. Вже зараз у клінічній практиці застосовуються терапевтичні підходи, що враховують потенційні переваги для здоров'я стійкої корінної мікробіоти, такі як пробіотики, пребіотики, трансплантація фекалій та використання антибіотиків вузького спектра дії. Нещодавні технологічні досягнення справді революціонізували дослідження мікробіоти та створили нові можливості для новаторських відкриттів. Таким чином, безумовно, не нереально уявити, що подальші терапевтичні засоби на основі мікробіоти будуть розроблені і стануть широко прийнятими в недалекому майбутньому.

Синдром подразненого кишечника

Кишкова нервова система

Клінічно добре зрозуміло, що існує двонаправлений вплив кишково-кишкової нервової системи (ENS) на центральну нервову систему мозку (ЦНС) і навпаки. Ми зазвичай обговорюємо “почуття кишечника” і визнаємо, що стрес та емоції впливають на функцію ШКТ, змінюють мікробіом кишечника та змінюють симптоми у пацієнтів із СРК. 31 На додаток до підвищення рівня кортизолу, у пацієнтів із СРК спостерігається значно вищий рівень серотоніну після їжі, що пов'язано зі зміненим спорожненням шлунка, збільшенням скорочень тонкої кишки, швидшим часом проходження тонкої кишки та зміною сприйняття болю. 32

Доктор Майкл Гершон вперше описав кишкову нервову систему (ENS) як «другий мозок» 33, який виявляє поживні речовини, контролює хід травлення та модулює тиск/рухливість шлунково-кишкового тракту. Зміни осі кишечник-мозок, що спостерігаються за допомогою функціональної магнітно-резонансної томографії (МРТ) 34 та тестування функцій мозкової мережі 35, підкреслюють роль емоцій та настрою у сприйнятті болю у пацієнтів із СРК. Недавні дослідження визнають важливість мікрофлори кишечника, а також дієти для двонаправленого спілкування з мозком. Тобто сигналізація мозку змінює середовище кишечника, тоді як зміни мікрофлори кишечника можуть впливати як на емоції, так і на сприйняття болю через передачу сигналів ЦНС через блукаючий аферентний нерв. 36 Конкретні механізми, за допомогою яких це може відбуватися, включають коротколанцюгові жирні кислоти (SCFA), жовчні солі, модифікований склад мікробіомів, вироблення метаболітів та активність протеази. Дисбаланс у складі мікробіоти та метаболізмі може змінювати сигналізацію, а також проникність слизової оболонки (створюючи потенційні наслідки "за течією"). Існує синергетичний ефект на передачу сигналів, коли також присутні медіатори запалення, що призводить до подальшого збільшення вісцеральної гіперчутливості. 37

Мікрофлора, метаболізм, ентерохромафінові клітини, що продукують серотонін, і локалізоване запалення також сприяють передачі сигналів в кишечнику. Фармакологічні підходи зосереджувались на застосуванні засобів для зв’язування кишкових рецепторів серотоніну; однак несприятливі побічні ефекти цих препаратів призвели до високого співвідношення ризик/користь. Інтегративна медицина враховує першопричину індивідуального дисбалансу, ведучи до терапії, яка зосереджується на вищезазначених областях дієти, травлення, проникності кишечника, мікрофлори кишечника, запаленні/інфекції, стресі та настрої.

Дев'яносто п'ять відсотків серотоніну в організмі знаходиться в кишечнику, а не в мозку.

Інновації в дослідженні трансплантації нирки

53.2.2 Взаємодія з вродженим та адаптивним імунітетом

Здається, мікробіота необхідна як для тонізуючої, так і для реактивної стимуляції імунної системи. 23,24 Для збереження біорізноманіття кишечника та придушення патогенного розростання бактерій під час гомеостазу, епітелій кишечника повинен розвивати кишкові лімфоїдні фолікули. Ріст і дозрівання лімфоїдних фолікулів залежить від зв’язування бактеріальних продуктів, таких як пептидоглікан, з рецепторами на клітинах епітеліального кишечника. 25

Це зв’язування бактеріального антигену з епітеліальними рецепторами також має важливе значення для стимулювання вроджених та адаптивних імунних механізмів, таких як вироблення слизу, бактерицидні молекули та просвітні антитіла (табл. 53.5). Наприклад, в одному дослідженні введення пептидоглікану мишам, які отримували лікування антибіотиками, відновило їх здатність реагувати опосередковану нейтрофілами відповідь на S. pneumoniae. Вважалося, що це відбувається після зв’язування пептидоглікану з вродженим імунним рецептором NOD1. 26 В іншому дослідженні стимуляція митоподібних рецепторів (TLR) бактеріальним LPS регулюють експресію бактерицидних молекул, які блокують стійкість до ванкоміцину колонізацію ентерококів. 27 В обох цих дослідженнях придушення патогенних бактерій вродженою імунною системою залежало від наявності побічних продуктів, що продукуються коменсальними бактеріями.

Таблиця 53.5. Вплив мікробіоти на імунні механізми

Ріст і дозрівання лімфоїдних фолікулів кишечника

Вироблення слизу

Індукція нейтрофільної бактерицидної активності

Індукція макрофагів

Індукція вроджених лімфоїдних клітин

Ріст і дозрівання лімфоїдних фолікулів кишечника

Активуйте дендритні клітини

Активують диференціацію Т-клітин у власній пластинці

Активуйте В-клітини у власній пластинці

Мікробіота також зв'язує рецептори імунних клітин, що мешкають у власній пластинці кишечника, щоб активувати адаптивний імунітет та толерогенні механізми. DC зв'язують бактеріальні продукти за допомогою різних рецепторів, включаючи TLR і NOD, і представляють цей антиген до кишкових Т і В-клітин. Це індукує диференціацію та накопичення як Tregs у власній пластині товстої кишки, так і хелперних Th17 клітин у тонкому кишечнику. 28,29 Ампліфікація специфічних для патогенів Т-клітин і В-клітин, які рециркулюють в кишечнику, важлива для утримання бактерій в кишечнику при порушенні кишкового бар'єру. 30,31

Важливо розуміти, що склад мікробіоти взаємно залежить від факторів господаря, таких як клітинні популяції та експресія специфічних рецепторів (табл. 53.6). Ван Маеле та ін. показали, що у мишей, у яких дефіцит TLR-5, насправді розвивається дисбіоз, який сприяє появі метаболічного синдрому. 32 Це свідчить про те, що генетична схильність до спільнот мікробіоти може існувати на основі індивідуальної експресії епітеліальних рецепторів. Тому існує двонаправлений взаємозв’язок між імунною активацією та мікробіотою, що визначає не тільки патогенез захворювання, але й характеристики мікробіоти.

Таблиця 53.6. Фактори-господарі, які впливають на склад і функції мікробіоти

Вплив навколишнього антигену

Вік при впливі

Цілісність слизової оболонки кишечника

Експресія епітеліальних рецепторів

Функціональні популяції імунних клітин

Специфічні фенотипи імунних клітин

Експресія антимікробних пептидів

Здатність продукувати антитіла

Здатність виражати доповнення

Здатність засвоювати поживні речовини

Для пацієнта з трансплантацією ці спостереження важливі не тільки тому, що потрібно підтримувати здорові бар'єри навколишнього середовища, щоб протистояти умовно-патогенній інфекції, але й тому, що імуносупресія може впливати і впливати на склад мікробіоти. У мишей, які отримували антибіотики, маніпуляції з коменсальною мікробіотою спричинили порушення кліренсу, опосередкованого макрофагами, що призвело до уповільненої реакції на ЦМВ та грипозну інфекцію. 13 Пацієнти з трансплантацією часто стають жертвами цих вірусних інфекцій, і одним із можливих пояснень є те, що їх імунодепресивні та профілактичні антимікробні схеми перешкоджають їх здатності регулювати мікробіоти. Клінічне втручання для відновлення балансу між «добрими» та «поганими» мікробами може виявитися корисним у пацієнтів, які отримують імунодепресивні препарати. Ідентифікація мікробних генів, пов’язаних з цими різними процесами, допоможе визначити, які антибіотики, пробіотики чи інші терапевтичні стратегії є важливими для оптимізації цих функцій.

Поліфенольні сполуки у черешні: акцент на антоціанінах

10.5 Здоров’я кишечника

Зараз мікробіота вважається метаболічним органом, і взаємозв’язок між антоціанами та мікробіотою є подвійним. По-перше, антоціани піддаються метаболізму мікробіоти, а, по-друге, антоціани та/або їх метаболіти можуть модулювати ріст специфічних бактерій, що продукуються з мікробіоти [95]. Генетичні відмінності людини впливають на популяції кишкових мікроорганізмів, що може призвести до різниці в абсорбції та метаболізмі антоціанів між особами [69]. На сьогодні дослідження щодо антоціанів та мікробіоти обмежені, і з цих даних було виявлено лише одне дослідження щодо черешні.

Нещодавно було висловлено гіпотезу, що на основі поліфенольних профілів вишні можуть стимулюватися Lactobacillus, Bifidobacterium та/або Bacteroides («хороші бактерії»), і що біодоступність конкретних поліфенолів у різних продуктах вишні може впливати на вплив вишні на мікробіоти кишечника. Ця гіпотеза була оцінена на одній тваринній моделі [96], з дієтичним підживленням порошку черешні протягом 12 тижнів. Було показано, що втручання впливає на мікробіоти, при цьому миші, що отримують добавки, мають збільшену кількість сімейства Bacteroidaceae, порівняно з контрольною групою [96]. Ці зміни відбулися за відсутності відмінностей у більшості біомаркерів запалення та інших параметрів здоров'я кишечника. Однак необхідні подальші дослідження, щоб підтвердити ці ефекти та зрозуміти механізми, що лежать в основі інтерактивного впливу антоціанів та інших поживних компонентів з вишні.

Мікробіота та урогенітальний тракт, патогенез та терапія

14.8 Висновки

Мікробіота відіграє ключову роль у здоров’ї сечостатевих шляхів чоловіків та жінок. Лактобактерії, зокрема, завдяки виробництву молочної кислоти та антимікробних засобів, таких як перекис водню та антиадгезійні MBL та інші, сприяють зменшенню росту та адгезії уропатогенів та придушенню інфекції. Було виявлено декілька ключових уропатогенів, що становлять більшість ІМП, які можуть бути придушені за допомогою звичайних терапевтичних засобів, переважно антибіотиків на фармацевтичній основі. Однак вони збільшуються, що призводить до розвитку стійких до антибіотиків патогенних штамів, а також має побічні ефекти і може спричинити додаткові розлади, знищуючи мікробіоти, що сприяють здоров’ю, в товстій кишці та інших периферичних тканинах. Альтернативні та додаткові терапевтичні методи лікування, такі як модифікація дієти та харчування, рослинні та рослинні екстракти, про- та пребіотики та передова вакцинологія, показують великі перспективи у запобіганні та/або лікуванні ІМП.

Закономірності та процеси при паразитній коінфекції

Марк Е. Вані, Андреа Л. Грем, у Досягненні паразитології, 2013

4.2.2 Мікробіота

Підводячи підсумок, недавні великі дані показали, як мікробіота-хазяїн має повсюдний вплив на біологію господаря. Коли паразитологи розглядають внутрішньоспільність господаря, то тепер стає зрозуміло, що мікробіоти також потрібно враховувати. Немислимо, щоб мікробіота не мала значення для формування гельмінтів та найпростіших інфракомунітів, і ранні дані свідчать про це зараз. Це легко передбачити для кишкових паразитів, але вплив мікробіоти на організм на харчування та імунітет робить це важливим для паразитів, що населяють усі тканини.

Інтерферони: клітинна та молекулярна біологія їх дії ☆

Дхананджая В Калваколану,. Судхакар Калаконда, в Енциклопедії раку (третє видання), 2019

ІФН та мікробіота

Постійні мікробіоти впливають на гомеостаз імунної системи господаря. IFNsα/β не лише впливають на взаємодію господар-мікробіота, але також служать цілями цих взаємодій, що призводить до подальшого впливу на функцію імунної системи. IFN-індукована реакція запальної транскрипції була сильно знижена після втрати комменсалів. Як результат, одноядерні фагоцити від мишей, у яких відсутня комменсаль, виявилися дефектними при індукуванні противірусних відповідей і не змогли активувати противірусну відповідь через NK-клітини. Втрата рецептора IFN типу I (IFNAR) в епітеліальних клітинах кишечника призводить до проліферації клітин Панета, внаслідок чого змінюється склад мікробіоти кишечника. Індуковане мікробіотою виробництво IFN-β резидентними ДК в кишечнику захищає мишей від експерименту, викликаного колітом.

Хроматинові білки та фактори транскрипції як терапевтичні цілі

5.2.5 Регулювання пластичності Treg/Th17 за допомогою мікробіоти

Нещодавно мікробіота знайшла новий фактор для модуляції диференціації Treg та Th17. Повідомлялося, що сегментовані ниткоподібні бактерії (SFB) індукують клітини Th17 в SI та за межами SI під час аутоімунних відповідей (Gaboriau-Routhiau et al., 2009; Ivanov et al., 2009; Lee et al., 2011; Wu et al., 2010). Насправді, специфічна для Treg делеція MyD88 призводить до порушення IgA-реакцій та надмірного росту SFB та збільшення клітин Th17, що передбачає, що Tregs контролюють клітини Th17 частково шляхом стимулювання IgA-відповідей і, отже, стримують SFB (Wang, Charbonnier, et al., 2015).

Полісахарид A (PSA), експресований Bacteroides fragilis, може сприяти утворенню IL-10 FOXP3 + Tregs утворенням з CD4 + Т-клітин через TLR-2 і пригнічувати відповіді Th17 (Round et al., 2011); тому ПСА може бути терапевтичною стратегією для підвищення імунної толерантності в кишечнику. Підтверджуючи це, в експериментальній моделі миші на коліті ПСА виявився здатним запобігти і навіть вилікувати хворобу (Round & Mazmanian, 2010). Однак інший компонент, що секретується B. fragilis, іменований токсином B. fragilis (BFT), бере участь у раку товстої кишки, викликаному IBD та Th17 (Rabizadeh et al., 2007; Rhee et al., 2009; Wu et al., 2009). Таким чином, B. fragilis відіграє подвійну роль у розвитку Treg та Th17 залежно від різних метаболітів, що виробляються ним. Крім того, клостридії можуть також індукувати трегів у кишечнику (Atarashi et al., 2011, 2013).

Подібним чином, колонізація стандартизованої мікробної коктейльної зміни флори Шедлера (АЧС), що представляє нормальну мікробіоти мишей, призводить до de novo індукції Tregs та зниження імунітету Th1 та Th17 (Geuking et al., 2011).

Механічно кілька досліджень вказують на те, що коротколанцюгові жирні кислоти, отримані з мікробіоти, беруть участь у регуляції Т-клітин у кишечнику (Arpaia et al., 2013; Furusawa et al., 2013; Smith et al., 2013). Дієтичні фактори, такі як дієта з високим вмістом жиру, можуть призвести до порушення розвитку Th17 і, отже, до зменшення запалення (Garidou et al., 2015). Підводячи підсумок, ці висновки щодо метаболітів мікробіоти та похідних мікробіоти або дієтичних факторів забезпечують нові стратегії шляхом маніпулювання нашими бактеріями для модуляції імунних реакцій Т-клітин.

Том 1

35.2.5 Мікроелементи

Таблиця 35.1. Водорозчинні вітаміни, синтезовані мікробіотою кишечника

ВітамінФункціяАбсорбціяТранспортТіамінРибофлавінНіацинБіотинПантотенова кислотаФолат

Енергетичний обмін (цукор) та утворення АТФ	Всмоктування в товстій кишці через натрій-залежний рН-чутливий носій	Транспортери тіаміну людини (hTHTR-1 та -2) експресуються в колоноцитах людини. Тіамін може потрапляти в колоноцити у вільній та фосфорильованій формах і, отже, може сприяти енергетичному метаболізму товстої кишки. Чи надходить тіамін до системного кровообігу, невідомо
Потенційна окисно-відновна система. Кофактор для активації фолієвої кислоти та вітаміну В6	Поглинання адаптивно регулюється концентрацією рибофлавіну в раціоні 5	Транспортери рибофлавіну (RFVT-1, -2, -3) присутні в колоноцитах і опосередковують поглинання рибофлавіну в колоноцитах і кишкових клітинах. Немає даних щодо впливу на системний статус
Енергетичний обмін, окисно-відновна система	Поглинання колоноцитів регулюється наявністю позаклітинного субстрату	Транспортер з високою спорідненістю; важливий для концентрації ніацину в колоноцитах. Немає даних щодо впливу на системний статус
Імунна функція, субстратний метаболізм	Колоноцити поглинають біотин шляхом опосередкованого носієм процесу	Транспортування натрієзалежним полівітамінним транспортером (SMVT). Немає даних щодо впливу на системний статус
Енергетичний обмін	Колоноцити поглинають пантотенову кислоту шляхом опосередкованого носієм процесу	Транспорт через SMVT
Донор метилу, синтез нуклеотидів	Колоноцити поглинають фолат шляхом опосередкованого носієм процесу	Транспортування за допомогою зменшеного фолієвого носія та протонно-зв’язаного фолатного носія. Докази базолатерального всмоктування та внеску в системний статус 6,7

(Від Biesalski HK. Харчування відповідає мікробіому: мікроелементам і мікробіоті. Ann N Y Acad Sci 2016;1372(1): 53–64.)