Три типа кишечной микрофлоры

Люди различаются не только по группам крови, но и по составу кишечной микрофлоры.

В начале 20 века ученые обнаружили, что каждый человек принадлежит к одному из четырех типов крови. Теперь они открыли новый способ классификации человечества — по бактериям. Согласно исследованиям, все мы имеем одну из трех экосистем в нашем кишечнике.

Все исследования проводились в рамках международного проекта»Микробиом человека» (Human Microbiome Project — HMP).

Генетический анализ образцов из различных областей тела выявили разнообразные и динамичные сообщества микробов (микробиомы), населяющих не только кишечник и области, подверженные воздействию внешнего мира, но и части тела, которые, как предполагалось, были свободны от микробов. «Нет ткани в организме человека, которая была бы абсолютно стерильной, в том числе репродуктивные ткани и, если на то пошло, еще не родившийся ребенок не является стерильным», говорит биолог университета Вандербильта Set Bordenstein.

Эти микробные сообщества (наша внутренняя фауна), вероятно, играют ключевую роль в здоровье человека и его болезнях.

Так как микрофлора пищеварительного тракта является наиболее представительной, ученые исследуют её в первую очередь. Здесь живет такое множество бактерий, что для их описания существует термин – кишечный микробиом (кишечная микрофлора). В этой экосистеме различные типы микробов выполняют разные задачи, поэтому их количество меняется в зависимости от особенностей среды обитания.

Каждый человек является хозяином тысячи различных видов микробов. Тем не менее, ученые классифицировали только три различные экосистемы в кишечнике людей. При этом они отмечают, что сочетание микробов не является случайным.

Как были идентифицированы энтеротипы?

Jeroen Raes, ученый из Института биологии в Брюсселе, и его коллеги проанализировали ДНК в фекалиях людей из Японии, Дании, США, Франции и Испании. Путем сравнения последовательностей ДНК для 1500 бактериальных и других видов, они исключили все ДНК человека и идентифицировали многие бактерии, для которых средой обитания является человек.

Ученые из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Гейдельберге (Германия) впервые использовали образцы стула для анализа кишечной флоры лиц с трех разных континентов (Европа, Азия и Америка). К своему удивлению, они обнаружили, что в зависимости от преобладания того или иного вида бактерий в кишечнике людей можно разделить на 3 различных типа кишечной микрофлоры (3 энтеротипа), и эта комбинация микробов далеко не произвольная.

Как и в случае с группами крови, исследователи не могли найти связь с образом жизни, генным профилем, полом, весом и национальностью. Они обнаружили, что люди из Японии и Франции, к примеру, могут иметь более подобные друг другу экосистемы, чем со своими соотечественниками. Ученые пока не знают, почему формируются эти различные энтеротипы, но полагают, что они могут быть связаны с различиями в том, как разные иммунные системы различают «дружественные» и вредные бактерии.

Также одним из возможных объяснений является то, что кишечник, младенцев случайным образом колонизируется различными видами микробов.

Еще одним объяснением является отрезок времени, который требуется для пищи, чтобы пройти через нашу пищеварительную систему. Если она идет медленно, это предоставляет возможности для роста более разнообразных видов.

В настоящее время ученым удалось определить, что количество микроорганизмов, участвующих в разрушении углеводов в кишечнике пожилых людей больше, чем у молодых. Вероятно, это связано с тем, что с возрастом организм становится менее эффективными при обработке этих питательных веществ, поэтому для своего выживания в кишечнике человека, бактерии берут на себя эту задачу, а, следовательно, увеличивается их численность.

Что представляют из себя эти три экосистемы?

Исследователи назвали их Bacteroides, Prevotella и Ruminococcus. Они отражают виды, которые преобладают (доминируют) в каждой из трёх экосистем. Энтеротипы различаются по эффективности в переработке пищи, синтезу витаминов и другим показателям. Они формируются как следствие особенностей метаболизма микроорганизмов, входящих в сообщество.

Энтеротип 1. Кишечная экосистема Бактероиды (Bacteroides).

Состоит в основном из бактерий, которые получают бóльшую часть своей энергии путем ферментации сахаров и белков. Бактероиды не образуют спор, но могут образовывать капсулы. К этому энтеротипу принадлежат лакто- и бифидобактерии.

Это анаэробные бактерии, наиболее типичные нормальные обитатели кишечника человека, составляющие около половины всей его микрофлоры. Различные штаммы бактероидов появляются у человека уже через 10 дней после рождения, а основным местом их обитания является толстая кишка. Бактероиды находятся в полостных органах человека, которые связаны с внешней средой, но у здоровых людей они отсутствуют в брюшной полости и стерильных внутренних органах.

Энтеротип 1 в большей степени характерен для людей, употребляющих большее количество мясной пищи (белка) и жиров животного происхождения, т.е. преимущественно для западной диеты.

Бактероиды являются сахаролитическими микроорганизмами, но они также способны к ферментации протеинов. Основными продуктами брожения являются янтарная, уксусная, молочная и изовалериановая кислоты.

Бактероиды являются одними из важных видов в кишечнике человека, т.к. они обеспечивают организм питательными веществами и подавляют патогены. Бактероиды являются антагонистами шигелл, сальмонелл и некоторых видов эшерихий. Бактероиды активно метаболизируют углеводы, что снижает риск ожирения.

Энтеротип Бактероиды включает более высокую долю бактерий, которые производят большое количество витаминов С, В2, В5 В7 (биотин).

Бактероиды оказывают положительное воздействие на здоровье людей, т.к. они разрушают опасные токсины в пище, а также ферментируют около 15% от калорийности употребляемых продуктов, и их метаболизм помогает пищеварению.

Однако существуют и отрицательные последствия воздействия Бактероидов на человека, когда они выходят за пределы толстой кишки в окружающие ткани и органы.

Они могут вызывать различные гнойно-воспалительные заболевания после травм и операций, при иммунодефиците или онкопатологии. Это может быть перитонит, сепсис, абсцессы, эндокардит, тонзиллит, эндометрит, аднексит, хронические упорно протекающие простатит и уретрит, пародонтоз и др. Бактероиды являются причиной более чем 50% всех внутрибрюшинных анаэробных инфекций.

В связи с тем, что анаэробное культивирование является трудным процессом, а значит и высокой стоимостью исследования, бактероиды во многих лабораториях при анализах не определяются.

Энтеротип 2 . Кишечная экосистема Превотелла (Prevotella).

Содержит большое количество микробов, которые черпает энергию при биодеградации муцинов и гликопротеидов слизи. Это анаэробные неспороносные бактерии.

Превотелла входит в состав нормальной микрофлоры полости рта, верхних респираторных путей, влагалища, желудка здоровых людей (в том числе инфицированных Helicobacter pylori) и ряда других органов.

Энтеротип 2 в большей степени характерен для людей, употребляющих большее количество растительной пищи, особенно клетчатки и углеводов, что более распространено в аграрных обществах.

Доминированию вида Превотелла благоприятствует диета богатая углеводами. Превотелла специализируются на переваривании сахара, производстве витамина В1 и фолиевой кислоты.

Отрицательным воздействием Преволетта является то, что в процессе жизнедеятельности они способны разрушать защитный слизистый покров, вызывая его деградацию, что предрасполагает к дефектам слизистой оболочки кишечника.

Энтеротип 3. Кишечная экосистема Руминококки (Ruminococcus).

Руминококки играют ключевую роль в высвобождении энергии из пищевых крахмалов. Они также способны разлагать муцины и расщеплять целлюлозу.

Руминококки являются одним из видов, отвечающих за усвоение растительных полисахаридов.

Руминококки улучшают всасывание углеводов и помогают клеткам поглощать сахар, поэтому с этим энтеротипом связано более частое развитие ожирения, но более низкая частота развития рака кишечника вследствие повышенного образования бутановой (масляной) кислоты. Она является основным энергетическим материалом для кишечных клеток, улучшает общее состояние ворсинок кишечника, помогает перевариванию пищи и всасыванию питательных веществ, повышает иммунологическую функцию.

Масляная кислота проявляет противораковое и противовоспалительное действие, препятствует развитию и обострению заболеваний толстого кишечника (язвенный колит, злокачественные новообразования и др.), влияет на аппетит, предупреждает развитие окислительного стресса. Является безопасной альтернативой антибиотикам. Создавая кислую среду, масляная кислота создаёт неблагоприятные условия для жизни и развития условно-патогенной микрофлоры. Уменьшает колонизацию кишечника такими бактериями как эшерихии, сальмонеллы, клостридии.

Вывод:

В отличие от групп крови, которые не меняются на протяжении всей жизни, энтеротип может изменяться. Рацион человека является решающим фактором в формировании энтеротипа. Один энтеротип будет доминировать над другим в зависимости от диеты. У тех людей, которые в больше степени употребляют растительную и углеводную пищу, будет преобладать микроорганизмы Prevotella, а у людей больше употребляющих белковой и жирной пищи будет доминировать Bacteroides. Переход с продуктов животного происхождения на растительные продукты приводит к изменению энтеротипа. Однако только долгосрочные диеты могут оказать на него влияние, при временной смене диеты энтеротип не меняется.

Почему важно изучать энтеротипы?

Ваш энтеротип может когда-нибудь рассказать медработнику о вас больше, чем даже собственный генетический профиль. В конце концов, ваши гены только 1% от того, что вы носите в себе.

«Исследования микробиома могут открыть широкие возможности для предотвращения ряда заболеваний, от ожирения и диабета до рака желудочно-кишечного тракта», считает доктор Актипус.
Различия в типах микроорганизмов могли бы объяснить различия в нашей способности переваривать пищу и противостоять болезням, а также реагировать на лекарства.
Знание энтеротипа позволяет предположить, каким заболеваниям подвержен человек. При диагностике или прогнозировании появления у пациента конкретного заболевания, врачи могли бы искать причины не только в организме пациента, но и в бактериях, которые в нем живут.
Вероятно, можно будет назначать лечение, адаптированное к типу кишечника пациента, чтобы обеспечить наилучшие результаты.
Недавно проведенные исследования установили связь между изменениями кишечной микрофлоры и такими распространенными заболеваниями как ожирение, аллергия, диабет, дисфункция кишечника, болезнь Крона и даже такими заболеваниями как аутизм, шизофрения и депрессия. Ученые обнаружили, что люди с астмой, экземой или ожирением имеют другой набор микробов, чем у здоровых людей и у лиц с нормальным весом. Исследователи нашли связь между ожирением и обилием бактерий, которые извлекают энергию из пищи для своих собственных нужд. Сколько открытий ещё впереди?
Бактериальные гены могут в один прекрасный день быть использованы, чтобы помочь диагностировать, лечить и прогнозировать течение такого заболевания, как колоректальный рак.
Врачи могли бы использовать энтеротипы, чтобы найти альтернативу антибиотикам, которые становятся все более и более неэффективным.Вместо того чтобы пытаться уничтожить болезнетворные бактерии, которые нарушили экологический баланс кишечника, можно попытаться обеспечить поддержку для хороших бактерий.

Источник

В будущем, когда пациента будут готовить к хирургической операции, врачи осведомятся не только о наличии аллергии на те, или иные препараты и о группе крови, но также о типе кишечника пациента. Ученые Европейской Молекулярной Биологической Лаборатории (EMBL) в Хейделберге, Германии, и сотрудники международного консорциума MetaHIT, обнаружили, что люди обладают 3 различными типами кишечника.

Анализ, опубликованный сегодня в журнале “Nature”, также раскрывает микробные генетические маркеры, которые обусловливаются такими признаками как возраст, пол и массовый индекс тела. Эти микробные генетические маркеры однажды смогут помочь в диагностировании и предсказании вероятности таких болезней, как колоректальный рак, относящийся к раку прямой кишки раку, поскольку информация о типе кишечника человека может существенно помочь в выборе методов лечения.

В кишечнике каждого человека живут бактерии, которые помогают переваривать пищу, уничтожать токсины, производить некоторые виды витаминов и жизненно важные аминокислоты, а также формировать барьер от микробных противников. Но состав этого микробного общества – относительное количество бактерий различных типов – изменяется согласно определенным критериям.

“Мы обнаружили, что комбинация микробов в человеческом кишечнике далеко не произвольная” – сообщил Пир Борк (Peer Bork), который вел исследование в EMBL: “наша флора кишечника делится на три различных типа общества – три различных экосистемы, если хотите”.

Борк и его коллеги сначала использовали образцы кала, чтобы проанализировать бактерии кишечника 39 индивидуумов с трех разных континентов (Европа, Азия и Америка), и позже расширили анализ, добавив участников: 85 человек из Дании и 154 человека из Америки. Они обнаружили, что все эти случаи могли бы быть подразделены на три группы, на основе того, какой вид бактерий преобладал в толстой кишке участников: каждый человек, можно сказать, обладает одним из трех типов кишечника или энтеротипами.

Ученые еще не знают, почему люди имеют различные типы кишечника, но предполагают, что может быть связано с различиями их иммунной системы в зависимости от того, какие бактерии – полезные или вредные – преобладают в организме или различными способами освобождения водородных отходов из клеток.

Подобно группам крови, эти типы кишечника не зависят от таких факторов как возраст, пол, национальность и массовый индекс тела. Но ученые обнаружили, например, что в кишечниках более пожилых людей больше микробных генов было включено в процесс расщепления углеводов, чем в толстой кишке молодых людей. Возможно, это происходит поскольку, старея, наши организмы становятся менее эффективными в обработке этих питательных веществ, так что для того, чтобы выжить в человеческом кишечнике, бактерии должны выполнять определенную задачу.

“Тот факт, что существуют бактериальные гены, связанные с такими показателями, как возраст и вес указывает на то, что это могут быть те же маркеры, связанные с показателями таких болезней, как ожирение, колоректальный рак или рак прямой кишки, что может иметь смысл для диагностирования и прогнозирования”.

Если этот факт подтвердится, то диагностируя или оценивая вероятность появления у пациента конкретной болезни, врачи смогут искать ее причину не только в организме пациента, но также в бактериях, которые живут в нем. И уже определив диагноз, можно будет назначать лечение, которое будет подходить по типу кишечника пациента для гарантии наилучшего результата.

Оригинал (на англ. языке): Physorg Перевод: М. Гончар

В кишечнике обнаружили неизвестный вирус

Американскими биологами из медицинского института Сан-Диего на днях был найден вирус, ранее не известный ученым, но обладающий способностью к поражению распространенной кишечной бактерии. По утверждению медиков, данный вирус имеется в кишечной среде практически каждого человека, живущего на нашей планете. На удивление, он несет в себе больше пользы, чем вреда. Вирусную составляющую нашли, отметим, в процессе глубокого

Голодание улучшает микрофлору кишечника и продлевает жизнь

Длительное голодание способствовало улучшению состава микрофлоры в кишечнике лабораторных мышей, что несколько изменило характер метаболизма в их организме и увеличило продолжительность их на пару недель по сравнению с мышами из контрольной группы. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications. Исследователи считают, что снижение калорийности рациона питания на 30-40% может продлевать жизнь человеку. Это не раз было доказано в многочисленных экспериментах, проводимых на мышах

Ученые: Патогенные организмы управляют клетками в кишечнике

В ходе очередного исследовательского процесса ученые установили ряд вредоносных бактерий, которые при пребывании в кишечной флоре, управляют клетками. Цель бактерий в данной ситуации – получение кислорода, как основного питательного элемента. Эксперты установили, что бактерии наносят, таким образом, большой вред организму. По утверждению ученых-специалистов, болезнетворный организм в кишечнике нарушает

Источник

Относительно недавно в медицинских кругах сложилось утверждение, что человеческим организмом, эмоциями, настроением, здоровьем и поступками правят…бактерии! Место обитания которых – кишечник. Публика мгновенно разделилась на 2 лагеря. Одни утверждают, что бактерии действительно обладают способностью управлять нами, и обосновывают мнение фактами, другие признают это полным антинаучным бредом и, как ни парадоксально, тоже приводят аргументы. Попробуем разобраться и понять, что такое микрофлора, зачем она нужна, как бактерии управляют нами, за что их называют вторым мозгом, и как помочь бактериям сделать управление эффективным.

Что такое микрофлора кишечника

Флора кишечника – это то, что человек получает с момента рождения и развивает на протяжении первых 7-10 лет. Со временем набор микроорганизмов становится разнообразнее и состоит из лактобактерий, бифидобактерий, грибков и кишечных палочек. Все они живут в дружном соседстве не только между собой, но и с патогенной микрофлорой, не позволяя ей размножаться и причинять организму вред.

Считается, что патогенная микрофлора составляет не более 15% от общей массы бактерий. А всего ученые умы насчитывают около 100 триллионов простейших микроорганизмов в нашем кишечнике, вес которых составляет в среднем 1,5 килограмма.

В норме, питанием и образом жизни человек способен длительно поддерживать удачный симбиоз своих поселенцев. Понимание этого процесса поможет значительно повысить качество жизни и здоровья.

За что отвечает микрофлора кишечника

Пищеварение

Одна из важнейших функций кишечных бактерий – участие в процессе переваривания пищи. Это такой гигантский завод по очистке зёрен от плевел. Когда вся поступающая пища, белки, жиры и углеводы расщепляются под воздействием ферментов, работу которых активизирует кишечник. Кишечник – финальная, но самая трудоемкая и времезатратная часть процесса пищеварения. Именно там с помощью микробиома запускается процесс сортировки полезных веществ от ненужного мусора. От того насколько здоров кишечник и весь пищеварительный тракт, зависит и качество сортировки пищи, и количество полезных веществ, которые всасываются и усваиваются именно в кишечнике.

Защита

Один в поле не воин – фраза, которая удачно характеризует работу кишечника. Чем меньше в нём “хороших” бактерий, тем больше места достается “плохим”. Полезные бактерии в процессе жизнедеятельности подавляют рост возбудителей инфекционных заболеваний, поддерживая тем самым защитные функции всего организма.

Иммунитет

Когда защита организма сильна, болезнь не пройдет. И большую роль в этом играет иммунитет, родина которого – кишечник. Как это происходит? Кишечные бактерии стимулируют синтез иммуноглобулинов – особых белков, повышающих защитные силы организма в отношении опасных инфекций. Иммуноглобулины населяют стенки кишечника, при достаточном количестве которых патогенные микроорганизмы не проникают. Также полезные бактерии содействуют созреванию системы фагоцитирующих клеток (неспецифический иммунитет), способных к поглощению и уничтожению патогенных микробов.

Синтез витаминов

Дружественные бактерии, живущие в кишечнике жизненно необходимы человеку для синтеза, хранения и поставки витаминов в организм:

Витамин В-12
Фолиевая кислота / Витамин В-9
Витамин К
Рибофлавин / Витамин В-2
Биотин / Витамин В-7
Никотиновая кислота / Витамин В-3
Пантотеновая кислота / Витамин В-5
Пиридоксин / Витамин В-6
Тиамин / Витамин В-1

Среди них такие, которые нигде больше в организме не вырабатываются. Эта миссия возложена на бактерии. Витамины группы В жизненно необходимы человеку. Они содержат в порядке нервную систему, участвуют в обменных процессах, помогают противостоять стрессам и депрессии. Если нарушена микрофлора, синтез витаминов не происходит должным образом и неприятных последствий не избежать. Кроме того, никакие курсы витаминов не помогут. Вы не ощутите положительный эффект просто потому, что они не будут всасываться в кишечнике.

Как кишечная микрофлора помогает похудеть

Ещё один центр внимания ученых и исследователей – это зависимость веса человека от разнообразия микрофлоры. Так, недавние исследования американских ученых подтвердило этот факт. В ходе эксперимента наборы кишечных бактерий от людей-близнецов поместили в кишечник стерильных мышей. В одном наборе люди-близнецы были худые, в другом страдали ожирением. Микробы, взятые у худых близнецов вызывали похудение у мышей, а бактерии от полных близнецов вызывали у мышей ожирение. Но через время, когда мышей сажали в одну клетку, мыши с ожирением начинали стремительно терять вес.

Ученые сделали предположение, что микрофлора способна управлять пищевыми привычками, требуя от человека тех или иных продуктов, которые будут способствовать росту либо патогенных, либо “худых” бактерий. Лучшим рационом для некоторых бактерий являются жиры и они требуют их постоянно снова и снова, другим жизненно необходим сахар. Именно на зависимости пищевых потребностей и разнообразием бактерий в кишечнике, ученые выдвинули теорию, что кишечные поселенцы, стремятся брать верх над человеком и манипулировать химическим составом среды обитания ради собственных целей и выгоды. Это, в свою очередь, может означать манипуляции нашим поведением (нервничаем, если не едим сладкое, )путем воздействия с помощью нервных импульсов на центры голода, желание съесть тот или иной продукт, к тем или иным продуктам питания, или чувству отвращения от некоторых продуктов.

Почему нарушается баланс микрофлоры

Этот баланс очень хрупок и легко подвержен внешнему влиянию. И происходит это по нескольким причинам:

прием антибиотиков
нарушение режима питания
злоупотребление сахаром и алкоголем
отравления
приём некоторых гормональных препаратов
заболевания пищеварительной системы
стресс
приём некоторых лекарств – нестероидных противовоспалительных средств.

Признаки нарушения микрофлоры

Нарушение стула – запоры, диарея, нерегулярный стул, вздутие, колики, боль
Нарушения работы ЖКТ – появление тяжести, изжога, отрыжка, увеличение массы тела.
Обезвоживание – появление ломкости и сухости волос и ногтей, кожных покровов,
Интоксикация организма – тошнота, болезненный цвет лица, прыщи и угревая сыпь.
Наличие неприятного запаха при дыхании, неприятный запах фекалий
Изменения нервной системы – быстрая утомляемость, сонливость, отсутствие настроения, снижение работоспособности.
Головокружения и головные боли

Как восстановить микрофлору кишечника

Процесс восстановления микрофлоры не быстрый. Важно не только скорректировать режим питания, но и активно помогать организму “наращивать” микробиом – правильно подобрать нужный препарат, содержащий пре- и пробиотики.

Линекс
Пробиолог
Пробифид

Три типа кишечной микрофлоры

Бонус: могут ли микробы управлять человеческим поведением

Эта гипотеза сейчас становится очень популярной и, действительно, имеет на то ряд прямых и косвенных оснований. Кишечник называют вторым мозгом человека и бактерии, живущие в нем, действительно способны управлять человеком на уровне нервной системы.

В настоящий момент человечеству известно про наш организм многое, но не всё. Исследования в области микрофлоры кишечника и её влиянии на здоровье и качество организма находятся на зачаточной стадии, но привлекает всё больше внимания учёного мира. Так в ходе изучения микробиома человека подтвердилось существование сильной взаимосвязи между состоянием бактерий и работой иммунной, нервной и эндокринной систем. Некоторые ученые полагают, что бактерии могут выделять определенные сигнальные молекулы, влияющие на активность десятичного черепного нерва, проходящего от кишечника к головному мозгу, либо в данном процессе может быть задействован блуждающий нерв.

Сколько времени займет полное познание человека сказать невозможно, но можно быть уверенным, что мы подошли к чрезвычайно важным открытиям, которые, в будущем, решат множество проблем со здоровьем, помогут найти ключ к неизлечимым заболеваниям и тотально изменят привычную жизнь.
Будьте здоровы!

Источник