Opublikowano 23 maja, 202427 czerwca, 2024 przez MARNYS Polska

Mikrobiota: Co to jest i gdzie się znajduje w ciele?

Nasze ciało zawiera bardzo dużą i zróżnicowaną populację mikroorganizmów, które żyją na powierzchni ciała oraz w jamach połączonych z zewnętrznym światem.

Chociaż mikrobiota jelitowa jest najbardziej znana i była przedmiotem wielu badań, ważne jest, aby wiedzieć, że istnieją inne społeczności bakteryjne w naszym ciele i że wszystkie z nich są istotne dla naszego samopoczucia i zdrowia.

W tym artykule badamy, czym jest mikrobiota i ile typów istnieje, razem z biolożką i doktorem żywienia Ritą Cavą.

Co to jest mikrobiota?

Termin mikrobiota jest definiowany jako społeczność mikroorganizmów, które stabilnie zamieszkują określoną lokalizację w naszym ciele. Składa się głównie z bakterii, a szacuje się, że zdrowa osoba może być gospodarzem dla pomiędzy 10 a 100 milionów mikroorganizmów, z których większość znajduje się w jelitach.

Te społeczności mikrobiologiczne wchodzą ze sobą w interakcje oraz z powierzchnią na której się znajdują. "Istnieje złożona wzajemna relacja, która może być mutualistyczna lub symbiotyczna (korzystna zarówno dla nich, jak i dla gospodarza), komensalna (korzystna dla nich, ale nie dla gospodarza) lub oportunistyczna (szkodliwa dla zdrowia gospodarza)," wyjaśnia biolożka i doktor żywienia Rita Cava.

Jaki jest cel mikrobioty?

"Mikrobiota jest uważana za zdolną do dokładniejszego zidentyfikowania osoby niż odciski palców. W rzeczywistości, kiedy mikroorganizmy, które tworzą mikrobiotę, znajdują się w równowadze lub homeostazie (eubioza), zdrowie ciała ludzkiego jest wspierane, a kiedy występuje nierównowaga (dysbioza), prawdopodobieństwo rozwoju chorób przewodu pokarmowego lub immunologicznych znacznie wzrasta," dodaje specjalista.

Generalnie, spełniają trzy podstawowe funkcje: dostarczanie niezbędnych składników odżywczych (np. aminokwasy, witaminy), rozwijanie układu odpornościowego oraz ochrona przed patogenami (antagonizm antymikrobowy).

Z czego składa się mikrobiota ludzka?

Ta społeczność mikrobiologiczna obejmuje bakterie, grzyby i wirusy. Szacuje się, że skład mikrobioty związanej z człowiekiem składa się z co najmniej 40 000 szczepów bakteryjnych z 1 800 rodzajów, a szacowana masa mikrobioty (1-2 kg w dorosłym ciele) jest porównywalna z wagą dorosłego mózgu człowieka (około 1,5 kg).

"Ta mikrobiota jest przede wszystkim nabywana podczas narodzin (zgodnie z mikrobiotą matczyną), a następnie jest modyfikowana podczas wzrostu i ekspozycji na inne czynniki zewnętrzne," wyjaśnia ekspert.

Rodzaje mikrobiot według skolonizowanej powierzchni

Mikrobiota, w zależności od skolonizowanej powierzchni lub miejsca zamieszkania, charakteryzuje się specyficznymi społecznościami mikrobiologicznymi ze specjalnymi strukturami i funkcjami.

Dlatego możemy znaleźć charakterystyczne mikroorganizmy głównie (w kolejności) w przewodzie pokarmowym, jamie ustnej, pochwie i skórze. Ponadto, istnieją inne mikrobioty w miejscach takich jak drogi oddechowe czy gruczoł mleczny.

Przyjrzyjmy się niektórym z nich.

Mikrobiota jelitowa a wpływ na zdrowie

Przewód pokarmowy jest siedliskiem najbardziej obfitej i zróżnicowanej liczby mikroorganizmów, zawierającej co najmniej 10¹⁴ bakterii, z około 200 gatunkami.

Są one głównie reprezentowane przez grupy Firmicutes (Clostridium spp., Ruminococcus spp., Peptidococcus spp., etc.) i Bacteroidetes (Bacteroides spp.), co stanowi ponad 70-75% ogółu. Kolejne najczęściej występujące grupy to Actinobacteria (Bifidobacterium spp.), Proteobacteria i Verrucomicrobia. Najczęściej badane bakterie w przewodzie pokarmowym to Lactobacillus spp. (Firmicutes) i Escherichia spp. (Pseudomonadota), chociaż występują w mniejszych ilościach.

Mikrobiota jelitowa kolonizuje cały przewód pokarmowy:

• Przełyk: w przełyku nie dochodzi do stałej kolonizacji, ponieważ jest to przewód, przez który przepływa pożywienie niosące potencjalne mikroorganizmy.
• Żołądek: laktofilne bakterie są obecne przede wszystkim w niskich stężeniach w żołądku, głównie dlatego, że mogą wytrzymać kwaśne środowisko, chociaż nie ustalono, czy pełnią jakąkolwiek aktywność mutualistyczną.
• Jelito cienkie: w górnej części tej sekcji (dwunastnica) kolonizacja jest minimalna z powodu działania żółci. W dolnych odcinkach (jelito czcze i kręte) nasila się obecność bakterii, głównie laktofilnych bakterii.
• Jelito grube: to sekcja przewodu pokarmowego o najwyższej gęstości bakteryjnej (50% masy kałowej to bakterie), chociaż mogą być obecne również drożdże (grzyby). Szacuje się, że każdy osobnik gości więcej niż 500-1500 gatunków, które współistnieją, tworząc niezwykle zrównoważone i stabilne środowisko, a zatem odporne na zmiany z zewnątrz.

Funkcje flory bakteryjnej jelit

Metaboliczne procesy tej mikrobioty odbywają się poprzez fermentację i w środowisku beztlenowym (anaerobicznym).

"Dzięki metabolizmowi tej mikrobioty jelitowej produkowana jest duża liczba substancji, które nie tylko zapewniają energię dla ich własnego utrzymania, ale są również wykorzystywane przez nasze ciało w procesach energetycznych, jak również w procesach związanych z regeneracją bariery jelitowej, komórek jelitowych, funkcji organów oraz modulacją układu odpornościowego," wyjaśnia Rita Cava.

Mikrobiota jamy ustnej: brama do ciała

Mikroorganizmy w jamie ustnej nie tworzą stabilnej społeczności; zamiast tego, znacznie się różnią i są głównie reprezentowane przez przynajmniej 700 gatunków bakterii, grzybów i innych. Najbardziej reprezentatywne grupy bakteryjne to Actinobacteria (Actinobaculum spp., Atopobium spp., Cryptobacterium spp.), Bacteroidetes (Bergeyella spp., Prevotella spp., Tannerella spp.), Firmicutes (Abiotrophia spp., Anaerococcus spp., Mogibacterium spp.), Proteobacteria (Lautropia spp., Suttonella spp.), oraz Synergistetes (Jonquetella spp., Pyramidobacter spp.).

Mikrobiota jamy ustnej pełni ważną funkcję ochronną przed kolonizacją zewnętrznych bakterii, które mogłyby wpłynąć na nasze zdrowie. Jak wyjaśnia dr Cava: "mikrobiota jamy ustnej różni się w zależności od jej położenia i przemieszczenia w obrębie jamy ustnej, a także zmienia się wraz z wiekiem."

• Położenie: można je znaleźć w ślinie (która jest głównym czynnikiem rozprzestrzeniania mikroorganizmów zarówno wewnątrz jamy ustnej, jak i do przewodu pokarmowego), języku, zębach, podniebieniu i śluzówce pokrywającej całe wnętrze jamy ustnej.
• Przemieszczenie: mikroorganizmy "preferują" pewne miejsca w ustach. Na przykład Streptococcus mutans znajduje się w ślinie, płytce nazębnej i na języku, a ich przemieszczenie w tych miejscach jest związane z korzyściami mutualistycznymi.
• Wiek: mikrobiota jamy ustnej zmienia się wraz ze zmianami zębów od dzieciństwa do starości, jak również wraz z zabiegami dentystycznymi.
• Zastępowanie: mikrobiota jamy ustnej nie tylko zmienia się na przestrzeni lat, ale także z dnia na dzień, szczególnie ta znajdująca się na zębach. "Na przykład, w dniu 1 tygodnia mogą być streptokoki, podczas gdy w dniu 7 mogą być pałeczki Gram-ujemne, krętki itd.," dodaje Cava.

Mikrobiota pochwy: równowaga i zdrowie kobiet

Normalna mikrobiota pochwy składa się głównie z laktofilnych bakterii wraz z innymi, mniej powszechnymi organizmami (w tym Staphylococcus epidermidis, Corynebacterium spp., Ureaplasma spp., Streptococcus/Enterococcus spp., Gardnerella vaginalis, Candida spp.).

Błona śluzowa pochwy kobiet w wieku rozrodczym zawiera więcej niż dziesięć różnych gatunków Lactobacillus, przy czym L. crispatus, L. gasseri, L. jensenii i L. iners są najbardziej dominującymi.

Obecność bakterii mlekowych w pochwie jest bezpośrednio związana z poziomami hormonów. Aktywność metaboliczna bakterii mlekowych w pochwie prowadzi do normalnego pH 3,8-4,4. Co więcej, bakterie mlekowe produkują substancje przeciwbakteryjne (takie jak bakteriocyny) i nadtlenek wodoru (H₂O₂), które uniemożliwiają przyleganie patogenów.

"Zarówno hormony, jak i wiek wpływają na mikrobiotę pochwową," mówi dr Cava. Dlatego widzimy, że w dzieciństwie ilość mikrobioty pochwy jest mała, która rozwija się wraz z wzrostem i obecnością hormonów (estrogenów i progesteronu).

Podczas menopauzy, ze względu na obniżenie poziomu estrogenów, mikrobiota pochwy ulega znaczącym zmianom, zwłaszcza w bakteriach mlekowych, z przewagą bakterii jelitowych i tych ze skóry. Zmiany te mogą prowadzić do zwiększonego ryzyka infekcji ginekologicznych.

Mikrobiota skóry

Jak wcześniej wspomnieliśmy, skóra zajmuje czwarte miejsce wśród części ciała człowieka kolonizowanych przez mikrobiotę.

Narząd skóry jest gęsto kolonizowany przez różnorodną i bardzo aktywną mikrobiotę, która pełni funkcje ochronne dzięki rozwojowi tzw. warstwy kwasowej skóry (lub bariery skórnej).

Na skórze zdrowego dorosłego może znajdować się około 10⁸-10¹⁰ mikroorganizmów rozłożonych na różnych obszarach skórnych. Na przykład, w pachach znajdujemy wysokie stężenie do 10⁶/cm², a na końcach palców może być stężenie 10²/cm².

Najliczniejszą grupą są bakterie, reprezentowane przez Actinobacteria (Corynebacterium spp., Propionibacterium spp.), Firmicutes (Staphylococcus spp., Streptococcus spp.) oraz Proteobacteria (Acinetobacter spp., Methylobacterium spp.). Wśród grzybów najliczniejsze są drożdżaki (Malassezia spp.). Mało wiadomo o roli gatunków wirusów, które mogą być przenoszone głównie przez nasze ręce na skórę.

"Aktywność mikrobioty skóry stymuluje skórny system odpornościowy, zapobiegając osadzaniu się na jej powierzchni szczepów patogennych lub ich penetracji do naszego organizmu," mówi specjalista.

Mikrobiota dróg oddechowych

Kolejnym miejscem, które posiada własną mikrobiotę, są drogi oddechowe. Drogi oddechowe dorosłego mają powierzchnię około 70 m², co jest 40 razy większe niż powierzchnia skóry. Cała ta powierzchnia jest skolonizowana przez zgrupowania bakteryjne, które różnią się w każdym odcinku dróg oddechowych.

"Najwyższe gęstości bakterii obserwuje się w górnej części dróg oddechowych (która obejmuje nos, gardło i krtań)," mówi specjalista. Najczęściej spotykane bakterie, od górnych do dolnych dróg oddechowych, obejmują Staphylococcus spp., Propionibacterium spp., Moraxella spp., Streptococcus spp., Haemophilus spp., Prevotella spp., Veillonella spp., wśród innych. Mogą być obecne także adenowirusy i grzyby (Aspergillus spp. lub Candida spp.).

Funkcje mikrobioty dróg oddechowych

Górna mikrobiota dróg oddechowych jest pierwszą linią obrony przed możliwą kolonizacją przez patogenne szczepy, zapobiegając infekcjom dróg oddechowych. Jest to określane mianem "oporności na kolonizację".

Ponadto, "mikrobiota dróg oddechowych może być również zaangażowana w utrzymywanie funkcji oddechowej i odporności," mówi specjalista.

Mikrobiota gruczołu sutkowego

Kolejną reprezentatywną mikrobiotę można znaleźć w gruczołach sutkowych.

Gruczoły sutkowe to struktury błon śluzowych z złożonym systemem przewodów. Pod koniec ciąży i przez cały okres laktacji stają się one idealnym środowiskiem dla wzrostu bakterii ze względu na dostępność składników odżywczych i optymalną temperaturę dla wielu mikroorganizmów.

Ponadto struktura gruczołu sutkowego jest narażona na zewnętrzne otoczenie przez sutek, który zawiera mikrobiotę o charakterystyce skórnej.

Flora bakteryjna mleka matki

Mleko matki zawiera między 10⁵ a 10⁷ bakterii, a najczęściej występujące rodzaje to Staphylococcus spp., Streptococcus spp., Lactococcus spp., Propionibacterium spp., Lactobacillus spp. i Bifidobacterium spp.

Ta flora mikrobiologiczna jest uważana za "probiotyki matczyne," a mleko matki zawiera również prebiotyki, które selektywnie stymulują wzrost bakterii i kolonizują jelita noworodka.

"Korzyści płynące z karmienia piersią są istotne dla dojrzewania jelit dziecka i przynoszą efekty immunomodulujące, a także pozytywnie wpływają na rozwój intelektualny," konkluduje specjalista Rita Cava.

Inne mikrobioty w naszym ciele

Mimo że przeanalizowaliśmy najbardziej wyróżniające się społeczności mikroorganizmów w tym artykule, ważne jest, aby zauważyć, że "mikroorganizmy są obecne na wszystkich powierzchniach błon śluzowych, więc istnieje kolonizacja bakteryjna lub kolonizacja przez inne gatunki, na przykład w oczach, uszach czy drogach moczowych, które również mają charakterystyczne populacje mikrobiologiczne," mówi Cava.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o żywieniu i zdrowiu...

• Piramida żywieniowa: Ile o niej wiesz?
• Probiotyki i prebiotyki: Jaka jest różnica?
• Żywienie dzisiaj: Które diety są modne i co na ich temat mówi nauka?

Treść stworzona przez specjalistów z działu Informacji Naukowej MARNYS we współpracy z dr Ritą Cava. Ten artykuł ma charakter informacyjny i nie zastępuje konsultacji ze specjalistą.