Mikrobiom 1. rész – Egy szuperorganizmus szereplői

A cikk a Trade magazin 2024/11. lapszámában olvasható.

Vendégszerző:
Dr. Némedi Erzsébet
biotechnológus és
élelmiszeripari mérnök

A testünkben több milliárd mikroorganizmus él, amelyek többnyire a gyomor-bélrendszerben találhatók (99%, ami akár 2-3 kg is lehet). Becslések szerint minden egyes emberi sejtre közel 10 mikrobiális sejt jut, és minden egyes emberi génnek közel 100 mikrobiális gén felel meg. Az emberi genom körülbelül 23 000 génből áll, míg a mikrobiomunk több mint 3 millió gént kódol, amelyek több ezer anyagcsereterméket termelnek. Ez azt jelenti, hogy az emberi szervezetben egy szuperorganizmus játszik fontos szerepet.

Gyakran felcserélhetően használják a mikrobióta és a mikrobiom kifejezéseket, azonban teljesen más jelentéssel bírnak.

A mikrobióta a meghatározott környezetben jelen lévő mikroorganizmusok összessége. A mikrobióta kifejezés előtt annak a környezetnek a neve áll, amelyben található. Például a „bélmikrobióta” a bélrendszerben található mikrobiótára utal. Az emberi mikrobióta a mikroorganizmusok gyűjteménye, amely magában foglalja a baktériumokat, archaeákat, gombákat és vírusokat.

A mikrobiom viszont a mikroorganizmusok által hordozott gének gyűjteményére, az ún. „aktivitás színterére” utal. A mikrobiom számos alapvető funkciót lát el az élőhelyén, és a kutatók csak most fedezik fel, hogy milyen összefüggésekben hat, és ennek miért rendkívüli a fontossága.

A mikrobiomnak már most is számos bizonyított funkciót tulajdonítanak a szervezetben: az emésztés segítésétől, szervezetünk számára fontos biokémiai anyagok, vitaminok termelésén át a máj, idegrendszeri, bélfal védő és befolyásoló funkciókon keresztül az immunrendszer fejlődésének támogatásáig és a fertőzések megelőzéséig. Lenyűgöző, hogy a bélmikrobák és az agy között is van kölcsönhatás, ami azt jelenti, hogy a bélmikrobiom megváltoztatásával támogathatjuk a mentális egészséget.

A mikrobiom extra szervként működik, amely a bevitt élelmiszerekből származó tápanyagokat felhasználva számos vegyületet állít elő, köztük vitaminokat, rövid szénláncú zsírsavakat (SCFA) és esszenciális, vagyis nélkülözhetetlen aminosavakat. A bélmikrobiom az anyagcsere-termelés és az erjedéses reakciók révén segít a bélrendszer egyensúlyának fenntartásában. Ha a gasztrointesztinális (GI) traktus és a honos mikrobióta közötti kiegyensúlyozott kölcsönhatás megbomlik, súlyos bélrendszeri betegségek alakulhatnak ki.

A mikrobiom kutatások mai napig döbbenetes eredményeket hoznak

Az egyedi „ujjlenyomat”

Mindenkinek van egy egyedi mikrobiótája, mint egy személyes ujjlenyomat, és ez azt jelenti, hogy a bélmikrobióta összetétele többnyire minden egyes embernél egyedi, mint egy egyéni személyi igazolvány.

Hogyan kapjuk ezt az útravalót, és mi lesz vele az úton? Jelenleg is folyik az a tudományos vita, hogy vajon az anyaméh steril-e. Sokan gondolják, hogy már ott is találkozunk azzal az ökoszisztémával, amelyet aztán alakítunk, és amellyel későbbi életünk során együtt élünk majd. A jelenlegi bizonyítékok azt már biztosan igazolták, hogy a csecsemők a szülőcsatornán való áthaladáskor, illetve a szülőkkel vagy az orvosi csapattal való bőrkontaktus során kezdik el kolonizálni a mikrobákat. Az emberi mikrobióta ebben a fázisban alakul ki, és dinamikus ökoszisztémaként indul, amely az első 2-3 évben stabilizálódik.

Az élet során a mikrobiális összetétel mind diverzitásában, mind gazdagságában változik. A bifidobaktériumok gyakran alacsonyabb szintjét társították például az idősebb korcsoporthoz. Továbbá a fehérjéket lebontó baktériumok száma általában növekszik, míg a rövid szénláncú zsírsavakat termelő baktériumoké csökken, így szinte magyarázható az időskori gyulladások növekedése, gyenge immunrendszer, izomsorvadás, idegrendszeri leépülés.

A barátságos baktériumaink

A baktériumok és ami rajtuk túl van

A gasztrointesztinális traktusban változatos, túlnyomórészt bakteriális közösség található. A baktériumokat tanulmányozták a legtöbbet, és a tudósok több mint 1000 fajt fedeztek fel a bélben. Van néhány nagy gyakoriságú faj, amely a populáció többségében jelen van, de a bélmikrobióta általános összetétele több tényezőtől is függ. A bélmikrobióta 90%-át a Firmicutes és a Bacteroidetes két törzse teszi ki. A Firmicutes törzs több mint 200 különböző nemzetségből áll, mint például a Lactobacillus, Bacillus, Clostridium, Enterococcus és Ruminococcus. A Clostridium nemzetségek képviselik a Firmicutes törzs 95%-át. A két fent említett törzsön kívül érdemes megemlíteni az Actinobacteria törzset, mert főként a sokak által ismert Bifidobacterium nemzetség képviseli.

Érdekes folyamat, hogy a Firmicutes tagjai hatékonyan bontják le a táplálékunkból származó emészthetetlen rostokat rövid szénhidrátokká vagy egyszerű cukormolekulákká. Ezek gyorsan felszívódnak és zsírraktárként raktározódnak el. Tehát akinél Firmicutes túlsúly figyelhető meg, azt jelenti, hogy minden étkezésből akár 12%-kal több kalória szívódik fel.

Másik oldalról viszont, ha az étrendünk több cukrot tartalmaz, mint amennyire a szervezetünknek szüksége van, és a Bacteroidetes felismeri ezt a cukorfelesleget, akkor ezeket a többlet szénhidrátokat közvetlenül a bélben kapszulázza be. Így a „felesleg” a széklettel ürülhet ki.

Eddig csak néhány tanulmány vizsgálta a mikrobióta vírusos komponensét (vagy viromát). A viroma kifejezés a jelen lévő teljes vírusos genetikai anyagra utal. A vírusok a Földön található legnagyobb számú biológiai entitás. Feltételezések szerint a viromban kódolt egyedi gének száma óriási lehet, mivel nemcsak a sejteket megfertőző vírusok génjeit tartalmazza, hanem a bakteriofágokét, a retrovírusokét, a gombavírusokét és másokét is.

Vírusokon kívül még a mikrobiom részei a gombák, és ezek összességét mikobiomnak is nevezik. A mikobiom a teljes bélmikroorganizmusok kevesebb mint 2%-át teszi ki, és a gyomor-bél traktus szerves részét képezi.

Számos jelentés szól arról, hogy a bélben kimutatott gombák az élelmiszerekkel kerülnek a szervezetünkbe, például a Debaryomyces a magas sótartalmú erjesztett élelmiszerekből, a Penicillium a kéksajtból, a Saccharomyces pedig a nyers erjesztett élelmiszerekben található élesztő fogyasztásának tulajdonítható. Valójában kimutatták, hogy a Saccha­romyces szintje az emberi bélben a Saccha­romyces-mentes étrend fogyasztása esetén kimutathatatlan szintre csökken. Ezen túlmenően az egyik leggyakrabban jelentett, emberrel kapcsolatos gombafaj a Candida nemzetséghez tartozik. A Candida ellentmondásos szerepéről számolnak be az emberi bélrendszerben, de ki kell emelni, hogy a Candida nemzetség nem minden tagja tekinthető „rosszfiúnak”. A Candidát, mely jelenléte erősen összefügg a szénhidrátok fogyasztásával, egészséges egyének bélrendszerében a Penicillium nemzetséggel együtt azonosították, és kimutatták, hogy gyulladáscsökkentő és inzulinérzékenyítő tevékenységet fejt ki.

Nincs konszenzus abban, hogy mi az egészséggel összefüggő mikrobióta. Az egészséges állapottal kapcsolatban a legfontosabb tényezők, vagyis a fajgazdagság és/vagy diverzitás (a különböző fajok száma és az, hogy mennyire különbözőek egy adott élőhelyen) az ellenálló képesség, a rugalmasság és az időbeli stabilitás (a külső változásokkal szembeni ellenálló képesség, pl., antibiotikumos kezelés vagy kiegyensúlyozatlan étrend) és a bélmikrobiális géngazdagság kerültek megállapításra.

Talán konklúzióként elmondható, hogy ha nem ismerjük a fenti tényeket, akkor nem érthetünk olyan működéseket az életünkben, amelyek egyéb, a testünkkel kapcsolatos tudásunk alapján nem evidens. Nem érthetjük majd meg, hogy a mikrobiom működése milyen fundamentális hatással van az étkezésünkre, élelmiszer-termelésünkre és élelmiszeriparunkra. Bármily meglepő, a következő lapszámban megjelenő folytatás erre a szimbiózisra világít majd rá. //