Descoperiri recente legate de microbiom

Timp aprox. de lectură: 10 minute

Fiecare persoană are un microbiom unic, determinat inițial de ADN-ul său, și este expusă pentru prima dată la microorganisme ca nou născut, în timpul nașterii și apoi prin laptele matern. Microorganismele la care este expus sugarul depind exclusiv de speciile care se găsesc la mamă.

Ulterior, expunerile la mediu și dieta pot schimba microbiomul unei persoane, fie în bine, fie în sens negativ, aducând un risc mai mare de îmbolnăvire.

Microbiomul este alcătuit atât din bacterii utile, cât și de unele potențial dăunătoare. Cele mai multe sunt simbiotice (de care beneficiază atât corpul uman, cât și microbiomul), iar celelalte sunt patogene (care favorizează apariția bolilor).

Într-un organism sănătos, bacteriile patogene și cele simbiotice coexistă fără probleme. Dar, dacă există o perturbare a acestui echilibru – provocată de boli infecțioase, de anumite diete sau de utilizarea îndelungată a antibioticelor sau a altor medicamente care distrug bacteriile – apare disbioza, oprind aceste interacțiuni normale, caz în care organismul poate deveni mai sensibil la boli.

Microbiomul stimulează sistemul imunitar, descompune compușii alimentari potențial toxici și sintetizează anumite vitamine și aminoacizi, inclusiv vitaminele B și vitamina K. De exemplu, enzimele cheie necesare pentru formarea vitaminei B12 se găsesc doar în bacterii, nu și în plante și animale.

Microbiota ajută la descompunerea diverșilor compuși (carbohidrați, fibre, etc.) cu ajutorul enzimelor lor digestive. Fermentarea fibrelor nedigerabile determină producerea de acizi grași cu lanț scurt (SCFA) care pot fi utilizați de organism ca sursă de nutrienți, dar care joacă, de asemenea, un rol important în funcția musculară și, eventual, în prevenirea bolilor cronice, inclusiv a anumitor tipuri de cancer și tulburări intestinale. Studiile clinice au arătat că SCFA pot fi utile în tratamentul colitei ulcerative, al bolii Crohn și al diareii asociate cu antibiotice.

Microbiota unei persoane sănătoase va asigura, de asemenea, protecție împotriva organismelor patogene care pătrund în organism, de exemplu prin consumul de apă sau alimente contaminate. Marile familii de bacterii care se găsesc în intestinul uman includ Prevotella, Ruminococcus, Bacteroides și Firmicutes.

În colon, un mediu cu un nivel scăzut de oxigen, veți găsi bacteriile anaerobe Peptostreptococcus, Bifidobacterium, Lactobacillus și Clostridium. Se crede că acești microbi previn dezvoltarea excesivă a bacteriilor dăunătoare, concurând pentru nutrienți și pentru locurile de atașare la membranele mucoase ale intestinului, un loc important de activitate imunitară și de producție de proteine antimicrobiene.

Microbiomul este un mediu viu și dinamic în care abundența relativă a speciilor poate fluctua zilnic, săptămânal și lunar, în funcție de dietă, medicamente, exerciții fizice și o serie de alte expuneri la mediul înconjurător.

Legat de cunoașterea sa, oamenii de știință se află încă în stadii incipiente de înțelegere a rolului larg al microbiomului în sănătate și a amplorii problemelor care pot apărea în urma unei întreruperi a interacțiunilor normale dintre microbiom și gazda sa.

De exemplu, un studiu recent a constatat că oamenii care duc un mod de viață modern au o diversitate a microbiomului semnificativ mai mică decât cei care trăiesc ca vânători-culegători.

Cercetătorii au lucrat cu vânătorii-culegători Hadza care trăiesc într-o zonă din nordul Tanzaniei. Aceștia au folosit genetica pentru a caracteriza microbiomul intestinal al Hadza, o tehnică cunoscută sub numele de „secvențiere metagenomică ultraprofundă”. De asemenea, au studiat persoane din Nepal și California și au comparat rezultatele cu cele existente.

Aproape jumătate dintre microbii identificați în microbiomul intestinal Hadza erau „necunoscuți în seturile de date unificate existente”. Interesant este faptul că au găsit peste 100 de microbi care dispar la populațiile industrializate. Diversitatea microbiomului intestinal a fost, de asemenea, legată de partajarea microbilor între membrii care nu sunt rude, care este guvernată de structurile sociale ale societății Hadza.

Aceste constatări au multe limitări și nu pot oferi o imagine completă a microbiomului. Cu toate acestea, rezultatele au o valoare considerabilă, deoarece indică factori care sunt importanți pentru o bună sănătate a microbiomului. Mai exact, ele sugerează că diversitatea microbiomului și „comerțul cu germeni” sunt importante pentru sănătate.

De ce diversitatea microbiomului intestinal ar fi benefică pentru sănătate? O posibilitate are legătură cu genele. Genele ne permit să producem un tip de molecule cunoscute sub numele de proteine. Printre acestea se numără enzimele, precum cele care se găsesc în intestinul nostru, care ne ajută să descompunem alimentele pe măsură ce sunt digerate. Este larg cunoscut că microbii noștri intestinali joacă un rol crucial în acest proces, deoarece au propriile gene și pot produce, de asemenea, enzime. Deoarece o digestie adecvată este esențială pentru viață, acest lucru înseamnă că depindem de genele conținute de microbii noștri intestinali pentru a rămâne sănătoși.

De fapt, un microbiom intestinal mai divers înseamnă că aveți o gamă mai largă de instrumente în setul de instrumente moleculare. Și este logic să ne folosim oaspeții microbieni în acest mod, deoarece aceștia reprezintă o sursă excelentă de diversitate genetică.

Bacteriile intestinale sintetizează, de asemenea, aproximativ 95% din serotonina noastră, cea mai mare parte fiind localizată în intestinul nostru. Serotonina este produsă atunci când o enzimă (triptofan hidroxilază) interacționează cu un aminoacid numit triptofan. (Aminoacizii sunt elementele constitutive ale moleculelor de proteine.) Serotonina este un regulator metabolic esențial. Ea ne modulează apetitul, deoarece nivelurile scăzute de serotonină favorizează foamea, iar nivelurile ridicate favorizează sațietatea.

Serotonina este, de asemenea, o substanță chimică cheie de semnalizare în creier. Cele mai simple două tipuri de semnale chimice cresc sau scad probabilitatea ca celula cerebrală țintă să trimită un mesaj către diferiți receptori. Dar serotonina aparține unei clase mai complexe de mesageri chimici care schimbă modul în care funcționează celulele creierului în loc să le facă pur și simplu mai mult sau mai puțin active.

Toate aceste mecanisme ne arată că sănătatea noastră necesită un microbiom puternic, iar un microbiom puternic necesită o bună diversitate a bacteriilor componente. Pentru a fi sănătoși, trebuie să fim expuși la microbii potriviți și să îi evităm pe cei nepotriviți.

Am devenit mai buni în ceea ce privește evitarea microbilor răi, dar uneori am mers prea departe în această privință, provocând astfel disfuncții ale microbiumului și ale sistemului imunitar.

Cercetările în domeniul microbiomului au cunoscut o dezvoltare fără precedent, iar printre subiectele de interes se numără, în ultimul timp, următoarele: 1. factorii care afectează microbiomul femeilor însărcinate, al sugarilor și al populației pediatrice, în general; 2. manipularea bacteriilor pentru a rezista bolilor și a răspunde mai bine la tratamente; 3. diferențe în microbiom între persoanele sănătoase și cele cu boli cronice, cum ar fi diabetul, bolile gastrointestinale, obezitatea, cancerele și bolile cardiovasculare; 4. dezvoltarea de biomarkeri de diagnosticare din microbiom pentru a identifica bolile înainte ca acestea să se dezvolte; 5. modificarea microbiomului prin transplantarea bacteriilor între indivizi (de exemplu, transplantul de microbiotă fecală).

Transplantul de microbiotă fecală este deja un remediu standard pentru infecțiile cu C. difficile în Marea Britanie și este investigat pentru boli ca sindromul colonului iritabil sau scleroza multiplă. Dar transplantul de microbiotă fecală este doar începutul revoluției medicinei microbiene. Cercetătorii cred că, mai mult decât transplantul de microbiotă fecală, care pare o soluție provizorie, viitorul constă în modificarea microbiomului pentru a răspunde nevoilor specifice ale unui pacient.

În prezent, există câteva provocări importante ale transplantului de microbiotă fecală. Microbiota transplantată este imposibil de standardizat, variind de la un donator la altul și chiar de la o donație la alta. Acest lucru îl face greu de reglementat în mod consecvent. America și Canada consideră pastilele de transplant de microbiotă fecală drept medicamente experimentale. În Italia, Țările de Jos și Belgia, transplantul de microbiotă fecală este privit ca un transplant de țesut. Marea Britanie îl consideră un medicament, ceea ce permite o reglementare mai flexibilă.

Toate aceste provocări limitează oferta. Specialiști britanici estimează că, din cei o mie de pacienți cu infecții recurente cu C. difficile din Marea Britanie în fiecare an, doar câteva sute primesc tratamentul. Există, de asemenea, întrebarea dacă afecțiunile cronice ar putea fi vreodată tratate în mod fiabil cu transplantul de microbiotă fecală. Chiar dacă întregul microbiom este înlocuit, spune Bernd Schnabl, gastroenterolog la Universitatea din California, San Diego, SUA beneficiile vor fi temporare, dacă cauza principală nu este tratată.

Așa încât cercetătorii caută abordări alternative. În acest context, mai degrabă decât să modifice populațiile de specii individuale de bacterii din microbiomul unui pacient, unii cercetători se concentrează asupra metaboliților pe care aceștia îi produc. De exemplu, amoniacul, care este legat de ciroza hepatică. O abordare posibilă pentru a limita prezența acestuia în intestin (și, ulterior, în sânge) este de a modifica genetic bacteriile din vecinătate pentru a fi mai bune consumatoare de amoniac. O altă metodă constă în cultivarea unor viruși care ucid bacteriile, care pot reduce numărul microbilor producători de amoniac. Se speră că anul viitor va aduce un test cu astfel de bacterii pentru hepatita legată de alcool.

Seres Therapeutics, o firmă de biotehnologie cu sediul în Cambridge, Massachusetts, SUA, crede că ideea de bază este de a folosi bacteria însăși ca medicament. Va fi un medicament care are o capacitate evoluată de a ajunge acolo unde trebuie și a cărui diversitate de specii constitutive îl înzestrează cu multe efecte simultane posibile. Recent, Agenția de reglementare a medicamentelor din SUA (Food and Drug Administration) a aprobat un produs numit ser-109 produs de Seres – primul tratament oral pentru microbiom – pentru utilizarea împotriva infecțiilor recurente cu C. difficile.

În prezent, compania testează un grup de 16 bacterii pe care le numește ser-155 la pacienții care au suferit un transplant alogen de celule stem hematopoietice, un tratament pentru boli precum leucemia, în care se transplantează celule stem din măduva osoasă pentru a întări sistemul imunitar al pacientului. Acest proces, care include adesea doze mari de antibiotice, poate afecta grav microbiomul, făcând ca o infecție periculoasă să fie mai greu de combătut. Primele rezultate publicate în luna mai au arătat că tratamentul a fost bine tolerat și că, timp de 30 de zile, la nouă pacienți cărora li s-a administrat ser-155 a apărut o singură infecție nouă, în comparație cu șase care ar fi fost de așteptat fără tratament.

Medicamentele bazate pe microbiom au înregistrat progrese spectaculoase în ultimul deceniu.

În prezent, principala provocare constă în identificarea bolilor clinice care se pretează la intervenția cu medicamente bazate pe microbiom și dezvoltarea unor metode adecvate de identificare, perfecționare și testare a terapiilor candidate. Totuși, sunt necesare studii suplimentare pentru a optimiza metodele de identificare a microbilor candidați, pentru a dezvolta modele de validare preclinică și pentru a progresa către o direcționare personalizată a medicamentelor bazate pe microbiom.

Mirela Mustață, Redactor executiv E-asistent

Surse de documentare:

Descoperiri recente legate de microbiom

Timp aprox. de lectură: 10 minute

Arhive

Recomandări

Link-uri utile