Микробиота человека: роль бактерий, грибков, архей и вирусов в нашем теле

Содержание

1. Микробиом человека
2. Микробиом кожи
3. Микробиом кишечника
4. Микробиом ротовой полости

Микробиом, или микробиота, или микрофлора человека состоит из всего набора микроорганизмов, которые живут в организме и на теле. На самом деле, внутри нашего организма в 10 раз больше бактерий, чем на коже. Изучение микробиома человека охватывает совокупность всех микробов и геномы микробных сообществ организма человека.

Эти микробы находятся в разных местах экосистемы человеческого тела и выполняют важные функции, необходимые для нашего здоровья. Например, кишечные бактерии позволяют нам правильно переваривать и поглощать питательные вещества из продуктов, которые мы употрeбляем в пищу.

Генная активность полезных микробов, которые колонизируют организм, воздействует на физиологию человека и защищает от патогенных бактерий. Нарушение надлежащей активности микробиома связано с развитием ряда аутоиммунных заболеваний, включая диабет и фибромиалгию.

Читайте также: Бактерии: друг или враг?

Микробиом человека

Микроскопические организмы, которые обитают в организме, включают археи, бактерии, грибы, протисты и вирусы. Микробы начинают колонизировать наш организм с момента рождения. Микробиота человека изменяется по количеству и типу микроорганизмов на протяжении всей жизни, причем число видов увеличивается с рождения до взрослого возраста и уменьшается в пожилом возрасте. Эти микробы уникальны от человека к человеку и могут быть затронуты определенными видами деятельности, такими как мытье рук или принятие антибиотиков. Бактерии являются самыми многочисленными микроорганизмами в микробиоме человека.

• Археи – одноклеточные экстремофильные прокариоты, способные жить в самых экстремальных условиях. Они когда-то считались бактериями, но было обнаружено, что археи отличаются от бактерий структурой клеточной стенки и типом рРНК. Археи, такие как метаногены, нуждающиеся в свободных от кислорода условиях, чтобы выжить можно найти в кишечнике человека.
• Бактерии – одноклеточные прокариоты, различающиеся по видам и формам. Эти разнообразные микроорганизмы способны обитать в разных условиях и могут быть обнаружены в различных областях тела, в том числе на коже, внутри пищеварительного тpaкта и внутри женского репродуктивного тpaкта.
• Грибы – одноклеточные (дрожжи и плесени) и многоклеточные (грибы), содержащие спорообразующие плодовые тела для размножения. Грибковые сообщества тела также называют микобиомом. Одноклеточные дрожжи колонизируют разные области тела, такие как кожа, влагалище и желудочно-кишечный тpaкт.
• Протисты – разнообразная группа одноклеточных и многоклеточных эукариот. Многие протисты не имеют общих хаpaктеристик, но группируются вместе, так как не являются животными, растениями или грибами. Примерами протистов являются амебы и парамеции. В то время как многие протисты паразитируют на своих хозяевах, другие существуют в комменсальных (один вид получает выгоду без вреда другому) или взаимовыгодных отношениях (оба вида полезны друг другу). Протисты, которые обычно находятся в кишечники человека, включают Бластоцисты (Blastocystis) и Энтеромонады (Enteromonas hominis).
• Вирусы – частицы, состоящие из генетического материала (ДНК или РНК), заключенного в слой белка, называемый капсидом. Ряд вирусов является частью человеческого микробиома и включают вирусы, заражающие разные типы клеток организма, к примеру, бактериофаги – вирусы, которые инфицируют бактерий, и сегменты вирусного гена встроенные в хромосомы человека. Вирионы (неактивные вирусные частицы) могут встречаться в нескольких областях тела, включая желудочно-кишечный тpaкт, рот, дыхательные пути и кожу.

Микробиом человека также включает микроскопических животных, таких как клещи. Эти крошечные члeнистоногие обычно колонизируют кожу.

Микробиом кожи

Кожа человека заселена рядом различных микроорганизмов, которые обитают на поверхности кожи, а также в железах и волосах. Наша кожа находится в постоянном контакте с внешней средой и служит первой линией защиты организма от потенциальных патогенов. Микробиота кожи помогает предотвратить колонизацию кожи патогенами. Она также помогает тренировать нашу иммунную систему, предупреждая иммунные клетки о наличии патогенов и инициируя иммунный ответ.

Экосистема кожи человека очень разнообразная, с различными слоями кожи, уровнями кислотности, температурой, толщиной и воздействием солнечного света. Таким образом, микробы, которые обитают в определенном месте на коже или внутри нее, отличаются от микробов в других частях тела. Например, микроорганизмы, населяющие влажные и горячие части тела (под мышки), отличаются от тех, которые колонизируют сухие, более холодные поверхности кожи на руках и ногах. Комменсальные микроорганизмы, которые обычно населяют нашу кожу, включают бактерий, вирусы, грибы и микроскопических животных, таких как клещи.

Бактерии, колонизирующие кожу, процветают в одном из трех типов кожи: жирной, влажной и сухой. Три основных вида бактерий, населяющих эти типы кожи включают: пропионовокислые бактерии (Propionibacterium) – обнаруженные преимущественно на жирных участках; коринебактерии (Corynebacterium) – обнаруженные во влажных областях; стафилококки (Staphylococcus) – населяющие сухие участки.

Хотя большинство этих видов бактерий не являются опасными, они могут стать вредными для человека при определенных условиях. Например, пропионибактерии акне (Propionibacterium acnes) живут на жирных поверхностях кожи, таких как лицо, шея и спина. Когда организм выpaбатывает избыточное количество жира, эти бактерии размножаются с высокой скоростью, что может привести к развитию акне. Другие виды бактерий, например, золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus) и стрептококк пиогенес (Streptococcus pyogenes), могут вызывать более серьезные проблемы, такие как септицемия и ангина.

Не так много известно о комменсальных вирусах кожи, поскольку исследования в этой области пока немногочисленны. Было обнаружено, что вирусы находятся на поверхностях кожи, сальных железах и внутри бактерий кожи.

Виды грибков, которые колонизируют кожу человека, включают кандидоз (Candida), малассезия (Malassezia), криптококк (Cryptocoocus), дебариомицес (Debaryomyces) и микроспория (Microsporum). Как и в случае с бактериями, грибки размножаются с необычайно высокой скоростью и могут вызывать проблемные состояния и заболевания. Грибки малассезия способны вызывать перхоть и атопическую экзему.

Микроскопические животные, населяющие кожу, включают клещей. Например, клещи демодекс (Demodex) колонизируют лицо и живут внутри волосяных фолликулов. Они питаются кожным жиром, мертвыми клетками и даже некоторыми бактериями.

Микробиом кишечника

Микробиом кишечника человека отличается разнообразием и численностью. Он включает триллионы бактерий с тысячами различных видов. Эти микробы процветают в суровых условиях кишечника и активно участвуют в поддержки пищеварения, нормального метаболизма и надлежащей иммунной функции. Они помогают в переваривании неперевариваемых углеводов, метаболизме желчных кислот и лекарств, а также в синтезе аминокислот и многих витаминов.

Несколько кишечных микроорганизмов продуцируют противомикробные вещества, которые защищают нас от патогенных бактерий. Состав кишечной микробиоты уникален для каждого человека и постояно меняется. Он изменяется с такими факторами, как возраст, смена рациона, воздействие токсических веществ (антибиотики) и изменения в состоянии здоровья. Отклонения в составе комменсальных микроорганизмов кишечника связывают с развитием желудочно-кишечных заболеваний, таких как воспалительные заболевание кишечника, целиакия и синдром раздраженной толстой кишки.

Подавляющее большинство бактерий (около 99%), которые обитают в кишечнике, в основном состоят из двух типов: бактероиды (Bacteroidetes) и фирмикуты (Firmicutes). Примеры других типов бактерий, обнаруженных в кишечнике, включают протеобактерии (например, эшерихии (Escherichia), сальмонеллы (Salmonella) и вибрионы (Vibrio)), ак­ти­но­бак­те­рии (Actinobacteria) и мелаинабактерии (Melainabacteria).

Микробиом кишечника также содержит археи, грибы и вирусы. Самые распространенными археями в кишечнике являются метаногены Methanobrevibacter smithii и Methanosphaera stadtmanae. Виды грибков, обитающих в кишечнике человека, включают кандидоз (Candida), сахаромицеты (Saccharomyces) и кладоспории (Cladosporium). Изменения в нормальном составе кишечных грибков были связаны с развитием таких заболеваний, как болезнь Крона и язвенный колит. Наиболее распространенные вирусы в микробиоме кишечника – это бактериофаги, которые инфицируют кишечные бактерии.

Микробиом ротовой полости

Микробиом ротовой полости насчитывает миллионы микроорганизмов, существующих, как правило, в взаимовыгодных отношениях с хозяином. В то время как большинство микробов являются полезными, предотвращая ротовую полость от колонизации вредными микроорганизмами, некоторые из них могут становится патогенными при определенных условиях.

Бактерии являются наиболее многочисленными из микроорганизмов ротовой полости и включают стрептококки (Streptococcus), актиномицеты (Actinomyces), лактобактерии (Lactobacterium), стафилококки (Staphylococcus) и пропионибактерии (Propionibacterium). Бактерии защищают себя от стрессовых условий во рту, производя липкое вещество, называемое биопленкой. Биопленка защищает бактерии от антибиотиков, других микроорганизмов, химических веществ, чистки зубов или веществ, опасных для микробов. Биопленки разных видов бактерий образуют зубную бляшшку, которая прилипает к поверхностям зубов и может вызвать их разрушение.

Ротовые микробы часто взаимодействуют в интересах друг друга. Например, бактерии и грибки иногда сосуществуют в отношениях, которые могут нанести вред хозяину. Бактерия стрептококк мутанс (Streptococcus mutans) и грибок кандида альбиканс (Candida albicans), работающие в связке, вызывают серьезные проблемы с зубами, чаще всего встречающиеся у дошкольников.

Археи в ротовой полости, включают метаногены Methanobrevibacter oralis и Methanobrevibacter smithii. Протисты, обитающие в полости рта, включают ротовую амёбу (Entamoeba gingivalis) и ротовая трихомонада (Trichomonas lenax). Эти комменсальные микроорганизмы питаются бактериями или пищевыми частицами и встречаются в гораздо большем количестве у людей с заболеванием десен. Ротовые вирусы преимущественно состоят из бактериофагов.