Zarnu mikroorganismi un neiroloģisko slimību perspektīvas 1. daļa

Katra vesela cilvēka kuņģa-zarnu trakts sastāv no unikāla zarnu mikrobiotas kopuma, kurā kopā ir daudzveidīga un sarežģīta kopiena, kurā ir vairāk nekā 100 triljoni mikroorganismu, tostarp baktērijas, vīrusi, arhejas, vienšūņi un sēnītes.

Arhejas ir prokariotu klase, kas pastāvējusi miljardiem gadu ģeogrāfiskajā vēsturē. Pēdējos gados zinātnieki ir dziļāk pētījuši arhejas un atklājuši to burvību. Starp tiem visvairāk pārsteidz arhejas un atmiņas attiecības.

Kā mēs visi zinām, atmiņa ir būtiska cilvēka smadzeņu funkcija. Ja mēs zaudēsim atmiņu, tas kļūs ļoti grūti. Bet vai tu zināji? Arheja var veicināt cilvēka atmiņu.

Pētījumi liecina, ka arhejas var ražot vielu, ko sauc par "lizergīnskābi", kas var stimulēt smadzeņu neironu darbību un veicināt cilvēka atmiņu. Lizergskābe var ietekmēt arī smadzeņu viļņu biežumu un uzlabot atmiņu un mācīšanās spējas, mainot smadzeņu ritmu.

Turklāt arhejas var arī uzlabot mūsu garastāvokli un miega kvalitāti. Veselīgs ķermenis un emocionālais stāvoklis ir svarīgi priekšnoteikumi atmiņas uzturēšanai.

Tāpēc, lai saglabātu veselas smadzenes un spēcīgu atmiņu, mēs varam novērst un ārstēt, patērējot pārtiku, kas bagāta ar arhejām. Tādi pārtikas produkti kā jogurts un raudzēti sojas produkti ir bagāti ar arhejām. Turklāt dažreiz veselības produktos varam atrast arī arhejas sastāvdaļas.

Rezumējot, pastāv cieša saistība starp arheju un atmiņu. Pareizi patērējot pārtiku, kas bagāta ar arhejām, mēs varam saglabāt veselas smadzenes un spēcīgu atmiņu, padarot savu dzīvi labāku. Var redzēt, ka mums ir jāuzlabo atmiņa, un Cistanche var ievērojami uzlabot atmiņu, jo Cistanche ir tradicionāls ķīniešu ārstniecības materiāls ar daudziem unikāliem efektiem, no kuriem viens ir atmiņas uzlabošana. Cistanche efektivitāti nodrošina dažādas tajā esošās aktīvās sastāvdaļas, tostarp miecskābe, polisaharīdi, flavonoīdu glikozīdi utt. Šīs sastāvdaļas var veicināt smadzeņu veselību daudzos veidos.

Noklikšķiniet uz zināt 10 veidus, kā uzlabot atmiņu

Zarnu mikrobiem ir simbiotiskas attiecības ar mūsu ķermeni. Mikrobiotas sastāvu agrīnā dzīves posmā veido zarnu nobriešana, ko ietekmē vairāki faktori.

Zarnu baktērijām ir izšķiroša nozīme imūnās un vielmaiņas homeostāzes uzturēšanā un aizsardzībā pret patogēniem. Zarnu mikrobiotas disbioze ir saistīta ne tikai ar zarnu trakta traucējumiem, bet arī ar ārpuszarnu slimībām, piemēram, vielmaiņas un neiroloģiskiem traucējumiem.

Šajā pārskatā autori pārbaudīja dažādus pētījumus, kas atklāja iespējamās hipotēzes un saiknes ar zarnu mikrobiomu saistītu neiroloģisko traucējumu attīstībā.

Pirmais projekts iesniegts: 2020. gada 30. novembrī; Pieņemts publicēšanai: 2021. gada 20. maijā; Publicēts tiešsaistē: 2021. gada 14. jūlijā.

Atslēgvārdi: Alcheimera slimība • trauksme • autisma spektra traucējumi • zarnu-smadzeņu ass • zarnu mikroorganismi • mikrobioms • multiplā skleroze • neiroloģiska slimība • Parkinsona slimība • šizofrēnija.

Cilvēka kuņģa-zarnu traktā (GI) mītošie zarnu mikroorganismi ir būtiska cilvēka attīstības sastāvdaļa, jo tie kalpo kā lielākā saskarne starp saimniekorganismu, vides faktoriem un antigēniem cilvēka organismā.

Zarnu mikrobu skaits mūsu zarnās pārsniedz 1014, un tie visi ir paredzēti abpusēji izdevīgu attiecību (simbiozes) veidošanai ar ķermeni. Baktērijas, arhejas un eikarioti, kas mīt GI traktā, dod labumu cilvēkiem vairākos veidos, veicot dažādas fizioloģiskas funkcijas, piemēram, stiprina zarnu integritāti vai veido zarnu lepitēliju, regulē saimniekorganisma imunitāti, aizsargā pret patogēniem, iegūst enerģiju un nodrošina barības vielas, piemēram, vitamīnus [1] .

Šīs simbiotiskās attiecības ir vairāku vides faktoru rezultāts, kas rodas kontakta laikā starp augli un maksts mikrobiotu dzimšanas laikā [2]. Zarnu mikroorganismiem ir nozīmīga loma cilvēka ķermenī, kas veicina pareizu augšanu un attīstību.

Vēsturiski zarnu mikroorganismi tika uzskatīti par svētību cilvēkiem šo labvēlīgo ietekmi uz veselību dēļ.

Tomēr pārsteidzoši, ka jaunākie pētījumi ir parādījuši, ka zarnu mikrobi ietekmē centrālās nervu sistēmas (CNS) slimības, jo notiek divvirzienu saziņa starp zarnu mikrobiomu un CNS, kas pazīstama kā mikrobiota-zarnu-smadzeņu asi, un tie var ietekmēt arī vispārējo smadzeņu attīstību un darbību.

Neiro attīstības, neirodeģeneratīvie un psihiski traucējumi ir saistīti ar zarnu floras daudzuma izmaiņām. Līdz ar to nesen tika konstatēta saistība starp vairākiem zarnu mikroorganismiem un visizplatītākajām neiroloģisko slimību formām (piemēram, Alcheimera slimību [AD], multiplo sklerozi [MS], šizofrēniju).

Lai gan zarnu mikroorganismu mehānismi un loma šo slimību attīstībā ir slikti izprotami, vairāki jaunākie pētījumi ir ierosinājuši dažādas iespējamās hipotēzes, kas izskaidro, kā zarnu mikroorganismi var ietekmēt to attīstību [3,4].

Šis pārskats sniedz visaptverošu pārskatu par zarnu mikroorganismiem un to attīstību, kā arī to lomu cilvēka ķermenī un iesaistīšanos neiroloģiskās slimībās, tostarp atjauninātas hipotēzes par mikrobu patoģenēzi neiroloģiskās slimībās.

Zarnu mikroorganismu sastāvs un daudzveidība

Zarnu mikrobiota sastāv no vairākām mikroorganismu sugām, tostarp baktērijām, rauga sēnītēm un vīrusiem.

Zarnu mikrobu sastāvs mūsu dzīves laikā mainās atkarībā no anatomiskā, uztura un uztura stāvokļa izmaiņām (piemēram, liesa, aptaukošanās, anoreksija), kā arī patoloģiskām (sistēmiskas un kuņģa-zarnu trakta infekcijas), vides (piemēram, klimats, darba vieta, dzīvesveids, ģimenes sastāvs) un farmakoloģiskie (piemēram, antibiotiku, probiotiku, caurejas līdzekļu, prokinētikas lietošana) faktori [5].

Cilvēka mikrobiota satur tādus komponentus kā arhejas, vīrusi, sēnītes, raugi un citi eikarioti (piemēram, Blastocystis un Amoebozoa), kas pētījumos ir atstāti novārtā, un arī informācija par komensālajām sēnēm, arhejām un vienšūņiem ir ierobežota [5,6] .

Saskaņā ar taksonomiju baktērijas var klasificēt filās (bioloģijā cilts [daudzskaitlī phyla] ir klasifikācijas vai taksonomiskā ranga līmenis zem karaļvalsts un augstāks klases), klasēs, kārtās, ģimenēs, ģintīs un sugās [7].

Dominējošā zarnu mikrobu grupa sastāv no Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria, Fusobacteria un Verrucomicrobia, un 90% zarnu mikrobiotas sastāv no diviem filiem Firmicutes un Bacteroidetes.

Thephylum Firmicutes sastāv no vairāk nekā 200 dažādām ģintīm, tostarp Lactobacillus, Bacillus, Clostridium, Enterococcus un Ruminococcus, un 95% no ģints sastāv no Clostridium ģints.

Dominējošās ģints, kas ietver Bacteroidetes, ietver Bacteroides un Prevotella, turpretim Actinobacteria ir mazāk izplatīta, un to galvenokārt pārstāv Bifidobacterium ģints.

Zarnu mikrobiotu raksturo baktēriju kopas, ko sauc par enterotipiem, un trīs enterotipus raksturo trīs dominējošās baktēriju kopas: Bacteroides (enterotips I), Prevotella (II enterotips) un Ruminococcus (III enterotips).

Enterotips I galvenokārt iegūst enerģiju no ogļhidrātiem, izmantojot glikolīzes un pentozes fosfāta ceļus, savukārt enterotips II un III var noārdīt zarnu gļotādas slāņa mucīna glikoproteīnus [8, 9].

Katrā kuņģa-zarnu trakta daļā cilvēka zarnu mikrobiota atšķiras taksonomiski un funkcionāli un atšķiras viena un tā paša indivīda atkarībā no zīdaiņa pārejām, vecuma un vides faktoriem, piemēram, antibiotiku lietošanas. Ir atklāts, ka zarnu bakteriofāgi ir galvenā zarnu viroma sastāvdaļa. – veido apmēram 90% no tā sastāva, imitējot baktēriju mikrobiotas augšanu zīdaiņiem, un tiek uzskatīts, ka tā saglabājas stabila pieaugušo dzīvē [10].

Starp gēniem, kas saglabājušies zarnu vīrusu evolūcijas laikā, daži iegūst enerģiju tādām darbībām kā ogļhidrātu transportēšana un degradācija [11–13].

Šīs īpašības parasti parāda ar uzturu iegūti augu vīrusi, kuriem piemīt spēja kontrolēt cilvēka baktēriju mikrobiotu vai saimniekorganisma metabolismu, tostarp proteīnu sintēzi un ogļhidrātu sintēzi un sadalīšanos [14].

Interesanti, ka jaunas metagenomiskas metodes ir ļāvušas mums noteikt zarnu viroma sastāvu un parādījušas, ka zarnas ir apdzīvotas ar virkni patogēnu. Tādi patogēni kā Norwalk, Rotavīruss un Enterovīruss ir atbildīgi par gastroenterītu, jo tie tieši bojā enterocītus vai izmaina jonu un ūdens sekrēciju resnajā zarnā.

Turklāt ir atrasts arī liels nenosakāmu milzu vīrusu (kas rodas no vienšūņiem un parazītiem) un no augu izcelsmes vīrusu un bakteriofāgu saraksts [15, 16].

Zarnu mikrobiomu kopienā dominē galvenokārt baktērijas, un tāpēc pētījumi par zarnu mikrobu sastāvu tradicionāli ir bijuši vērsti uz baktērijām. Tomēr nesen jauni pētījumi atklāja citu mikrobu klātbūtni, kuriem varētu būt liela ietekme gan uz veselības veicināšanu, gan uz slimību ierosināšanu.

Tāpēc ir svarīgi arī veikt pētījumus par novārtā atstātajiem mikrobiem, lai uzzinātu vairāk par visiem patogēniem neiroloģiskām un citām slimībām.

Zarnu mikroorganismu loma cilvēka organismā

Zarnu mikroorganismiem ir ļoti svarīga loma veselībā, veicot dažādas funkcijas, kas nepieciešamas ķermeņa augšanai un attīstībai. Un otrādi, šo mikrobu nelīdzsvarotība var izraisīt daudzas ar veselību saistītas slimības vai traucējumus.

Mikroorganismi un to metabolīti

Miljoniem baktēriju, kas dzīvo zarnās, ietekmē saimniekorganisma homeostāzi. Mikrobiota izveido simbiotiskas un savstarpējas attiecības ar saimniekorganismu, kas nozīmē, ka gan saimnieks, gan baktērijas ir atkarīgas viena no otras izdzīvošanai.

Mikrobioms ir atbildīgs par būtisku uzturvielu piegādi; sintezēt vitamīnus, fermentus un aminoskābes; metabolizējošs ksenobiotikas un zāles; celulozes gremošana; veicot angiogēzi; zarnu nerva funkcijas uzlabošana (1. tabula) [17–20]; un sintezējot īsās ķēdes taukskābes (SCFA), kas ietver metabolītus, piemēram, butirātu, propionātu un acetātu [21].

Resnās zarnas organismi, piemēram, Bacteroides, Roseburia, Bifidobacterium un Enterobacteriaceae, ir iesaistīti ogļhidrātu un nesagremojamu oligosaharīdu fermentācijā, kā rezultātā notiek SCFA sintēze, uzlabojot zarnu veselību [22, 23].

Bacteroides thetaiotaomicron, Bacteroides ģints pārstāvis, ir iesaistīts arī ogļhidrātu fermentācijā [24]. Ir pierādīts, ka B tetaiotaomikronam ir lielāka kolipāzes, enzīma, kas nepieciešams aizkuņģa dziedzera lipāzei lipīdu sagremošanai, ekspresija [25].

Bacteroidetes un Firmicutespalīdz nesagremotu pārtikas atlieku metabolismā. Lactobacillus plantarum saglabā zarnu barjeras integritāti un novērš zarnu baktēriju, baktēriju toksīnu, daļēji sagremotu tauku un olbaltumvielu iekļūšanu asinsritē, tādējādi novēršot raksturīgo simptomu parādīšanos zarnu noplūdei [26].

Caurplūstošas ​​zarnas vai bojāta zarnu gļotāda citādi ļautu nesagremotām pārtikas daļiņām, toksiskām atkritumvielām un baktērijām izplūst cauri zarnām un iekļūt asinsritē, tādējādi izraisot imūnreakciju, izraisot sistēmas mēroga iekaisumu un padarot indivīdu uzņēmīgu pret dažādām slimībām. traucējumi.

Nesenie pētījumi ar pelēm ir parādījuši, ka SCFA – īpaši butirāts – uzlabo zarnu barjeras integritāti [21]. Mikrobiota aizsargā saimniekorganismu, novēršot patogēnu veidošanos un augšanu.

Aizsardzības efekts tiek īstenots, izmantojot dažādus mehānismus. Piemēram, zarnu baktērijas sacenšas par saistīšanos ar zarnu epitēlija šūnu otas robežām, tādējādi novēršot morbisko baktēriju pieķeršanos un iekļūšanu epitēlija šūnās [31].

Turklāt zarnu mikrobi sacenšas par barības vielām, ko nodrošina saimnieks, kavējot patogēno konkurentu augšanu. Turklāt zarnu mikrobiotas ražotie bakteriocīni kavē patogēno baktēriju augšanu [32,33].

Mikrobiota ietekmē arī CNS attīstību, ražojot neirotransmiteru un neiromodulatorus, un tās trūkums ir saistīts ar daudzām problēmām, kas saistītas ar CNS attīstību [34].

Lactobacillus un Bifidobacterium ģints pārstāvji sintezē gamma-aminosviestskābi (GABA); Escherichia, Bacillus un Saccharomyces sintezē norepinefrīnu; Candida, Streptococcus, Escherichia un Enterococcus sintezē serotonīnu; Bacillus un Serratia sintezē dopamīnu; un Lactobacillus sintezē acetilholīnu [27].

Bacteroides ģints pārstāvji sintezē konjugētu linolskābi, kurai piemīt pretdiabēta, antiaterogēnas, antiobezogēnas, hipolipidēmiskas un imūnmodulējošas īpašības [28,29].

Vairāku uztura proteīnu metabolisms ir saistīts ar mijiedarbību starp saimniekorganismu un zarnu mikrobiotu, katrs veic attiecīgas vielmaiņas funkcijas; piemēram, baktēriju enzīms histamīna dekarboksilāze pārvērš L-histidīnu par histamīnu [35]. Baktērijas var arī sintezēt aminoskābes, ko izmanto saimnieks; tomēr šī funkcija lielā mērā ir atkarīga no mikrobiotas aminoskābju izmantošanas lomas.

Zarnu mikrobiota piedalās arī uztura polifenolu (piemēram, flavanolu, flavanonu, flavan{0}olu) noārdīšanā, kas paliek neaktīvi, kad tie tiek uzņemti. Bacteroides distasonis, Bacteroides uniformis, Enterococcus casseliflavus un Eubacterium ramulus digest flavanols; Butyrivibrio spp.

sagremot tanīnus, īpaši dzērveņu un aveņu polifenolus; Clostridium orbiscindens un Enterococcus avium gremošanas flavonus; un L plantarum, Lactobacillus casei, Lactobacillus acidophilus un Bifidobacterium longum gremošanas antocianidīnus [30].

Jāņem vērā arī tas, ka līdztekus vairākiem ieguvumiem proteīna fermentācija ietver noteiktu metabolītu veidošanos, kas var izraisīt vairākus fizioloģiskus defektus saimniekorganismā. Zarnu mikrobiota veicina arī ksenobiotisko metabolismu.

Ksenobiotikas ir svešķermeņi, kurus neražo pats saimnieks, bet tiek saukti par farmaceitiskajiem līdzekļiem, vides toksiskajiem līdzekļiem un toksīniem. Zarnu mikrobi virza ksenobiotisko metabolismu, izmantojot divus dažādus mehānismus, tiešu un netiešu, atkarībā no uztura un dzīvesveida faktoriem [36].

Zarnu mikrobi izraisa ksenobiotisku metabolismu, inaktivējot ksenobiotiskus metabolītus, bioaktivējot ksenobiotiskos prekursorus, atkārtoti aktivizējot saimniekorganisma detoksificēto ksenobiotisko metabolismu vai mainot saimnieka zarnu caurlaidības izpausmi.

Zarnu-smadzeņu ass

Mijiedarbība starp zarnām un smadzenēm atklāj fizioloģisko saikni starp tām, kas nodrošina kuņģa-zarnu trakta homeostāzes izveidi, kā arī kognitīvo un limbisko funkciju uzturēšanu.

Sadarbības attiecības starp CNS, veģetatīvo nervu sistēmu (ANS), enterālo nervu sistēmu (ENS) un hipotalāma–hipofīzes–virsnieru (HPA) asi organismā tiek sauktas par “zarnu-smadzeņu asi”.

Mijiedarbība ietver tiešus un netiešus ceļus starp smadzeņu kognitīvajiem un emocionālajiem centriem un perifērajām zarnu funkcijām.

Zarnu smadzeņu ass ir ANS simpātisko un parasimpātisko roku kombinācija, kas attiecīgi nodrošina aferentos un eferentos nervus, savienojot zarnu un smadzeņu asi.

Eksperimentālie pierādījumi liecina, ka zarnu mikrobiotai ir būtiska ietekme uz zarnu-smadzeņu asi un ka zarnu mikrobioma disregulācija var izraisīt imunoloģisku, neiroloģisku un psihisku traucējumu attīstību [37–40].

Zarnu mikrobiotas sastāva nelīdzsvarotība ir saistīta arī ar kuņģa-zarnu trakta traucējumiem.

For more information:1950477648nn@gmail.com