2 семестр / Нормальная микробиота

«Значение нормальной микробиоты в жизнедеятельности организма человека»

слайдики

СЛАЙД 4 Глава 1

Сформировавшийся в процессе эволюционного и индивидуального развития симбиоз организма человека и его микробной экологической системы – это норма и форма жизни.

Микробиота — это термин, который используется для характеристики микробиоценоза отдельных органов и систем, генетического материала и взаимоотношений внутри экологической ниши в определенный период времени на определенной географической территории. Понятие «микробиом» было впервые внедрено в 2001 г. Джошуа Ледербергом для обозначения коллективных геномов микробных популяций человека. Было установлено, что связанная с человеком микробиота состоит из не менее чем 40 000 бактериальных штаммов в 1800 родах, которые содержат до 10 млн отличающихся от человека генов.

СЛАЙД 5 Для изучения микробиоты применяется несколько методик.

1. Анализ по Осипову методом хромато-масс-спектрометрии. Самый известный, его часто применяют для диагностики дисбиоза. Но он обнаруживает не собственно микробы, а жирные кислоты, которые входят в состав их оболочек и всасываются в кровь при разрушении микроорганизмов.

2. Посев. Один из самых доступных методов изучения микрофлоры. Информативность анализа не очень высока. Он дает возможность специалистам выявлять не все виды микроорганизмов и не позволяет определять их количество.

3. ПЦР–анализ микрофлоры. Самый быстрый, высокая точность.

4. Геномный анализ (Метод секвенирования 16S рРНК). Самый современный метод исследования состава микрофлоры, обнаруживает тысячи известных науке видов бактерий в биоматериале по их ДНК.

Метод секвенирования генов 16S рРНК включает несколько этапов:

a. Выделение ДНК. Раствор ДНК пропускают через фильтр, на котором оседают белки, липиды, полисахариды и клеточные стенки бактерий. Затем ДНК наносят на специальную колонку, где происходит связывание ДНК с силикатной мембраной

b. Пробоподготовка. Включает амплификацию 16S-генов и баркодирование. (это процесс, при котором увеличивают количество определённых генов)

c. Нанопоровое секвенирование. Одноцепочечная геномная ДНК или РНК проходит через нанопоры, и каждое отдельное нуклеотидное основание физически блокирует ток, который можно измерить с помощью стандартных электрофизиологических методов.

d. Биоинформатический анализ. Позволяет определить род микроорганизмов.

СЛАЙД 6 Дисбактериоз, или дисбиоз – это качественное и количественное изменение микрофлоры в организме. Для него характерно увеличение или резкое уменьшение бактерий, снижение их разнообразия. Дисбактериоз может возникнуть на любом участке, где присутствуют бактерии.

Причин много, но основное: заболевания, приём таблеток, операции, стресс. Классифицируют по причине появления, по клиническим формам, по степени тяжести.

Симптомы. Появление тех или иных признаков дисбактериоза зависит от локализации и тяжести патологического процесса. Для кожной формы болезни характерно появление высыпания на теле, покраснение, зуд. Дисбаланс микрофлоры кишечника сопровождают явления нарушения пищеварения, снижения иммунитета и интоксикации организма. В тяжелых случаях характерен жидкий пенящийся стул, интенсивные колики, тошнота, рвота, падение кровяного давления.

Лечение включает в себя диету, приём пробиотиков, пребиотиков иногда антибиотиков.

СЛАЙД 7 ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ НОРМАЛЬНОЙ МИКРОФЛОРЫ

Нормальная микрофлора человека — это совокупность микроорганизмов, обитающих на различных участках тела у здоровых людей, её делят на 2 группы:

1. Постоянная часть - состоит из постоянных микроорганизмов, максимально приспособленных к существованию в организме хозяина и играющих важную роль в метаболизме человека.

2. Факультативная часть - необязательные или временно встречающиеся микроорганизмы.

СЛАЙД 8

3.1 Защитное действие.

Нормальная микрофлора препятствует заселению и развитию в организме хозяина посторонних микробов. Это происходит по механизму колонизационной резистентности и за счет антагонистической активности нормальной микрофлоры. Микроорганизмы вырабатывают вещества, угнетающие или подавляющие развитие других микробов, и способствуют развитию родственных штаммов и видов. Под колонизационной резистентностью понимается следующее: для того, чтобы закрепиться и образовать колонии, патогенные микробы должны вытеснить нормофлору, что затруднено, поскольку «место занято». Примером является эксперимент на безмикробных животных, у них развитие сальмонеллеза начинается при микробных нагрузках 50–100 клеток, в то время как у животных с нормальной микрофлорой развитие такой же инфекции начинается при микробных нагрузках 107–108 клеток.

3.2 Иммуностимулирующее действие.

Нормальная микрофлора поддерживает мобилизационную готовность иммунной системы, стимулирует как местный, так и общий иммунитет. Бактериальные модулины (белки клеточной поверхности бактерий) нормофлоры стимулируют рост иммунокомпетентных клеток, увеличивают синтез иммуноглобулинов, интерферона, цитокинов, увеличивают активность лизоцима.

3.3 Детоксицирующее действие.

Нормальная микрофлора оказывает выраженное детоксикационное действие в отношении различных экзо- и эндотоксинов. Детоксикация идет как по механизму микробной биотрансформации (деградации) токсинов с образованием конечных нетоксичных продуктов, так и по механизму энтерособции. Микробные клетик - биоэнтеросорбент, они способны аккумулировать значительные количества различных токсических продуктов.

3.4 Синтезирующая функция.

Бактерии нормофлоры активно способствуют ферментативному перевариванию пищи: усиливают гидролиз белков, омыляют жиры, сбраживают углеводы, растворяют клетчатку, стимулируют перистальтику кишечника. С участием бактерий нормофлоры синтезируются различные ферменты, коферменты и их ингибиторы. Бактерии способствуют лучшему усвоению и всасыванию железа, кальция, витамина D, то есть, оказывают антианемическое и антирахитическое действие. Метаболиты бифидо- и лактобактерий препятствуют микробному декарбоксилированию пищевого гистидина и повышению количества гистамина, обуславливают антиаллергенное действие, особенно при пищевых аллергиях. Бактерии нормофлоры участвуют в синтезе и всасывании также и других биологически активных молекул, таких как β-аланин, аминовалериановая и γ-аминомасляная кислоты, а также некоторых гормонов и медиаторов, оказывающих влияние на функционирование различных систем макроорганизма.

3.5 Регуляторная и морфокинетическая функции.

Бактерии нормофлоры участвуют в регуляции газового состава кишечника и других полостей организма; усиливают физиологическую активность ЖКТ и способствуют нормальной эвакуации кишечного содержимого. Бактерии нормофлоры участвуют в регуляции водно-солевого обмена, в рециркуляции желчных кислот, холестерина, оксалатов и других биомолекул. Холестерин модифицирующая активность представителей нормофлоры (лактобацилл) обуславливает антиатеросклеротическое действие нормофлоры.

В целом, функции нормальной микрофлоры в организме человека настолько жизненно важные и очень обширные, что в настоящее время кишечный микробиоценоз рассматривается как своеобразный экстракорпоральный орган или система, по своей значимости сопоставимая с другими системами организма.

СЛАЙД 9 РОЛЬ НОРМАЛЬНОЙ МИКРОБИОТЫ В ХРОНИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ.

Одной из ключевых областей исследований является связь между дисбалансом микробиоты и заболеваниями, особенно хроническими, такими как диабет, ожирение, сердечно-сосудистые заболевания и воспалительные состояния. Недавние исследования подтверждают, что здоровье нашей микробиоты играет роль в поддержании общего благополучия организма

СЛАЙД 10 Диабет. Исследования, проводимые в последние десятилетия, все чаще указывают на потенциальную роль микробиома кишечника в возникновении, развитии и прогрессировании этого заболевания. Некоторые штаммы бактерий, такие как Bacteroides, Firmicutes и Proteobacteria, могут быть связаны с риском развития диабета 2 типа, они могут способствовать развитию инсулинорезистентности, что является основной причиной развития диабета. В то же время, другие штаммы, Akkermansia muciniphila и Faecalibacterium prausnitzii могут быть связаны с улучшением чувствительности к инсулину и контролем уровня сахара в крови. Вообще, несмотря на накопленные данные, установить причинно-следственную связь между кишечными бактериями и диабетом до конца не удаётся.

СЛАЙД 11 Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ). Некоторые исследования показывают, что определенные штаммы бактерий могут быть связаны с инфекциями, способствующими развитию атеросклероза. Атеросклероз - заболевание, поражающее артериальные сосуды (артерии) по всему организму. В последние годы исследования показали, что развитие АС тесно связано с микробиотой полости рта и кишечника, которая может инициировать или усугублять атеросклеротические процессы. У здоровых людей микробиота кишечника поддерживает функцию кишечного барьера для предотвращения попадания липополисахаридов в кровоток. Недавнее метагеномное исследование показало, что у пациентов с ишемической болезнью сердца отряд Lactobacillales значительно увеличился, в то время как тип Bacteroidetes уменьшился. Также в ходе исследования с помощью пиросеквенирования гена 16S рРНК было изучено разнообразие микробиоты, присутствующей в атеросклеротических бляшках. Результаты показали, что совокупное количество стрептококков и вейлонелл в бляшках тесно связано с их количеством в полости рта. Кроме того, некоторые специфические филогенетические типы бактерий наблюдались как в атеросклеротических бляшках, так и в образцах кишечника или полости рта, взятых у одного и того же человека.

СЛАЙД 12 Неалкогольная жировая болезнь печени (НАЖБП) — это вызванное метаболическим стрессом повреждение печени, характеризующееся избыточным накоплением триглицеридов в печени без чрезмерного употребления алкоголя. Многие исследования свидетельствуют о том, что микробиом кишечника участвует в патогенезе и прогрессировании НАЖБП. В 2016 учёные сообщили, что у пациентов с Неалкогольным стеатогепатитом содержание Bacteroides значительно выше, а содержание Prevotella ниже. В 2021 обнаружили, что степень воспаления и стадии фиброза связаны с низким содержанием Faecalibacterium, Bacteroides и Prevotella. Полученные результаты свидетельствуют о том, что характеристики микрофлоры кишечника могут различаться на разных стадиях НАЖБП.

СЛАЙД 13 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключение необходимо подчеркнуть важнейшую роль микробиоты в поддержании здоровья и функционировании различных органов и систем. Микробиота, представляющая собой сложную и динамичную экосистему микроорганизмов, оказывает многогранное влияние на организм хозяина. Кожа, полость рта, влагалище и желудочно-кишечный тракт обеспечивают среду жизнедеятельности для колоссального числа микробных единиц. Даже легкие и плацента, ранее считавшиеся стерильными, предполагают определенную колонизационную активность, что было показано в результате изучения микросред у здорового человека. Это подчеркивает повсеместное распространение микробиоты и ее значимость для поддержания здоровья в целом.

Секвенирование — это процесс определения порядка нуклеотидов фрагмента ДНК. В результате секвенирования получается символическое линейное изображение, которое кратко описывает структуру молекулы на атомном уровне.  3

Пиросеквенирование — это метод определения последовательности ДНК с помощью химических реакций, которые сопровождаются вспышками света. Такой подход позволяет определить последовательность нуклеотидов, регистрируя высвобождающиеся при синтезе ДНК пирофосфаты.