Žarnyno mikroorganizmai ir neurologinių ligų perspektyvos 1 dalis

Kiekvieno sveiko žmogaus virškinamąjį traktą sudaro unikalus žarnyno mikrobiotos rinkinys, kuriame bendrai yra įvairi ir sudėtinga daugiau nei 100 trilijonų mikroorganizmų bendruomenė, įskaitant bakterijas, virusus, archėjus, pirmuonius ir grybus.

Archaea yra prokariotų klasė, gyvavusi milijardus metų geografinėje istorijoje. Pastaraisiais metais mokslininkai giliau tyrinėja archejas ir atranda jų magiją. Tarp jų labiausiai stebina archejos ir atminties santykis.

Kaip visi žinome, atmintis yra esminė žmogaus smegenų funkcija. Jei prarasime atmintį, bus labai sunku. Bet ar žinojai? Archėja gali skatinti žmogaus atmintį.

Tyrimai parodė, kad archėjos gali gaminti medžiagą, vadinamą „lizergine rūgštimi“, kuri gali paskatinti smegenų neuronų veiklą ir skatinti žmogaus atmintį. Lizergo rūgštis taip pat gali paveikti smegenų bangų dažnį ir pagerinti atmintį bei mokymosi gebėjimus, keisdama smegenų ritmą.

Be to, archėjos taip pat gali pagerinti mūsų nuotaiką ir miego kokybę. Sveikas kūnas ir emocinė būsena yra svarbios prielaidos norint išlaikyti atmintį.

Todėl norėdami išlaikyti sveikas smegenis ir stiprią atmintį, galime užkirsti kelią ir gydyti vartodami maistą, kuriame gausu archėjų. Maisto produktuose, tokiuose kaip jogurtas ir fermentuoti sojos produktai, gausu archėjų. Be to, kartais sveikatos produktuose galime rasti archejų ingredientų.

Apibendrinant galima teigti, kad tarp archėjos ir atminties yra glaudus ryšys. Tinkamai vartodami maistą, kuriame gausu archejų, galime išlaikyti sveikas smegenis ir stiprią atmintį, todėl mūsų gyvenimas taps geresnis. Matyti, kad turime pagerinti atmintį, o Cistanche gali žymiai pagerinti atmintį, nes Cistanche yra tradicinė kinų vaistinė medžiaga, turinti daug unikalių poveikių, iš kurių vienas yra pagerinti atmintį. Cistanche veiksmingumą lemia įvairios jame esančios veikliosios medžiagos, įskaitant tanino rūgštį, polisacharidus, flavonoidinius glikozidus ir kt. Šie ingredientai gali įvairiais būdais skatinti smegenų sveikatą.

Spustelėkite žinoti 10 būdų, kaip pagerinti atmintį

Žarnyno mikrobai turi simbiotinį ryšį su mūsų kūnu. Mikrobiotos sudėtį ankstyvame gyvenimo etape formuoja žarnyno brendimas, kuriam įtakos turi keli veiksniai.

Žarnyno bakterijos yra labai svarbios palaikant imuninę ir metabolinę homeostazę bei apsaugant nuo patogenų. Žarnyno mikrobiotos disbiozė yra susijusi ne tik su žarnyno sutrikimais, bet ir su ne žarnyno ligomis, tokiomis kaip medžiagų apykaitos ir neurologiniai sutrikimai.

Šioje apžvalgoje autoriai išnagrinėjo skirtingus tyrimus, kurie atskleidė galimas hipotezes ir sąsajas, susijusias su neurologinių sutrikimų, susijusių su žarnyno mikrobioma, vystymusi.

Pirmasis projektas pateiktas: 2020 m. lapkričio 30 d.; Priimta publikuoti: 2021 m. gegužės 20 d.; Paskelbta internete: 2021 m. liepos 14 d.

Raktažodžiai: Alzheimerio liga • nerimas • autizmo spektro sutrikimas • žarnyno ir smegenų ašis • žarnyno mikroorganizmai • mikrobiomas • išsėtinė sklerozė • neurologinė liga • Parkinsono liga • šizofrenija.

Žarnyno mikroorganizmai, gyvenantys žmogaus virškinimo trakte (GI) yra esminė žmogaus vystymosi dalis, nes jie yra didžiausia sąsaja tarp šeimininko, aplinkos veiksnių ir antigenų žmogaus kūne.

Žarnyno mikrobų skaičius mūsų žarnyne viršija 1014, visi jie skirti abipusiai naudingiems santykiams (simbiozei) su kūnu formuoti. Virškinimo trakte gyvenančios bakterijos, archėjos ir eukariotai yra naudingi žmogui keliais būdais, nes atlieka įvairias fiziologines funkcijas, pavyzdžiui, stiprina žarnyno vientisumą arba formuoja žarnyno alepitelį, reguliuoja šeimininko imunitetą, saugo nuo patogenų, renka energiją ir aprūpina maistinėmis medžiagomis, pavyzdžiui, vitaminais [1] .

Šis simbiotinis ryšys yra kelių aplinkos veiksnių, kurie atsiranda vaisiaus ir makšties mikrobiotos sąlyčio metu gimimo metu [2]. Žarnyno mikroorganizmai atlieka svarbų vaidmenį žmogaus organizme, o tai padeda tinkamai augti ir vystytis.

Istoriškai žarnyno mikroorganizmai buvo laikomi palaiminimais žmonėms dėl šio naudingo poveikio sveikatai.

Tačiau stebėtinai naujausi tyrimai parodė, kad žarnyno mikrobai turi įtakos centrinės nervų sistemos (CNS) ligoms dėl dvikrypčio ryšio tarp žarnyno mikrobiomo ir CNS, žinomo kaip mikrobiota-žarnyno-smegenų ašis, ir jie taip pat gali turėti įtakos bendras smegenų vystymasis ir funkcija.

Neurodegeneraciniai, neurodegeneraciniai ir psichikos sutrikimai yra susiję su žarnyno floros kiekio pokyčiais. Todėl neseniai buvo nustatytas ryšys tarp įvairių žarnyno mikroorganizmų ir labiausiai paplitusių neurologinių ligų formų (pvz., Alzheimerio liga [AD], išsėtinė sklerozė [MS], šizofrenija).

Nors žarnyno mikroorganizmų mechanizmai ir vaidmuo vystant šias ligas yra menkai suprantami, keli naujausi tyrimai pasiūlė skirtingas galimas hipotezes, paaiškinančias, kaip žarnyno mikroorganizmai gali paveikti jų vystymąsi [3,4].

Šioje apžvalgoje pateikiama išsami žarnyno mikroorganizmų ir jų vystymosi apžvalga, taip pat jų vaidmuo žmogaus organizme ir dalyvavimas neurologinėse ligose, įskaitant atnaujintas hipotezes apie mikrobų patogenezę sergant neurologinėmis ligomis.

Žarnyno mikroorganizmų sudėtis ir įvairovė

Žarnyno mikrobiota susideda iš kelių rūšių mikroorganizmų, įskaitant bakterijas, mieles ir virusus.

Žarnyno mikrobų sudėtis kinta visą mūsų gyvenimą, atsižvelgiant į anatominius, mitybos ir mitybos pokyčius (pvz., liesas, nutukimas, anoreksija), taip pat patologinius (sisteminės ir virškinimo trakto infekcijos), aplinkos (pvz., klimato, darbo vietos, gyvenimo būdo, šeimos sudėties) ir farmakologiniai (pvz., antibiotikų, probiotikų, vidurius laisvinančių vaistų, prokinetikos) veiksniai [5].

Žmogaus mikrobiotoje yra tokių komponentų kaip archėjos, virusai, grybai, mielės ir kiti eukariotai (pvz., Blastocystis ir Amoebozoa), kurie buvo ignoruojami atliekant tyrimus, o informacijos apie komensalinius grybus, archėjus ir pirmuonis taip pat yra mažai [5,6] .

Pagal taksonomiją bakterijos gali būti skirstomos į filus (biologijoje prieglauda [daugiskaita phyla] yra klasifikacijos arba taksonominio rango lygis žemiau karalystės ir aukščiau klasės), klases, būrius, šeimas, gentis ir rūšis [7].

Dominuojančią žarnyno mikrobų grupę sudaro Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria, Fusobacteria ir Verrucomicrobia, o 90% žarnyno mikrobiotos susideda iš dviejų filų Firmicutes ir Bacteroidetes.

Thephylum Firmicutes sudaro daugiau nei 200 skirtingų genčių, įskaitant Lactobacillus, Bacillus, Clostridium, Enterococcus ir Ruminococcus, o 95% genties sudaro Clostridium gentis.

Vyraujančios gentys, apimančios Bacteroidetes, yra Bacteroides ir Prevotella, o Actinobacteria gentis yra mažiau gausi ir atstovaujama daugiausia Bifidobacterium genties.

Žarnyno mikrobiotai būdingos bakterijų grupės, vadinamos enterotipais, o trims enterotipams būdingos trys dominuojančios bakterijų grupės: Bacteroides (I enterotipas), Prevotella (II enterotipas) ir Ruminococcus (III enterotipas).

Enterotipas I pirmiausia gauna energiją iš angliavandenių, naudodamas glikolizės ir pentozės fosfato kelius, o II ir III enterotipai gali skaidyti žarnyno gleivinės sluoksnio mucino glikoproteinus [8, 9].

Kiekvienoje virškinamojo trakto dalyje žmogaus žarnyno mikrobiota skiriasi taksonomiškai ir funkciškai ir skiriasi to paties individo, atsižvelgiant į kūdikio pokyčius, amžių ir aplinkos veiksnius, tokius kaip antibiotikų vartojimas. Nustatyta, kad žarnyno bakteriofagai yra pagrindinė žarnyno viruso sudedamoji dalis. – sudaro apie 90 % jo sudėties, imituoja kūdikių bakterinės mikrobiotos augimą ir, kaip manoma, išlieka stabilus suaugusiųjų gyvenime [10].

Tarp genų, išsaugotų žarnyno viruso evoliucijos metu, kai kurie surenka energiją tokiai veiklai kaip angliavandenių transportavimas ir skaidymas [11–13].

Šias savybes dažniausiai parodo su maistu gauti augalų virusai, galintys kontroliuoti žmogaus bakterijų mikrobiotą arba šeimininko metabolizmą, įskaitant baltymų sintezę ir angliavandenių sintezę bei skaidymą [14].

Įdomu tai, kad nauji metagenominiai metodai leido mums nustatyti žarnyno viruso sudėtį ir parodė, kad žarnyne gyvena daugybė patogenų. Tokie patogenai kaip Norwalk, Rotavirus ir Enterovirus yra atsakingi už gastroenteritą, nes jie tiesiogiai pažeidžia enterocitus arba keičia jonų ir vandens sekreciją storojoje žarnoje.

Be to, taip pat buvo rastas didelis neaptinkamų milžiniškų virusų (susikeliančių iš pirmuonių ir parazitų) ir augalinės kilmės virusų bei bakteriofagų sąrašas [15, 16].

Žarnyno mikrobiomų bendruomenėje daugiausia vyrauja bakterijos, todėl tiriant žarnyno mikrobų sudėtį tradiciškai daugiausia dėmesio buvo skiriama bakterijoms. Tačiau neseniai atlikti nauji tyrimai atskleidė, kad yra kitų mikrobų, kurie gali turėti didelį poveikį tiek sveikatos stiprinimui, tiek ligų indukcijai.

Taigi taip pat svarbu atlikti apleistų mikrobų tyrimus, kad būtų galima daugiau sužinoti apie bet kokius neurologinių ir kitų ligų patogenikrolus.

Žarnyno mikroorganizmų vaidmuo žmogaus organizme

Žarnyno mikroorganizmai atlieka labai svarbų vaidmenį sveikatai, nes atlieka įvairias funkcijas, reikalingas organizmo augimui ir vystymuisi. Ir atvirkščiai, šių mikrobų disbalansas gali sukelti daugybę su sveikata susijusių ligų ar sutrikimų.

Mikroorganizmai ir jų metabolitai

Milijonai bakterijų, gyvenančių žarnyne, veikia šeimininko homeostazę. Mikrobiota sukuria simbiotinį ir abipusį ryšį su šeimininku, o tai reiškia, kad tiek šeimininkas, tiek bakterijos išgyvena vienas nuo kito.

Mikrobiomas yra atsakingas už pagrindinių maistinių medžiagų tiekimą; sintezuoja vitaminus, fermentus ir aminorūgštis; metabolizuojantys ksenobiotikai ir vaistai; celiuliozės virškinimas; angiogenezės atlikimas; enterinio nervo funkcijos gerinimas (1 lentelė) [17–20]; ir sintetinti trumposios grandinės riebalų rūgštis (SCFA), kurios apima metabolitus, tokius kaip butiratas, propionatas ir acetatas [21].

Storosios žarnos organizmai, tokie kaip Bacteroides, Roseburia, Bifidobacterium ir Enterobacteriaceae, dalyvauja angliavandenių ir nevirškinamų oligosacharidų fermentacijoje, o tai lemia SCFA sintezę ir pagerina žarnyno sveikatą [22, 23].

Bacteroides thetaiotaomicron, Bacteroides genties narys, taip pat dalyvauja angliavandenių fermentacijoje [24]. Nustatyta, kad B tetaiotaomikronas pasižymi didesne kolipazės, fermento, reikalingo kasos lipazei lipidams virškinti, ekspresija [25].

Bacteroidetes ir Firmicutespadeda metabolizuoti nesuvirškintus maisto likučius. Lactobacillus plantarum palaiko žarnyno barjero vientisumą ir neleidžia žarnyno bakterijoms, bakterijų toksinams, iš dalies suvirškintiems riebalams ir baltymams patekti į kraują, taip užkertant kelią būdingiems nesandaraus žarnyno simptomams [26].

Nesandarus žarnynas arba pažeistas žarnyno gleivinės sluoksnis kitaip nesuvirškintos maisto dalelės, toksiškos atliekos ir bakterijos galėtų prasiskverbti per žarnyną ir patekti į kraują, taip sukeldami imuninį atsaką, sukeldami visos sistemos uždegimą ir padarydami asmenį jautrų įvairioms sveikatai. sutrikimai.

Naujausi tyrimai su pelėmis parodė, kad SCFA, ypač butiratas, sustiprina žarnyno barjero vientisumą [21]. Mikrobiota apsaugo šeimininką, užkertant kelią patogenų įsitvirtinimui ir augimui.

Apsaugos efektas įgyvendinamas įvairiais mechanizmais. Pavyzdžiui, žarnyno bakterijos konkuruoja, kad prisijungtų prie žarnyno epitelio ląstelių šepetėlio kraštų, taip užkertant kelią morbinių bakterijų prisitvirtinimui ir patekimui į epitelio ląsteles [31].

Be to, žarnyno mikrobai konkuruoja dėl šeimininko teikiamų maistinių medžiagų, slopindami patogeninių konkurentų augimą. Be to, žarnyno mikrobiotos gaminami bakteriocinai slopina patogeninių bakterijų augimą [32,33].

Mikrobiota taip pat daro įtaką CNS vystymuisi gamindama neuromediatorius ir neuromoduliatorius, o jos nebuvimas yra susijęs su daugybe problemų, susijusių su CNS vystymusi [34].

Lactobacillus ir Bifidobacterium genčių nariai sintetina gama aminosviesto rūgštį (GABA); Escherichia, Bacillus ir Saccharomyces sintetina norepinefriną; Candida, Streptococcus, Escherichia ir Enterococcus sintetina serotoniną; Bacillus ir Serratia sintetina dopaminą; o Lactobacillus sintetina acetilcholiną [27].

Bacteroides genties nariai sintetina konjuguotą linolo rūgštį, kuri pasižymi antidiabetinėmis, antiaterogeninėmis, antiobezogeninėmis, hipolipideminėmis ir imunomoduliuojančiomis savybėmis [28,29].

Kelių dietinių baltymų metabolizmas vyksta dėl šeimininko ir žarnyno mikrobiotos, kurių kiekvienas atlieka atitinkamas metabolines funkcijas, sąveikos; Pavyzdžiui, bakterinis fermentas histamino dekarboksilazė L-histidiną paverčia histaminu [35]. Bakterijos taip pat gali sintetinti aminorūgštis, kurias naudoja šeimininkas; tačiau ši funkcija labai priklauso nuo mikrobiotos aminorūgščių panaudojimo vaidmens.

Žarnyno mikrobiota taip pat dalyvauja skaidant maistinius polifenolius (pvz., flavanolius, flavanonus, flavan{0}olius), kurie prarijus lieka neaktyvūs. Bacteroides distasonis, Bacteroides uniformis, Enterococcus casseliflavus ir Eubacterium ramulus virškinimo flavanoliai; Butyrivibrio spp.

virškinti taninus, ypač spanguolių ir aviečių polifenolius; Clostridium orbiscindens ir Enterococcus avium virškinimo flavonai; ir L plantarum, Lactobacillus casei, Lactobacillus acidophilus ir Bifidobacterium longum virškinamieji antocianidinai [30].

Taip pat reikia pažymėti, kad kartu su keliais privalumais baltymų fermentacija apima tam tikrų metabolitų gamybą, kurie gali sukelti keletą fiziologinių šeimininko defektų. Žarnyno mikrobiota taip pat prisideda prie ksenobiotinio metabolizmo.

Ksenobiotikai yra svetimi junginiai, kurių negamina pats šeimininkas, bet jie yra vadinami vaistais, aplinkos toksinėmis medžiagomis ir toksinais. Žarnyno mikrobai nukreipia ksenobiotinį metabolizmą dviem skirtingais mechanizmais – tiesioginiu ir netiesioginiu, priklausomai nuo mitybos ir gyvenimo būdo veiksnių [36].

Žarnyno mikrobai sukelia ksenobiotinį metabolizmą inaktyvuodami ksenobiotinius metabolitus, bioaktyvuodami ksenobiotinius pirmtakus, reaktyvuodami šeimininko detoksikuotą ksenobiotinį metabolizmą arba pakeisdami šeimininko žarnyno pralaidumo išraišką.

Žarnyno-smegenų ašis

Žarnyno ir smegenų sąveika atskleidžia fiziologinį ryšį tarp jų, užtikrinantį virškinimo trakto homeostazės sukūrimą, taip pat pažinimo ir limbinių funkcijų palaikymą.

Kūno CNS, autonominės nervų sistemos (ANS), enterinės nervų sistemos (ENS) ir pagumburio-hipofizės-antinksčių (HPA) ašies bendradarbiavimo ryšys vadinamas „žarnyno-smegenų ašimi“.

Sąveika apima tiesioginius ir netiesioginius kelius tarp smegenų pažinimo ir emocinių centrų bei periferinių žarnyno funkcijų.

Žarnyno smegenų ašis yra simpatinių ir parasimpatinių ANS rankų derinys, kuris atitinkamai perduoda aferentinius ir eferentinius nervinius signalus, jungiančius žarnyno ir smegenų ašį.

Eksperimentiniai įrodymai rodo, kad žarnyno mikrobiota turi didelę įtaką žarnyno ir smegenų ašiai ir kad žarnyno mikrobiomo reguliavimo sutrikimas gali sukelti imunologinių, neurologinių ir psichikos sutrikimų [37–40].

Žarnyno mikrobiotos sudėties disbalansas taip pat yra susijęs su virškinimo trakto sutrikimais.

For more information:1950477648nn@gmail.com