Микрофлората, присъстваща в тънките черва, функционира за предотвратяване на колонизацията на патогенни микроби, като се конкурира за наличните хранителни вещества, поддържа подходяща лумена среда и произвежда инхибиторни съединения.

sciencedirect

Свързани термини:

  • Бактерия
  • Антибиотичен агент
  • Инфекциозен агент
  • Възпаление
  • Коменсал
  • Микроорганизъм
  • Черва Флора
  • Микробиом

Изтеглете като PDF

За тази страница

Храносмилане и подхранване

Храносмилателни симбиози

Симбиотичната микрофлора, обитаваща червата на термитите, им позволява да смилат целулозата. Такива симбиози са често срещани. На практика всички фуражи имат симбиози със сложна микрофлора, включително бактерии, гъби и протозои (изключенията могат да бъдат ограничени до редица морски ракообразни). При хората пребиваващите бактерии превъзхождат човешките клетки с коефициент 10. Общността от микрофлора, пребиваваща в червата, е оприличена на метаболитно жизненоважен орган. Червата са стерилни при раждането и впоследствие се подлагат на колонизация и вероятно непрекъснат обмен на свързаната микрофлора. Тези микрофлори се характеризират като пребиваващи (автохтонни), ако се колонизират и постигат известна стабилност в червата, и коменсални (алохтонни), ако не се колонизират и изискват консумация за повторно заселване. Ролите на чревната микрофлора са обект на интензивно изследване, тъй като те са свързани с много аспекти на здравето на гостоприемника, от развитието на имунната функция до храносмилането и усвояването на хранителните вещества. Многобройни фактори, включително диета, здраве на приемника и асоциации с особености, влияят върху общността на микрофлората.

Взаимодействията между човешката микробиота и патогена

Заключения

Микробиотата е важна в много аспекти на човешкото здраве, включително податливостта към инфекция от патогенни микроби и последващи резултати от заболяването. Вече в клиничната практика се използват терапевтични подходи, които отчитат потенциалните ползи за здравето на здрава местна микробиота, като пробиотици, пребиотици, трансплантация на фекалии и използването на антибиотици с тесен спектър. Последните технологични постижения наистина революционизираха изследванията на микробиотата и създадоха нови възможности за новаторски открития. Като такова със сигурност не е нереалистично да си представим, че по-нататъшните терапевтични средства, базирани на микробиота, ще бъдат разработени и ще станат широко възприети в не толкова далечното бъдеще.

Синдром на раздразнените черва

Ентерична нервна система

Клинично се разбира добре, че има двупосочно влияние на чревната нервна система на червата (ENS) върху централната нервна система на мозъка (ЦНС) и обратно. Често обсъждаме „чревни чувства“ и признаваме, че стресът и емоциите влияят върху функцията на стомашно-чревния тракт, модифицират чревния микробиом и променят симптомите при пациенти с IBS. 31 В допълнение към повишаването на кортизола, пациентите с IBS имат значително по-високи нива на серотонин след хранене, които са свързани с променено изпразване на стомаха, увеличени контракции на тънките черва, по-бързо време за преминаване през тънките черва и променено възприемане на болката. 32

Д-р Майкъл Гершон за първи път описа ентералната нервна система (ENS) като „втори мозък“ 33, който открива хранителни вещества, следи развитието на храносмилането и модулира налягането/подвижността на стомашно-чревния тракт. Промените в оста на червата и мозъка, наблюдавани с функционално ядрено-магнитен резонанс (MRI) 34 и тестване на функциите на мозъчната мрежа 35, подчертават ролята на емоциите и настроението при възприемането на болката при пациенти с IBS. Последните проучвания признават значението на чревната микрофлора, както и диетата, в двупосочната комуникация с мозъка. Тоест, мозъчната сигнализация променя чревната среда, докато промените в чревната микрофлора могат да повлияят както емоциите, така и възприемането на болката чрез сигнализиране на ЦНС чрез вагусни аферентни нерви. 36 Специфични механизми, чрез които това може да се случи, включват късоверижни мастни киселини (SCFA), жлъчни соли, модифициран микробиомен състав, производство на метаболит и протеазна активност. Дисбалансът в състава и метаболизма на микробиотата може да модифицира сигнализирането, както и пропускливостта на лигавицата (създавайки потенциални последствия „надолу по веригата“). Налице е синергичен ефект върху сигнализирането, когато присъстват и възпалителни медиатори, което води до допълнително увеличаване на висцералната свръхчувствителност. 37

Микрофлората, метаболизмът, произвеждащите серотонин ентерохромафинови клетки и локализираното възпаление също допринасят за сигнализирането на червата. Фармакологичните подходи са фокусирани върху използването на агенти за свързване на ентерични серотонинови рецептори; неблагоприятните странични ефекти на тези агенти обаче водят до високо съотношение риск/полза. Интегративната медицина взема предвид първопричината за индивидуалния дисбаланс, което води до терапии, които се фокусират върху гореспоменатите области на диета, храносмилане, чревна пропускливост, чревна микрофлора, възпаление/инфекция, стрес и настроение.

Деветдесет и пет процента от серотонина в тялото се намира в червата, а не в мозъка.

Иновации в изследванията за бъбречна трансплантация

53.2.2 Взаимодействия с вроден и адаптивен имунитет

Изглежда, че микробиотата е необходима както за тонизиращо, така и за реактивно стимулиране на имунната система. 23,24 За да се поддържа биоразнообразието на червата и да се потисне патогенният бактериален свръхрастеж по време на хомеостазата, чревният епител трябва да развие чревни лимфоидни фоликули. Растежът и узряването на лимфоидните фоликули зависи от свързването на бактериални продукти като пептидогликан с рецептори на чревни епителни клетки. 25

Това свързване на бактериален антиген с епителни рецептори е важно и за стимулиране на вродени и адаптивни имунни механизми, като производство на слуз, бактерицидни молекули и луминални антитела (Таблица 53.5). Например, в едно проучване, даването на пептидогликан на мишки, лекувани с антибиотици, възстановява способността им да предизвикват медииран от неутрофили отговор срещу S. pneumoniae. Смята се, че това се случва след свързване на пептидогликан с вродения имунен рецептор NOD1. 26 В друго проучване, стимулиране на таксоподобни рецептори (TLR) чрез бактериален LPS регулиран експресиране на бактерицидни молекули, които блокират колонизацията на Enterococcus, устойчива на ванкомицин. 27 И в двете проучвания потискането на патогенните бактерии от вродената имунна система зависи от наличието на странични продукти, произведени от коменсални бактерии.

Таблица 53.5. Ефекти на микробиотата върху имунните механизми

Растеж и съзряване на чревни лимфоидни фоликули

Производство на слуз

Индукция на неутрофилна бактерицидна активност

Индукция на макрофаги

Индукция на вродени лимфоидни клетки

Растеж и съзряване на чревни лимфоидни фоликули

Активирайте дендритни клетки

Активирайте диференциацията на Т клетките в lamina propria

Активирайте В клетките в lamina propria

Microbiota също така свързва рецепторите на имунните клетки, пребиваващи в чревната ламина, за да активира адаптивния имунитет и толерогенните механизми. DC свързват бактериалните продукти чрез различни рецептори, включително TLR и NOD, и представят този антиген на T и B клетките, пребиваващи в червата. Това предизвиква диференциация и натрупване както на Tregs в дебелото черво, така и на помощни Th17 клетки в тънките черва. 28,29 Усилването на специфични за патогена Т-клетки и В-клетки, които рециркулират в червата, е важно за съдържанието на бактерии в червата при нарушаване на чревната бариера. 30,31

Важно е да се разбере, че съставът на микробиотата взаимно зависи от фактори гостоприемници като клетъчни популации и експресия на специфични рецептори (Таблица 53.6). Van Maele и сътр. показа, че мишките с дефицит на TLR-5 всъщност развиват дисбиоза, която насърчава появата на метаболитен синдром. 32 Това предполага, че може да съществува генетично предразположение към микробиотни общности въз основа на индивидуална експресия на епителни рецептори. Следователно съществува двупосочна връзка между имунната активация и микробиотата, която определя не само патогенезата на заболяването, но и характеристиките на микробиотата.

Таблица 53.6. Приемащи фактори, които засягат състава и функцията на микробиотата

Излагане на антиген на околната среда

Възраст при излагане

Целостта на лигавицата на червата

Експресия на епителни рецептори

Функционални популации на имунни клетки

Специфични имунни клетъчни фенотипове

Експресия на антимикробни пептиди

Възможност за производство на антитела

Възможност за изразяване на допълнение

Способност за смилане на хранителни вещества

За пациента с трансплантация тези наблюдения са важни не само защото човек трябва да поддържа здрави екологични бариери, за да се противопостави на опортюнистична инфекция, но и защото имуносупресията може да повлияе и да бъде повлияна от състава на микробиотата. При мишки, лекувани с антибиотици, манипулацията на коменсална микробиота причинява нарушен вирусен клирънс, медииран от макрофаги, което води до забавен отговор на CMV и грипна инфекция. 13 Пациентите с трансплантация често стават жертва на тези вирусни инфекции и едно от възможните обяснения е, че техните имуносупресивни и профилактични антимикробни схеми пречат на способността им да регулират микробиотата. Клиничната интервенция за възстановяване на баланса между „добри“ и „лоши“ микроби може да се окаже полезна при пациенти, получаващи имуносупресивни лекарства. Идентифицирането на микробните гени, свързани с тези различни процеси, ще помогне да се очертаят кои антибиотици, пробиотици или други терапевтични стратегии са от съществено значение за оптимизиране на тези функции.

Полифенолни съединения в сладките череши: фокус върху антоцианините

10.5 Здраве на червата

Понастоящем микробиотата се счита за метаболитен орган и връзката между антоцианините и микробиотата е двойна. Първо, антоцианините се подлагат на метаболизъм от микробиота, и второ, антоцианините и/или техните метаболити могат да модулират растежа на специфични бактерии, произведени от микробиотата [95]. Генетичните различия при човека влияят върху популациите на чревния микроорганизъм, което може да доведе до разлики в абсорбцията и метаболизма на антоцианините между индивидите [69]. Понастоящем изследванията във връзка с антоцианини и микробиота са ограничени и от тези данни е идентифицирано само едно разследване на сладки череши.

Наскоро беше изказана хипотезата, че въз основа на полифенолните профили на черешите, Lactobacillus, Bifidobacterium и/или Bacteroides („добри бактерии“) могат да бъдат стимулирани и че бионаличността на специфични полифеноли в различни продукти от череши може да повлияе върху влиянието на черешата върху микробиотата на червата. Тази хипотеза е оценена в един животински модел [96], с хранителни добавки с прах от череша за 12 седмици. Доказано е, че интервенцията засяга микробиотата, като добавените мишки представят повишено изобилие от семейство Bacteroidaceae в сравнение с контролната група [96]. Тези промени са настъпили при липса на разлики в повечето биомаркери на възпалението и други параметри на здравето на червата. Необходими са обаче допълнителни проучвания, за да се потвърдят тези ефекти и да се разберат механизмите, залегнали в основата на интерактивните ефекти на антоцианините и други хранителни компоненти от череши.

Микробиота и урогениталния тракт, патогенеза и терапии

14.8 Заключения

Микробиотата играе ключова роля за здравето на урогениталните пътища на мъжете и жените. Лактобацилите, по-специално, чрез производството на млечна киселина и антимикробни агенти, като водороден пероксид и антиадхезионни MBL и други, спомагат за намаляване на растежа и адхезията на уропатогени и потискат инфекцията. Идентифицирани са няколко ключови уропатогени, съставляващи по-голямата част от UTI, които могат да бъдат потиснати чрез използване на конвенционални терапевтични агенти, главно фармацевтично базирани антибиотици. Те обаче се увеличават, в резултат на което се развиват устойчиви на антибиотици патогенни щамове, а също така носят странични ефекти и могат да предизвикат допълнителни нарушения, като унищожат микробиотата, стимулираща здравето, в дебелото черво и други периферни тъкани. Алтернативните и допълващи терапевтични лечения, като диетична модификация и хранене, билкови и растителни екстракти, про- и пребиотици и усъвършенствана ваксинология показват голямо обещание за предотвратяване и/или излекуване на ИМП.

Модели и процеси при паразитна коинфекция

Mark E. Viney, Andrea L. Graham, в Advances in Parasitology, 2013

4.2.2 Микробиотата

В обобщение, скорошните обширни доказателства показват как микробиотата на гостоприемника има повсеместни ефекти върху биологията на гостоприемника. Когато паразитолозите разглеждат вътрешното общност на гостоприемника, сега е ясно, че микробиотата също трябва да се има предвид. Немислимо е микробиотата да не е от значение за оформянето на хелминти и протозойни инфракомунити и ранните доказателства сега показват това. Това е лесно да се предвиди за чревни паразити, но въздействието на микробиотата върху тялото върху храненето и имунитета прави това важно за паразитите, обитаващи всички тъкани.

Интерферони: клетъчна и молекулярна биология на техните действия ☆

Dhananjaya V Kalvakolanu,. Судхакар Калаконда, в Енциклопедия на рака (трето издание), 2019

IFN и Microbiota

Постоянната микробиота влияе върху хомеостазата на имунната система гостоприемник. IFNsα/β не само влияят върху взаимодействията между гостоприемника и микробиотата, но също така служат като мишени надолу по веригата на тези взаимодействия, което води до допълнителни ефекти върху функцията на имунната система. IFN-индуцируемият възпалителен транскрипционен отговор е силно намален след загубата на коменсали. В резултат на това мононуклеарните фагоцити от мишки без коменсали са дефектни при индуциране на антивирусни отговори и не успяват да активират антивирусен отговор чрез NK клетки. Загубата на тип I IFN рецептор (IFNAR) в чревните епителни клетки води до пролиферация на клетки на Paneth, като вследствие на това се променя съставът на чревната микробиота. Индуцирано от микробиота производство на IFN-β от резидентните DC в червата предпазва мишките от експериментално индуциран колит.

Хроматиновите протеини и транскрипционните фактори като терапевтични цели

5.2.5 Регулиране на Treg/Th17 пластичността от Microbiota

Наскоро Microbiota бе открит нов фактор за модулиране на диференциацията на Treg и Th17. Съобщава се, че сегментираните нишковидни бактерии (SFB) индуцират Th17 клетки в SI и извън SI по време на автоимунни отговори (Gaboriau-Routhiau et al., 2009; Ivanov et al., 2009; Lee et al., 2011; Wu et al., 2010). Всъщност специфичното за Treg делеция на MyD88 води до нарушени IgA отговори и свръхрастеж на SFB и увеличаване на Th17 клетките, което предполага, че Tregs контролират Th17 клетките частично чрез насърчаване на IgA отговори и следователно ограничаване на SFB (Wang, Charbonnier, et al., 2015).

Полизахарид А (PSA), експресиран от Bacteroides fragilis, може да насърчи образуването на FOXP3 + Tregs, продуциращо IL-10 от CD4 + Т клетки чрез TLR-2 и да потисне отговорите на Th17 (Round et al., 2011); следователно PSA може да бъде терапевтична стратегия за насърчаване на имунната толерантност в червата. В подкрепа на това, в експериментален модел на колит на мишки, PSA се оказа способен да предотврати и дори да излекува болестта (Round & Mazmanian, 2010). Обаче друг компонент, секретиран от B. fragilis, наречен токсин B. fragilis (BFT), участва в IBD и индуциран от Th17 отговор рак на дебелото черво (Rabizadeh et al., 2007; Rhee et al., 2009; Wu et al., 2009). По този начин, B. fragilis играе двойна роля в развитието на Treg и Th17 в зависимост от различните метаболити, произведени от него. Освен това Clostridia може също да индуцира Tregs в червата (Atarashi et al., 2011, 2013).

По подобен начин колонизирането на стандартизирана микробна коктейлна промяна на флората на Шадлер (АЧС), представляваща нормална микробиота на мишки, води до ново индуциране на Tregs и намаляване на Th1 и Th17 имунитета (Geuking et al., 2011).

В механично отношение няколко проучвания показват, че получените от микробиота късоверижни мастни киселини участват в регулацията на Т-клетките в червата (Arpaia et al., 2013; Furusawa et al., 2013; Smith et al., 2013). Диетичните фактори като диетата с високо съдържание на мазнини могат да доведат до нарушено развитие на Th17 и следователно да доведат до намалено възпаление (Garidou et al., 2015). В обобщение, тези открития в микробиота и метаболити, получени от микробиота или диетични фактори предоставят нови стратегии чрез манипулиране на нашите бактерии за модулиране на имунните отговори на Т-клетките.

Том 1

35.2.5 Микронутриенти

Таблица 35.1. Водоразтворими витамини, синтезирани от чревната микробиота

VitaminFunctionAbsorptionTransportТиаминРибофлавинНиацинБиотинПантотенова киселинаФолат
Енергиен метаболизъм (захар) и образуване на АТФАбсорбция в дебелото черво чрез зависим от натрий рН чувствителен носителЧовешкият тиамин транспортери (hTHTR-1 и -2) се експресират в човешки колоноцит. Тиаминът може да попадне в колоноцитите в свободна и фосфорилирана форма и по този начин може да допринесе за енергийния метаболизъм на дебелото черво. Не е известно дали тиаминът се доставя в системната циркулация
Потенциална редокс система. Кофактор за активиране на фолат и витамин В6Поглъщането се регулира адаптивно от концентрацията на рибофлавин в диетата 5 Транспортерите на рибофлавин (RFVT-1, -2, -3) присъстват в колоноцитите и медиират усвояването на рибофлавин в колоноцитите и чревните клетки. Няма налични данни относно влиянието върху системния статус
Енергиен метаболизъм, редокс системаПоглъщането в колоноцитите се регулира от наличието на извънклетъчен субстратТранспортер с висок афинитет; важно за концентрацията на ниацин в колоноцитите. Няма налични данни относно влиянието върху системния статус
Имунна функция, субстратен метаболизъмКолоноцитите абсорбират биотин чрез процес, медииран от носителТранспортиране чрез мултивитаминен транспортер, зависим от натрий (SMVT). Няма налични данни относно влиянието върху системния статус
Енергиен метаболизъмКолоноцитите абсорбират пантотенова киселина чрез процес, медииран от носителТранспорт през SMVT
Донор на метил, синтез на нуклеотидиКолоноцитите абсорбират фолат чрез процес, медииран от носителТранспорт чрез редуциран фолатен носител и протонно-свързан фолатен носител. Доказателства за базолатерална абсорбция и принос към системния статус 6,7

(От Biesalski HK. Храненето отговаря на микробиома: микроелементи и микробиотата. Ann N Y Acad Sci 2016;1372(1): 53–64.)