МИР БАКТЕРИЙ

Кишечник человека населен тысячами видов бактерий. Количество микроорганизмов, живущих в организме человека, в десять раз превышает количество клеток всех тканей органов тела. Суммарная масса микрофлоры достигает 4 кг. Микрофлорой заселены практически все поверхности тела человека – начиная от полости рта и мочеполовой системы и заканчивая кишечником, в котором живет около 70% от общего количества микробов.

Мир бактерий
Естественно, в природе ничего не делается просто так – симбиоз человека с микробами имеет жизненно важное значение. Так, по последним сенсационным данным метагеномного анализа кишечной микрофлоры, было выявлено 3 300 000 генов, принадлежащих бактериям (по сравнению с 23 000 генов, присутствующих во всех клетках тканей организма). Это открытие поставило под вопрос многое из того, что мы знали о геноме человека до сих пор…

Узнать больше

В 2008 г. был запущен глобальный проект «Микробиом человека»; (НМР), ставивший своей целью расшифровку генома бактерий, населяющих организм человека. Термин «микробиом» был впервые внедрен в 2001 г. для обозначения коллективных геномов микробиоты.
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О МИКРОФЛОРЕ ВЧЕРА И СЕГОДНЯ

Старая модель
Представление о том, что есть 2 основных фактора, формирующих здоровье человека и особенности его организма – геном человека и внешние факторы: экология, питание, физическая активность и т.д. Последние исследования внесли серьезные коррективы в эту модель, дополнив её третьим фактором – микрофлорой кишечника, которая, как выяснилось, оказывает столь же большое значение, как и первые два.

Новая модель
Человека можно рассматривать как «сверхорганизм», чей обмен веществ обеспечивается четко организованной работой ферментов, кодируемых не только геномом собственно Homo sapiens, но и геномами всех симбиотических микроорганизмов!

ВЛИЯНИЕ МИКРОФЛОРЫ НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА

Как микрофлора влияет на здоровье человека в целом. Микрофлора как отдельный орган по функционалу. Что происходит при нарушениях в балансе микрофлоры. Факторы и причины нарушения баланса (в т.ч. что происходит при антибиотикотерапии). Известно, что нарушения микрофлоры кишечника могут привести к возникновению аутоиммунных заболеваний, раку толстой кишки, к язве желудка, функциональным заболеваниям кишечника.
Однако последние научные исследования, с использованием инновационные методов ДНК диагностики, позволили установить взаимосвязь микрофлоры не только с вышеперечисленными заболеваниями, но и с теми, о которых не подозревали ранее – диабет, ожирение, аутизм, сердечно-сосудистые заболевания и др. Оказалось, что поддержание баланса микрофлоры – один из центральных основополагающих факторов здоровья человека.

ФУНКЦИИ СИМБИОНТНОЙ МИКРОФЛОРЫ

Бактерии
Защитная функция (колонизационная резистентность) — предотвращение колонизации желудочно–кишечного тракта условно–патогенными и патогенными микроорганизмами. Микробный антагонизм многогранен и реализуется посредством конкуренции за питательные вещества и рецепторы адгезии, а также за счет выработки органических кислот, перекиси водорода, антибиотикоподобных веществ – бактериоцинов и других веществ, препятствующих росту патогенных микроорганизмов.Микрофлора принимает ключевое участие в обеспечении противовирусной защиты.

ОТ ГЕНОМА ДО МИКРОГЕНОМА. СЕКВЕНИРОВАНИЕ

Насколько разнообразен мир микробиоты и насколько глубоки отношения между человеком и его бактериями, стало известно совсем недавно. Традиционные микробиологические методы не только не в состоянии дать полную качественную и количественную характеристику микробиоценозов организма человека, но и тем более не позволяют анализировать особенности популяционных взаимодействий микроорганизмов! Только с появлением методов расшифровки и анализа ДНК, ученые обнаружили, что микробиота человека в сотни раз богаче- в кишечнике есть больше тысячи разных видов бактерий, хотя раньше было известно всего несколько десятков.

Несмотря на то что видовой состав микроорганизмов кишечника достаточно однообразен, количественное соотношение представителей определенных систематических групп в микробиоте разных людей может сильно варьировать.

От генома до микрогенома

Мир микробиоты
Эти данные получены методом оценки разнообразия последовательностей гена 16S рРНК (секвенирование*) микробиоценоза

Идеальной меткой для идентификации микроорганизмов является ген, кодирующий 16S рибосомальную РНК (каждая из двух субъединиц рибосом — клеточных мастерских по синтезу белка — состоит из переплетенных молекул белков и цепочек рибонуклеиновых кислот). Этот ген может служить «удостоверением личности микроба», так как является универсальным и специфическим маркером бактерий, характеризуется высокой степенью консервативности нуклеотидной последовательности, функциональной стабильностью, содержит видоспецифические участки, которые можно использовать для видовой идентификации бактерий, присутствует в геноме всех бактерий, но отсутствует у вирусов и эукариот.

Секвенирование (от лат. sequentum — последовательность). В результате секвенирования получают формальное описание первичной структуры линейной макромолекулы в виде последовательности мономеров.

СРАВНЕНИЕ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ МИКРОФЛОРЫ — ПОКАЗАТЕЛЬНОСТЬ

В традиционном анализе на дисбактериоз (культуральный метод) мы можем увидеть меньше 10% бактерий!

КЛАССИФИКАЦИЮ ЛЮДЕЙ ПО ЭНТЕРОТИПАМ!

В 20 веке для составления полной картины образа человека ученые стали использовать биологические маркеры, в частности группу крови.
Благодаря исследованиям австрийского ученого Карла Ландштайнера и его учеников, выявивших в крови разных людей антигены А и В, появилось четкое разделение по группам крови, получившее название АВ0, и теперь все мы знаем свою группу крови.

Каким бы огромным ни было количество бактерий, населяющих наш кишечник, набор видов у каждого человека можно отнести к одному из всего лишь трёх типов.
Эти наборы называются — энтеротипы.
Они не зависят от возраста, пола, национальности или диеты.

К такому выводу пришли учёные из Национального института аграрных исследований (Франция), Европейской лаборатории молекулярной биологии в Гейдельберге (Германия) и ещё десятка научно-исследовательских центров.

Исследователи анализировали микроорганизмы из фекалий около 400 человек из Европы, Соединённых Штатов и Японии.
По словам учёных, огромным сюрпризом для них стало то, что существует всего три типовых набора бактерий, по которым распределялись все изученные образцы.
Каждый такой вариант получил название по доминирующему бактериальному роду: Bacteroides, Prevotella и Ruminococcus (Результаты их работы опубликованы в журнале Nature).

БАКТЕРИАЛЬНЫЙ КОД И РИСК ЗАБОЛЕВАНИЙ

Известно, что Bacteroides хорошо расщепляют углеводы, в большем количестве выдают витамины C, B2, B5 и H, некоторые Ruminococcus помогают клеткам усваивать сахара, снабжают нас фолиевой кислотой и витамином B1, а Prevotella образуют слизь.
В связи с этим учёные делают вывод, что состав бактериального населения кишечника влияет на вес человека, определяет, чем и как болеют люди.

Расшифровкой генома бактерий, населяющих ЖКТ, занимается Европейский консорциум MetaHIT. Уже расшифровано около 3 млн генов, что примерно в 150 раз больше набора генов человека. Результаты проекта позволят производить дальнейшие исследования взаимосвязей этих генов, состояния здоровья человека, развития заболеваний и его фенотипа.

Расшифровка метагенома человека входит в число величайших научных открытий последнего десятилетия.

В 2010 г. в исследование метагенома человека также активно включились российские ученые.

Русский Метагеномный проект — это консорциум ведущих российских медицинских, биологических и аналитических центров, деятельность которого направлена на исследование биологических сообществ (биоты) населяющих организм человека.