Črevesni mikroorganizmi in vidiki nevroloških bolezni, 1. del

Gastrointestinalni trakt vsakega zdravega človeka je sestavljen iz edinstvenega niza črevesne mikrobiote, ki skupaj hrani raznoliko in kompleksno skupnost več kot 100 trilijonov mikroorganizmov, vključno z bakterijami, virusi, arhejami, praživali in glivami.

Arheje so razred prokariotov, ki so v geografski zgodovini obstajali milijarde let. V zadnjih letih se znanstveniki poglobljeno ukvarjajo z arhejami in odkrivajo njihovo čarobnost. Med njimi je najbolj presenetljivo razmerje med arhejami in spominom.

Kot vsi vemo, je spomin bistvena funkcija človeških možganov. Če izgubimo spomin, bo postalo zelo težko. Toda ali ste vedeli? Arheje lahko spodbujajo človeški spomin.

Študije so pokazale, da lahko arheje proizvajajo snov, imenovano "lizergična kislina", ki lahko spodbudi aktivnost možganskih nevronov in spodbuja človeški spomin. Lizergična kislina lahko vpliva tudi na frekvenco možganskih valov in izboljša spomin in sposobnost učenja s spreminjanjem ritma možganov.

Poleg tega lahko arheje izboljšajo tudi naše razpoloženje in kakovost spanja. Zdravo telo in čustveno stanje sta pomembna predpogoja za ohranjanje spomina.

Zato lahko za ohranjanje zdravih možganov in močnega spomina preprečimo in zdravimo z uživanjem hrane, bogate z arhejami. Živila, kot so jogurt in fermentirani sojini izdelki, so bogata z arhejami. Poleg tega lahko sestavine arhej včasih najdemo tudi v zdravstvenih izdelkih.

Če povzamemo, obstaja tesna povezava med arhejami in spominom. S pravilnim uživanjem živil, bogatih z arhejami, lahko ohranimo zdrave možgane in močan spomin ter si polepšamo življenje. Razvidno je, da moramo izboljšati svoj spomin in Cistanche lahko bistveno izboljša spomin, saj je Cistanche tradicionalna kitajska medicina s številnimi edinstvenimi učinki, eden od njih je izboljšanje spomina. Učinkovitost Cistanche izhaja iz različnih aktivnih sestavin, ki jih vsebuje, vključno s taninsko kislino, polisaharidi, flavonoidnimi glikozidi itd. Te sestavine lahko spodbujajo zdravje možganov na več načinov.

Kliknite spoznajte 10 načinov za izboljšanje spomina

Črevesni mikrobi so v simbiotskem odnosu z našim telesom. Sestava mikrobiote se oblikuje zgodaj v življenju z zorenjem črevesja, na kar vpliva več dejavnikov.

Črevesne bakterije so ključne za vzdrževanje imunske in presnovne homeostaze ter zaščito pred patogeni. Disbioza črevesne mikrobiote ni povezana le s črevesnimi motnjami, temveč tudi z zunajčrevesnimi boleznimi, kot so presnovne in nevrološke motnje.

V tem pregledu avtorji preučujejo različne študije, ki so razkrile možne hipoteze in povezave v razvoju nevroloških motenj, povezanih s črevesnim mikrobiomom.

Prvi osnutek predložen: 30. november 2020; Sprejeto v objavo: 20. 5. 2021; Objavljeno na spletu: 14. julij 2021.

Ključne besede: Alzheimerjeva bolezen • anksioznost • motnja avtističnega spektra • črevesno-možganska os • črevesni mikroorganizmi • mikrobiom • multipla skleroza • nevrološka bolezen • Parkinsonova bolezen • shizofrenija.

Črevesni mikroorganizmi, ki prebivajo v človeškem gastrointestinalnem (GI) traktu, so bistveni del človeškega razvoja, saj služijo kot največji vmesnik med gostiteljem, okoljskimi dejavniki in antigeni v človeškem telesu.

Število črevesnih mikrobov v našem črevesju presega 1014, vsi pa so namenjeni oblikovanju vzajemno koristnega odnosa (simbioze) s telesom. Bakterije, arheje in evkarionti, ki živijo v prebavnem traktu, koristijo ljudem na več načinov prek vrste fizioloških funkcij, kot je krepitev celovitosti črevesja ali oblikovanje črevesnega epitelija, uravnavanje imunosti gostitelja, zaščita pred patogeni, pridobivanje energije in zagotavljanje hranil, kot so vitamini [1] .

To simbiotično razmerje je posledica več okoljskih dejavnikov, ki se sprožijo med stikom med plodom in vaginalno mikrobioto med porodom [2]. Črevesni mikroorganizmi igrajo pomembno vlogo v človeškem telesu, saj pomagajo pri pravilni rasti in razvoju.

Zgodovinsko gledano so črevesni mikroorganizmi zaradi teh blagodejnih učinkov na zdravje veljali za blagoslov za ljudi.

Vendar so nedavne študije presenetljivo pokazale, da črevesni mikrobi vplivajo na bolezni osrednjega živčevja (CNS) zaradi dvosmerne komunikacije med črevesnim mikrobiomom in CNS, ki je znana kot os mikrobiota-črevesje-možgani, prav tako pa lahko vplivajo na splošni razvoj in delovanje možganov.

Nevrorazvojne, nevrodegenerativne in psihiatrične motnje so povezane s spremembami v količini črevesne flore. Posledično je bila pred kratkim ugotovljena povezava med vrsto črevesnih mikroorganizmov in najpogostejšimi oblikami nevroloških bolezni (npr. Alzheimerjeva bolezen [AD], multipla skleroza [MS], shizofrenija).

Čeprav so mehanizmi in vloge črevesnih mikroorganizmov pri razvoju teh bolezni slabo razumljeni, je več nedavnih študij predlagalo različne možne hipoteze, ki pojasnjujejo, kako lahko črevesni mikroorganizmi vplivajo na njihov razvoj [3,4].

Ta pregled ponuja celovit pregled črevesnih mikroorganizmov in njihovega razvoja ter njihove vloge v človeškem telesu in vpletenosti v nevrološke bolezni, vključno s posodobljenimi hipotezami mikrobne patogeneze pri nevroloških boleznih.

Sestava in raznolikost črevesnih mikroorganizmov

Črevesno mikrobioto sestavlja več vrst mikroorganizmov, vključno z bakterijami, kvasovkami in virusi.

Sestava črevesnih mikrobov se skozi naše življenje spreminja v skladu z anatomskimi, prehranskimi in prehranskimi spremembami (npr. vitki, debeli, anoreksični) ter patološkimi (sistemske in gastrointestinalne okužbe), okoljskimi (npr. podnebje, delovno mesto, življenjski slog, sestava družine) in farmakološki (npr. uporaba antibiotikov, probiotikov, odvajal, prokinetikov) dejavniki [5].

Človeška mikrobiota vsebuje sestavine, kot so arheje, virusi, glive, kvasovke in drugi evkarionti (npr. Blastocystis in amoebozoa), ki so bile v raziskavah zanemarjene, prav tako je malo informacij o komenzalnih glivah, arhejah in praživalih [5,6]. .

Glede na taksonomijo lahko bakterije razvrstimo v vrste (v biologiji je vrsta [množina phyla] raven klasifikacije ali taksonomskega ranga pod kraljestvom in nad razredom), razrede, redove, družine, rodove in vrste [7].

Prevladujočo črevesno mikrobioto sestavljajo Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria, Fusobacteria in Verrucomicrobia, pri čemer 90 % črevesne mikrobiote sestavljata dve vrsti Firmicutes in Bacteroidetes.

Deblo Firmicutes je sestavljeno iz več kot 200 različnih rodov, vključno z Lactobacillus, Bacillus, Clostridium, Enterococcus in Ruminococcus, pri čemer je 95 % debla sestavljeno iz rodu Clostridium.

Prevladujoči rodovi, ki obsegajo Bacteroidetes, vključujejo Bacteroides in Prevotella, medtem ko je vrsta Actinobacteria v manjšem deležu in jo predstavlja predvsem rod Bifidobacterium.

Za črevesno mikrobioto so značilne skupine bakterij, imenovane enterotipi, za tri enterotipe pa so značilne tri prevladujoče bakterijske skupine: Bacteroides (enterotip I), Prevotella (enterotip II) in Ruminococcus (enterotip III).

Enterotip I primarno črpa energijo iz ogljikovih hidratov z uporabo glikolize in pentozofosfatnih poti, medtem ko lahko enterotipa II in III razgradita mucinske glikoproteine ​​plasti črevesne sluznice [8, 9].

Človeška črevesna mikrobiota se taksonomsko in funkcionalno razlikuje v vsakem delu prebavnega trakta in se razlikuje pri istem posamezniku glede na prehod dojenčka, starost in okoljske dejavnike, kot je uporaba antibiotikov. Ugotovljeno je bilo, da so črevesni bakteriofagi glavna sestavina črevesnega viroma – predstavljajo približno 90 % njegove sestave, posnemajo rast bakterijske mikrobiote pri dojenčkih in naj bi ostali stabilni v odrasli dobi [10].

Med geni, ohranjenimi med evolucijo črevesnih virusov, nekateri pridobivajo energijo za dejavnosti, kot sta transport in razgradnja ogljikovih hidratov [11–13].

Te lastnosti običajno kažejo virusi rastlin, pridobljeni s prehrano, ki imajo sposobnost nadzora človeške bakterijske mikrobiote ali metabolizma gostitelja, vključno s sintezo beljakovin ter sintezo in razgradnjo ogljikovih hidratov [14].

Zanimivo je, da so nam nove metagenomske metode omogočile identifikacijo sestave črevesnega viroma in pokazale, da je črevesje naseljeno z vrsto patogenov. Patogeni, kot so Norwalk, Rotavirus in Enterovirus, so odgovorni za gastroenteritis, saj neposredno poškodujejo enterocite ali spremenijo izločanje ionov in vode v debelem črevesu.

Poleg tega je bil najden tudi velik seznam nezaznavnih velikanskih virusov (ki so posledica protozojev in parazitov) ter virusov in bakteriofagov rastlinskega izvora [15,16].

Skupnost črevesnih mikrobiomov prevladujejo predvsem bakterije, zato so bile raziskave o sestavi črevesnih mikrobov tradicionalno osredotočene na bakterije. Vendar so pred kratkim nove študije razkrile prisotnost drugih mikrobov, ki bi lahko imeli velik vpliv tako na promocijo zdravja kot na indukcijo bolezni pri gostiteljih.

Zato je prav tako pomembno izvajati študije o zapostavljenih mikrobih, da bi izvedeli več o morebitnih patogenih krolih pri nevroloških in drugih boleznih.

Vloga črevesnih mikroorganizmov v človeškem telesu

Črevesni mikroorganizmi imajo zelo ključno vlogo pri zdravju, saj opravljajo različne funkcije, potrebne za rast in razvoj telesa. Nasprotno pa lahko neravnovesje teh mikrobov povzroči številne z zdravjem povezane bolezni ali motnje.

Mikroorganizmi in njihovi metaboliti

Milijoni bakterij, ki živijo v črevesju, vplivajo na homeostazo gostitelja. Mikrobiota vzpostavi simbiotsko in vzajemno razmerje z gostiteljem, kar pomeni, da sta tako gostitelj kot bakterija za preživetje odvisna drug od drugega.

Mikrobiom je odgovoren za oskrbo z bistvenimi hranili; sintetizira vitamine, encime in aminokisline; presnavljanje ksenobiotikov in zdravil; prebava celuloze; izvajanje angiogeneze; izboljšanje delovanja enteričnega živca (tabela 1) [17–20]; in sintetiziranje kratkoverižnih maščobnih kislin (SCFA), ki vključujejo metabolite, kot so butirat, propionat in acetat [21].

Organizmi debelega črevesa, kot so Bacteroides, Roseburia, Bifidobacterium in Enterobacteriaceae, sodelujejo pri fermentaciji ogljikovih hidratov in neprebavljivih oligosaharidov, kar ima za posledico sintezo SCFA, kar izboljšuje zdravje črevesja [22, 23].

Bacteroides thetaiotaomicron, član roduBacteroides, prav tako sodeluje pri fermentaciji ogljikovih hidratov [24]. Pokazalo se je, da B thetaiotaomicron izkazuje večjo ekspresijo kolipaze, encima, ki ga pankreasna lipaza potrebuje za prebavo lipidov [25].

Bacteroidetes in Firmicutes pomagajo pri presnovi neprebavljenih ostankov hrane. Lactobacillus plantarum ohranja celovitost črevesne pregrade in preprečuje vstop črevesnih bakterij, bakterijskih toksinov, delno prebavljenih maščob in beljakovin v krvni obtok, s čimer preprečuje pojav značilnih simptomov puščajočega črevesja [26].

Neprepustno črevesje ali poškodovana črevesna sluznica bi sicer omogočila neprebavljenim delcem hrane, strupenim odpadnim snovem in bakterijam, da uhajajo skozi črevesje in vstopijo v krvni obtok ter tako sprožijo imunski odziv, povzročijo vnetje celotnega sistema in naredijo posameznika dovzetnega za več zdravstvenih težav. motnje.

Nedavne študije na miših so pokazale, da SCFA – zlasti butirat – krepijo celovitost črevesne pregrade [21]. Mikrobiota ščiti gostitelja tako, da preprečuje nastanek in rast patogenov.

Zaščitni učinek se izvaja z različnimi mehanizmi. Na primer, črevesne bakterije tekmujejo, da bi se vezale na krtačasto obrobo črevesnih epitelijskih celic in tako preprečile pritrditev in vstop morbičnih bakterij v epitelijske celice [31].

Poleg tega črevesni mikrobi tekmujejo za hranila, ki jih zagotavlja gostitelj, in zavirajo rast patogenih konkurentov. Poleg tega bakteriocini, ki jih proizvaja črevesna mikrobiota, zavirajo rast patogenih bakterij [32, 33].

Mikrobiota vpliva tudi na razvoj CŽS preko proizvodnje nevrotransmiterjev in nevromodulatorjev, njena odsotnost pa je povezana s številnimi težavami, povezanimi z razvojem CNS [34].

Člani rodov Lactobacillus in Bifidobacterium sintetizirajo gama-aminomasleno kislino (GABA); Escherichia, Bacillus in Saccharomyces sintetizirajo norepinefrin; Candida, Streptococcus, Escherichia in Enterococcus sintetizirajo serotonin; Bacillus in Serratia sintetizirata dopamin; in Lactobacillus sintetizira acetilholin [27].

Člani rodu Bacteroides sintetizirajo konjugirano linolno kislino, ki ima antidiabetične, antiaterogene, antiobesogene, hipolipidemične in imunomodulatorne lastnosti [28, 29].

Presnova več prehranskih beljakovin je posledica interakcije med gostiteljem in črevesno mikrobioto, pri čemer vsak opravlja svojo presnovno funkcijo; na primer, bakterijski encim histamin dekarboksilaza pretvori L-histidin v histamin [35]. Bakterije lahko sintetizirajo tudi aminokisline, ki jih uporablja gostitelj; vendar je ta funkcija v veliki meri odvisna od vloge mikrobiote pri uporabi aminokislin.

Črevesna mikrobiota sodeluje tudi pri razgradnji prehranskih polifenolov (npr. flavanolov, flavanonov, flavan{0}}olov), ki ob zaužitju ostanejo neaktivni. Bacteroides distasonis, Bacteroides uniformis, Enterococcus casseliflavus in Eubacterium ramulus prebavljajo flavanole; Butyrivibrio spp.

prebavlja tanine, zlasti polifenole brusnic in malin; Clostridium orbiscindens in Enterococcus avium prebavljata flavone; in L plantarum, Lactobacillus casei, Lactobacillus acidophilus in Bifidobacterium longum razgrajujejo antocianidine [30].

Prav tako je treba opozoriti, da poleg številnih koristi fermentacija beljakovin vključuje proizvodnjo določenih metabolitov, ki lahko pri gostitelju povzročijo več fizioloških okvar. Črevesna mikrobiota prispeva tudi k presnovi ksenobiotikov.

Ksenobiotiki so tuje spojine, ki jih gostitelj ne proizvaja sam, temveč jih imenujemo zdravila, strupene snovi za okolje in toksini. Črevesni mikrobi usmerjajo presnovo ksenobiotikov prek dveh različnih mehanizmov, neposrednega in posrednega, odvisno od prehrane in dejavnikov življenjskega sloga [36].

Črevesni mikrobi inducirajo metabolizem ksenobiotikov z inaktivacijo metabolitov ksenobiotikov, bioaktivacijo prekurzorjev ksenobiotikov, reaktivacijo presnove ksenobiotikov, razstrupljenih v gostitelju, ali spremenjeno izražanje črevesne prepustnosti gostitelja.

Os črevesje-možgani

Interakcija med črevesjem in možgani razkriva fiziološko povezavo med njima, ki zagotavlja vzpostavitev gastrointestinalne homeostaze ter vzdrževanje kognitivnih in limbičnih funkcij.

Sodelovalno razmerje med CNS, avtonomnim živčnim sistemom (ANS), črevesnim živčnim sistemom (ENS) in osjo hipotalamus-hipofiza-nadledvična žleza (HPA) v telesu se imenuje "os črevesje-možgani".

Interakcija vključuje neposredne in posredne poti med kognitivnimi in čustvenimi centri v možganih ter perifernimi črevesnimi funkcijami.

Črevesno-možganska os je kombinacija simpatičnih in parasimpatičnih krakov ANS, ki napajajo aferentne oziroma eferentnevralne signale, ki povezujejo črevesno-možgansko os.

Eksperimentalni dokazi kažejo, da ima črevesna mikrobiota pomemben vpliv na črevesno-možgansko os in da lahko disregulacija črevesnega mikrobioma vodi v razvoj imunoloških, nevroloških in psihiatričnih motenj [37–40].

Neravnovesje v sestavi črevesne mikrobiote je povezano tudi z gastrointestinalnimi motnjami.

For more information:1950477648nn@gmail.com