A bélmikrobiom számos mikroorganizmusból áll, beleértve a baktériumokat, élesztőgombákat és vírusokat. Taxonómiailag a baktériumokat törzsek, osztályok, rendek, családok, nemzetségek és fajok szerint osztályozzák. Csak néhány törzs képviselteti magát, amelyek több mint 160 fajt jelentenek.

A domináns bélmikrobiális törzsek a Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria, Fusobacteria és Verrucomicrobia, közülük két törzs, a Firmicutes és a Bacteroidetes alkotja a bélmikrobiom körülbelül 90%-át.

A Firmicutes törzs több mint 200 különböző nemzetségből áll, mint például a Lactobacillus, Bacillus, Clostridium, Enterococcus és Ruminicoccus. A Clostridium nemzetségek a Firmicutes törzs 95%-át képviselik.

A Bacteroidetes olyan nemzetségekből áll, mint a Bacteroides és a Prevotella.

Az Actinobacteria törzs arányosan kevésbé elterjedt, és főként a Bifidobacterium nemzetség képviseli.

Életkor

A születési terhességi kor a bél mikrobiota kolonizációjának fő meghatározója. A koraszülöttek (<37 hetes terhesség) mikrobiota összetétele eltér a normál időre született csecsemőkétől. A koraszülötteknél a születés után a mikrobiom kolonizációját nehezítik a szervek éretlensége és olyan környezeti tényezők, mint az antibiotikum-használat, a kórházi tartózkodás és az enterális táplálás. Ezen okok miatt a bélrendszer posztnatális érését és a szisztémás immunitást nagymértékben befolyásolhatja a koraszülés.

A koraszülöttek alacsonya diverzitást mutatnak, a Proteobacteria törzsbe tartozó Enterobacteriaceae családból származó potenciálisan patogén baktériumok megnövekedett kolonizációjával, és csökkent obligát anaerobok, például a Bifidobacterium, a Bacteroides és az Atopobium szintjével.

Az anyatej összetétele a genetikai tényezőktől, valamint az anyai szekréciótól és a Lewis-vércsoportoktól függ, amelyek négy fenotípust határoznak meg, amelyeket az oligoszacharidok különböző szintje jellemez.

A nem szekretáló anyák koraszülöttjeinél magasabb Proteobaktériumot és alacsonyabb Firmicutes szintet figyeltek meg. Az emberi anyatej összetételének jellemzése kimutatta, hogy az anyatej különböző fenotípusaihoz kapcsolódó oligoszacharidok (HMO-k) módosítják a csecsemők bélmikrobióta összetételét. Pontosabban, a szekretáló anyákhoz kapcsolódó HMO-k védő prebiotikus hatást fejthetnek ki azáltal, hogy csökkentik a szepszishez és a nekrotizáló enterocolitishez társuló kórokozók számát (NEC), ami azt jelzi, hogy a HMO-k befolyásolhatják a bélmikrobiomot, és megelőzhetik a bélműködési zavarokat és a NEC-t koraszülötteknél.

Egy éves korban a gyermek mikrobiom összetételében jellemző az Akkermansia muciniphila, Bacteroides, Veillonella, Clostridium coccoides spp. és Clostridium botulinum spp.

A mikrobióta diverzitása az életkor előrehaladtával növekszik, egészen addig, amíg stabil mikrobiota összetételűvé válik, amelyet három baktérium törzs ural: Firmicutes (Lachnospiraceae és Ruminococcaceae), Bacteroidetes (Bacteroidaceae, Prevotellaceae és Rikenellaceae) és Actinobacteria (Bacterobacteriaceace és Coriobacteriaceae), ez az érés a genetika, a környezet, az étrend, az életmód és a bél fiziológiájánal hatására történik. Körülbelül három éves korban a gyermek bélmikrobio összetétele és diverzitása leginkább a felnőttekéhez hasonlít.

A 70 év feletti idősek esetében a bél mikrobiota összetételét befolyásolhatják az emésztési és tápanyag-felszívódási változások, valamint az immunrendszer gyengesége. Az étkezési szokások változásai (monotonabbak) szintén gyengíthetik a bél mikrobiota sokféleségét. Az anaerob baktériumok, például a Bifidobacterium spp. valamint a Clostridium és Proteobacteriumok számának növekedését figyelték meg. Tekintettel a Bifidobacterium spp. szerepére az immunrendszer és az anyagcsere-folyamatok serkentésében, a Bifidobaktériumok csökkenése részben magyarázatot adhat az alacsony szisztémás gyulladásos állapotra és az időskori alultápláltságra.

Környezeti hatások

Az egyedek bélmikrobiótáit kifejezetten enterotípusoknak nevezett baktériumcsoportok jellemzik. Három enterotípust három domináns baktériumklaszter jellemez: Bacteroides (I. enterotípus), Prevotella (II. enterotípus) vagy Ruminococcus (III. enterotípus).

Mindegyik enterotípus más-más baktériumnemzetséget hordoz. Ez a három enterotípus nem csupán a baktériumok felsorolása; kifejezetten funkciók szerint is át vannak csoportosítva. Valójában az enterotípus több baktériumfaj funkcionális harmonikus társulása, nem pedig baktériumfajok szisztematikus együttműködése. Az enterotípus nem egyértelmű identitás, mint például a vércsoportok; az enterotípusok azonban jellemzik az egyedeket, felnőttkoruktól kezdve stabilak maradnak, és módosítva helyreállíthatók. Minden enterotípus sajátos baktériumcsoportjaival és megfelelő funkcionális jellemzőivel meghatározza a vastagbélben elérhető fermentálható szubsztrátumok energiatermelésének sajátos módját.

Valójában az I. enterotípusú baktériumklaszterek elsősorban szénhidrátokból nyernek energiát, főként glikolízis és pentóz-foszfát utakon, míg a II-es és III-as enterotípusú baktériumklaszterek képesek lebontani a bélnyálkahártya réteg mucin glikoproteinjét. Úgy tűnik, hogy az enterotípusokat alapvetően az étkezési szokások alapján határozzák meg. Az enterotípusok eredetének és funkcióinak megértése javíthatja a bélmikrobióta és az egészség közötti összefüggések ismeretét.

Míg egy egészséges egyén mikrobiomja viszonylag stabil, a bélmikrobiális dinamikát minden bizonnyal befolyásolhatják az életmód és a táplálkozási kulturális döntések.

Egy európai (nyugati étrenddel táplált) és Burkina Faso-i gyerekeken (kölesben/cirokban gazdag étrendet + nagyon kevés lipidet és állati fehérjét tartalmazó helyi zöldségeket feltételezve) végzett tanulmány kimutatta, hogy az afrikai gyermekek mikrobiotája figyelemreméltóan bővelkedik Prevotella-ban és Xylanibacter-ben. Ezenkívül a Shigella és Escherichia fajok kis mennyiségben voltak jelent.

Egy másik tanulmány a Hadza vadászó-gyűjtögető fajokat és az olasz bélmikrobiótát hasonlította össze. A törzs szintjén a Hadza bélmikrobióta nagyrészt Proteobaktériumokban és Spirochaetesben gazdag, amelyek rendkívül ritkák az olasz bélmikrobiótában, míg az Actinobacteriumok, amelyek az olasz bélmikrobióta fontos szubdomináns összetevője, szinte hiányoznak.

A Hadza bélmikrobióta nemzetség szintjén viszonylag gazdag Prevotella, Eubacterium, Oscillibacter, Butyricicoccus, Sporobacter, Succinivibrio és Treponema baktériumokban, és ennek megfelelően kimerült a Bifidobacteriumban, Bacteroidesben, Blautiában, Doreában, a nem osztályozott Faeccospiraceiában, és Rosecoburumban, Faecalio, osztályozatlan Erysipelotrichaceae fajokban. Ez a két tanulmány kimutatta, hogy az afrikai bélmikrobióta egyértelműen Prevotella enterotípussal rendelkezik (II. enterotípus); a kölesben/cirokban gazdag afrikai étrend + a nagyon kevés lipidet és állati fehérjét tartalmazó helyi zöldségek lehetővé teszik a mucin lebontását a Desulfovibrionaceae-vel szinergiában.

Az európai bélmikrobióta (nyugati étrend) főként Bacteroides (enterotípus I): a lipidekben és állati fehérjékben gazdag európai étrend lehetővé teszi az energiatermelést szénhidrátokból és fehérjékből fermentáció útján.

Összehasonlították a növényi alapú étrend mikrobiomát (magas rost- és alacsony zsír- és fehérjetartalmú) az állati eredetű étrend mikrobiomával (alacsony rosttartalom, magas zsír- és fehérjetartalom), valamint a mikrobiom megfelelő változásait mindkét étrendben, és bebizonyították, hogy az elmozdulás az állati táplálkozás felé irányul. Az állati alapú étrend növeli az epe-toleráns mikroorganizmusok (Alistipes, Bilophila és Bacteroides) mennyiségét, és csökkenti a Firmicutes mennyiségét, amelyek metabolizálják az étrendi növényi poliszacharidokat (Roseburia, Eubacterium rectale és Ruminococcus bromii). Ezenkívül a mikrobiális aktivitás a szénhidrát és a fehérje fermentációja között cserélődik, amikor az étrend típusa változik. Ez a változás csak egy nappal azután következett be, hogy az étrend elérte a disztális bélmikrobiótát. Kimutatták, hogy az étrend gyorsan és reprodukálhatóan megváltoztatja az emberi mikrobiótát.

Betegségek

Az IBS-ben szenvedő betegekből és egészséges kontrollokból származó széklet- és vastagbélnyálkahártya-biopsziás mintákon végzett vizsgálat szignifikáns csökkenést mutatott az aerob baktériumok, például a Lactobacillusfajok koncentrációjában az IBS-betegek székletmintáiban az egészséges kontrollokhoz képest.

Egy másik tanulmány kimutatta, hogy az IBS-betegek mikrobiális közösségei gazdagabbak Proteobaktériumokban és Firmicutes-ben, de csökkentek az Actinobacteriumokban és Bacteroidetesekben a kontrollokhoz képest.

Úgy tűnik, hogy a bélmikrobióta eltérései különböznek a colitis ulcerosa (UC) és a Crohn-betegség (CRD) esetében. Valójában a butiráttermelő Roseburia hominis és Faecalibacterium prausnitzii baktériumok csökkenését figyelték meg UC-s betegekben a kontrollokhoz képest, míg ennek ellenkezőjét figyelték meg a CRD-s betegeknél, akiknél a Faecalibacterium prausnitzii szint mellett emelkedett a Faecalibacterium prausnitzii is, valamint csökkent általános diverzitás.

Tanulmányok kimutatták, hogy a Bifidobacterium spp., Bifidobacterium longum, Clostridium histolyticum, C. lituseburense és Faecalibacterium prausnitzii csoport aránya kevésbé gyakori a kezeletlen cöliákiás betegekben (CD), mint az egészséges kontrollokban.

Valójában a CD-s betegekben az egészséges alanyokhoz képest csökkent a jótékony fajok (Lactobacillus és Bifidobacterium) száma, és nőtt a potenciálisan kórokozók (Bacteroides és E. coli) száma. A CD-s betegek nyálkahártya rétege nem stabilizálja a bél mikrobiotáját, és nem tudja megakadályozni a gazdaszervezetet a káros antigének és kórokozók inváziójában. Ez a diszbiózis csökken, de továbbra is fennállhat gluténmentes diéta után.

A vastag- és végbéldaganat (CRC) a daganatos halálozás harmadik leggyakoribb oka a világon. Strukturális fekális bakteriális szegregációt mutattak ki CRC-betegek és egészséges önkéntesek között. A CRC-s betegek bélmikrobiótája Bacteroides fragilis, Enterococcus, Escherichia/Shigella, Klebsiella, Streptococcus és Peptostreptococcus baktériumokban gazdagodott, és elszegényedett a Roseburia és más, a Lachnospiraceae családjába tartozó, butirátot termelő baktériumokban. Az egészséges önkéntesek bélmikrobiótája Bacteroides vulgatus és Bacteroides uniformis fajokban gazdagodott. Ezért a bélmikrobióta eltérései, mint például a butirát-termelők csökkenése és az opportunista kórokozók számának növekedése, a CRC-betegek bélmikrobiótájának fő szerkezeti egyensúlyhiányát jelentik.

A 2-es típusú cukorbetegségben szenvedő kínai betegek bélmikrobiótájának metagenom-szintű asszociációs vizsgálata kimutatta, hogy a 2-es típusú cukorbetegségben szenvedő betegeket a butirát-termelő baktériumok, például a Roseburia spp. csökkenése a különféle opportunista kórokozók (Clostridium spp., Bacteroides caccae) számának növekedése, valamint más szulfátredukciót biztosító mikrobiális funkciók (Desulfovibrionaceae spp.) feldúsulása jellemzi.

Az Alzheimer-kór (AD) egy krónikus, progresszív neurodegeneratív rendellenesség, amely a kogníció károsodásával és az amiloid-béta peptidek agyi felhalmozódásával jár. Kimutatták, hogy az Escherichia/Shigella mennyiségének növekedése és az E. rectale mennyiségének csökkenése valószínűleg egy perifériás gyulladásos állapothoz kapcsolódik kognitív károsodásban és agyi amiloidózisban szenvedő betegeknél. Összehasonlították az AD-ben diagnosztizált és nem diagnosztizált betegek bélmikrobióta összetételét, és alacsonyabb mikrobiális diverzitást mutattak ki, amely összetételében különbözik a kontroll korú és nem egyénektől. Az AD résztvevők mikrobiomjában a Firmicutes és a Bifidobaktériumok mennyiségének csökkenését és a Bacteroidetes abundanciájának növekedését figyelték meg.

A hepatikus encephalopathia (HE) a cirrhosis szövődménye, és a neuropszichiátriai rendellenességek spektrumaként definiálható májelégtelenségben szenvedő betegeknél. Összefüggésbe hozták a bél mikrobiota összetételét a kognícióval és a gyulladással HE-ben. A cirrhotikus betegek székletmikrobiótájában szignifikánsan magasabb volt az Enterobacteriaceae, Alcaligenaceae és Fusobacteriaceae, és alacsonyabb a Ruminococcaceae és Lachnospiraceae a kontrollokhoz képest. Ezen túlmenően a Veillonellaceae magasabb szintje megváltozott a HE-betegeknél, mint a HE-nélküli cirrhosisos betegeknél. A cirrhosisos csoportban az Alcaligenaceae és a Porphyromonadaceae pozitív korrelációt mutatott a kognitív károsodással. A Fusobacteriaceae, Veillonellaceae és Enterobacteriaceae pozitív, a Ruminococcaceae pedig negatív kapcsolatban volt a gyulladással. Így a cirrhosis, különösen, ha HE-vel szövődik, jelentős bélmikrobióta-elváltozásokkal jár az egészséges egyénekhez képest. Egyes baktériumcsaládok (Alcaligenaceae, Porphyromonadaceae és Enterobacteriaceae) erősen összefüggenek a HE-ben a kognícióval és a gyulladással.

Az autizmus spektrumzavarban (ASD) nem szenvedő gyermekek bélmikrobiótájához képest az ASD-vel élő gyermekek bélmikrobiótája kevésbé változatos, és alacsonyabb Bifidobacterium és Firmicutes, valamint magasabb Lactobacillus, Clostridium, Bacteroidetes, Desulfovibrio, Caloramator szinteket mutat .

Az élet során minél gazdagabb és változatosabb a mikrobióta, annál jobban ellenáll a külső fenyegetéseknek. Valójában a bélmikrobiom egy olyan változó ökoszisztémát képvisel, amelyet számos tényező – például a kiegyensúlyozatlan táplálkozás, a stressz, az antibiotikumok használata vagy a betegségek – komolyan próbára tesz. Valójában a gazdaszervezet-mikroba kapcsolat zavarai megzavarhatják az immunrendszer fejlődését, ami viszont betegségekhez vezethet. Noha a bélmikrobiom szerepe még nem teljesen ismert, a diszbiózis, intesztinális és extraintesztinális rendellenességek közötti szoros kapcsolat kimutatható. Ez az oka annak, hogy a diszbiózis az ilyen rendellenességek biomarkerének tekinthető, és hogy a bélmikrobiom egyensúlyának vizsgálata a betegségek megelőzésére és kezelésére szolgáló jövőbeni terápiák egyik prioritása.

Forrás:

What is the Healthy Gut Microbiota Composition? A Changing Ecosystem across Age, Environment, Diet, and Diseases - PMC (nih.gov)