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Che cos'è un microbioma e perché saperlo

Una persona si confronta costantemente con i batteri. Sono ovunque: intorno a noi, su di noi, dentro di noi. Dopo molti anni di ricerca scientifica, l'umanità ha imparato bene il rapporto tra batteri e malattie. E devo dire che, per paura della salute a contatto con molti microbi, ci sono ragioni. Peste, reumatismi, pertosse, antrace, malattia di Lyme e molte altre malattie pericolose iniziano a causa dell'ingresso di batteri. Cioè, una persona ha molte ragioni per percepire i batteri come i peggiori nemici. Ma negli ultimi decenni, gli scienziati hanno cambiato la loro visione dei microrganismi. Si scopre che non tutti sono pericolosi e non tutti dovrebbero essere evitati.

Microbioma: cos'è

I microbiomi sono una comunità di microrganismi, come batteri, archaea, funghi e virus che vivono in un particolare ecosistema o organismo.

I microrganismi sono ovunque, incluso il corpo umano, il suolo, i depositi di terra, il mare, l'acqua dolce, l'atmosfera. Gli scienziati li trovano anche in condizioni estreme, ad esempio in prese d'aria idrotermali e laghi subglaciali.

A proposito, al posto del termine "microbioma" viene spesso usata la parola "microbiota". Di norma, entrambi i termini sono usati in modo intercambiabile, anche se gli esperti affermano che esiste una differenza definita nel significato delle parole. Il microbiota è una comunità dinamica di trilioni di microbi che vivono in armonia con le cellule umane. Ma il microbioma è il nome collettivo dei geni che vivono all'interno di questi microbi. A proposito, il numero di geni di tutti i microbi che vivono nel microbioma di una persona è circa 150 volte il numero di geni nel genoma umano.

Tutti i microbiomi hanno diverse caratteristiche in comune. I loro "abitanti" sono sempre molto numerosi e diversi, sebbene la loro composizione qualitativa sia sempre diversa. Il microbioma è una comunità molto dinamica che può cambiare in base a vari fattori, siano essi i cambiamenti climatici, se parliamo dei gruppi che abitano il pianeta o cambiamenti della dieta, se parliamo del microbioma umano. Ma in ogni caso, il microbioma è sempre strettamente connesso con il suo proprietario.

Habitat del microbioma

Microbioma degli oceani

Gli oceani coprono quasi il 70% del nostro pianeta, ma gli scienziati stanno solo iniziando a scoprire i microrganismi che abitano le acque della Terra. Questi piccoli abitanti delle acque sono i "mattoni" per le più grandi forme di vita sul pianeta, producono quasi la metà dell'ossigeno che respiriamo, trattano circa la stessa percentuale di anidride carbonica e rimuovono più della metà del metano negli oceani del mondo.

Microbioma terrestre

Il suolo e i depositi di terra contengono un numero enorme di comunità microbiche. Secondo stime approssimative, ogni grammo di terreno contiene circa 40 mila specie di microscopici abitanti. Sono necessari per mantenere centinaia di processi, senza i quali nessuna pianta può crescere su tale terreno. Inoltre, il microbioma della terra è responsabile della scissione degli inquinanti, nonché del ciclo dell'azoto e del carbonio.

Microbioma atmosferico

È anche difficile fare ricerche. Finora, gli scienziati sanno che i microbi nell'atmosfera sono ovunque. Il loro set può variare da luogo a luogo, oltre che nel tempo. I microbi si muovono liberamente attraverso l'atmosfera intorno al globo, aggrappandosi alle particelle di polvere. Il microbioma atmosferico può influenzare la diffusione di malattie infettive, la salute generale delle persone, l'agricoltura, le nuvole e le precipitazioni.

Microbioma umano

Un microbioma umano è una raccolta di trilioni di microbi che vivono sul corpo e all'interno delle persone. È costituito da circa un migliaio di specie di batteri che vivono sulla pelle umana, nella bocca, nell'intestino e nella vagina.

Questi microbi e i loro geni, infatti, ci rendono un tale superorganismo costituito da una simbiosi di cellule e microbi umani. Gli scienziati suggeriscono che il microbioma di una persona può essere costituito da circa 8 milioni di geni aggiuntivi (per confronto, ci sono circa 20-25 mila geni nel nostro stesso genoma).

In diverse parti del corpo, le colonie di microbi sono molto diverse l'una dall'altra. Le differenze tra i microbiomi dell'intestino e la cavità orale sono paragonabili alla differenza nelle colonie di batteri presenti sul suolo e negli oceani.

La particolarità del microbioma è che è unico sul corpo di ogni persona. Gli scienziati non possono ancora spiegare esattamente come viene creata la diversità microbica. Presumibilmente, la formazione del microbioma è influenzata da fattori come le abitudini alimentari, l'ambiente, i fattori genetici e l'effetto dei microbi su una persona in tenera età.

Ma c'è un punto interessante. Gli scienziati non possono ancora spiegare perché questo accada, ma per le persone con gravi malattie croniche, come il diabete, la diversità del microbioma è semplificata. Inoltre, si osserva una diminuzione della diversità dei microbi negli esseri umani con disfunzione intestinale, nelle malattie autoimmuni, nell'obesità, nelle malattie cardiache e negli anziani.

Quanti microbi ci sono

Già agli inizi degli anni '70, era abbastanza difficile per uno scienziato determinare il numero di microbi che popolano i nostri organismi. A quei tempi, i dati variavano da centinaia di miliardi a centinaia di miliardi di miliardi. Nel 2016, gli scienziati hanno condotto un'analisi e si è scoperto che il corpo di una persona adulta media è di 39 trilioni di cellule microbiche e 30 trilioni di cellule umane effettive. Inoltre, queste cifre possono variare a seconda del peso, dell'altezza, dell'età e del sesso della persona. Ma in ogni caso, il peso di tutti i microbi può variare dall'1 al 3 percento del peso totale del corpo umano, e questo va da circa 900 ga 2,7 kg - quasi quanto pesa il cervello.

Dove cercare un microbioma su una persona

I microbi vivono sul corpo umano ovunque. Sebbene ci siano aree in cui la loro concentrazione è più elevata. La stragrande maggioranza dei germi si trova nel tratto gastrointestinale umano. In precedenza, erano chiamati microflora intestinale, ora - microbiota intestinale. Qui vivono fino a mille specie di microrganismi. I microbiomi intestinali di persone diverse possono contenere tipi simili di microbi, ma nella maggior parte dei casi differiranno nel loro sforzo. Oltre all'intestino, le altre aree più studiate del microbioma sono la bocca, la cavità nasale, gli occhi, i polmoni, la pelle e la vagina.

Come si forma il microbioma umano

Una persona inizia a raccogliere microbi in e su se stessa dal momento della nascita. I bambini vengono prima esposti al microbiota nel canale del parto. E questi microbi aiutano quindi il bambino a formare il proprio microbiota intestinale. A proposito, nei neonati nati con taglio cesareo, la microflora intestinale si presenta molto peggio. Solo dopo 6 mesi su questi indicatori, raggiungono i bambini nati in modo naturale.

Inoltre, sebbene questa teoria non sia ancora stata dimostrata, alcuni scienziati ritengono che una persona sia esposta al primo effetto microbico anche nell'utero. In tal caso, anche la teoria della sterilità dell'ambiente dell'utero femminile verrà distrutta. Nel 2013, alcuni scienziati della School of Medicine dell'Università di Washington hanno esaminato la placenta prelevata da 195 donne. Si è scoperto che un terzo della placenta contiene batteri che assomigliano alla microflora della cavità orale. Inoltre, gli scienziati hanno scoperto che i microbi sono contenuti nel liquido amniotico. In un altro studio, è emerso che quasi il 30% dei bambini riceve i batteri necessari per la formazione del microbioma intestinale, insieme al latte materno della madre.

Il processo di formazione del microbioma continua durante i primi 3 anni di vita di una persona. Durante questo periodo, la composizione del microbioma cambia spesso, ma all'età di 3 anni si forma un microbioma maturo di una determinata persona. A questo punto, diventa abbastanza stabile, anche se non statico. Cioè, la composizione della comunità microbica per tutta la vita rimane piuttosto plastica e variabile. Come si formi il microbioma in ciascun caso specifico non è completamente chiaro per i ricercatori. Ma gli esperti suggeriscono che questo processo dipende da molti fattori, come abitudini alimentari, habitat, età, razza, genere, cambiamenti ormonali e persino farmaci.

Ad esempio, è stato dimostrato che durante la pubertà si verificano cambiamenti nel microbioma cutaneo. Nelle donne, la composizione e la struttura del microbioma vaginale cambiano almeno tre volte: durante la gravidanza, dopo il parto e durante la menopausa.

Devo dire che i microbi non ci colonizzano casualmente. Un microbioma umano è costituito da alcuni tipi di microrganismi che si completano a vicenda e persino con il loro ospite, svolgendo importanti funzioni per mantenere la vitalità umana.

Prendi ad esempio i batteri intestinali. Alcuni di loro sono responsabili della sintesi di vitamine ed enzimi. Altri sono necessari per una corretta digestione, e altri ancora sono responsabili del rafforzamento del sistema immunitario. E alcuni possono influenzare l'attività del cervello.

È interessante notare che il microbioma umano può essere contenuto anche al di fuori del corpo. I nostri microbi possono rimanere su qualsiasi superficie con cui veniamo in contatto e persino essere nell'ambiente. Una persona deve solo andare nella stanza per gettare in aria parte dei propri germi. Gli esperti chiamano questo fenomeno una nuvola microbica.

Ruolo nel corpo

Gli scienziati hanno studiato i microbiomi per quasi 20 anni prima di giungere alla conclusione che questa simbiosi di microbi svolge un ruolo importante per il corpo umano. È importante per:

  • migliorare l'immunità;
  • prevenzione delle infezioni;
  • mantenere la funzionalità dell'apparato digerente;
  • mantenere l'equilibrio ormonale;
  • corretto lavoro del cervello.

Lo stato del microbioma può persino determinare lo sviluppo di quali malattie è soggetta a una persona. Nel 2018, sulla rivista britannica Nature, che è la pubblicazione scientifica più influente nel campo della biologia e della medicina, sono stati pubblicati i risultati di uno studio su larga scala sul microbioma. Gli scienziati, dopo aver analizzato il microbioma di oltre 1000 persone sane, hanno rivelato una stretta relazione tra la comunità microbica e i cambiamenti di colesterolo, peso corporeo, glicemia e alcuni altri parametri. Gli esperti che hanno condotto lo studio sono giunti alla conclusione che, utilizzando i dati genetici e il profilo di un microbioma umano, è molto più facile determinare la sua tendenza a determinate violazioni rispetto al caso di utilizzare esclusivamente materiale genetico.

Molte persone probabilmente sanno che la vitamina B12 è una di quelle sostanze che è sintetizzata nell'intestino tenue. Ma dopo aver studiato le funzioni del microbioma nel corpo, gli scienziati sono giunti alla conclusione che, tuttavia, questa sostanza con una molecola piuttosto complessa non è prodotta dal corpo umano stesso, ma dai microrganismi contenuti nell'intestino.

La relazione tra microbiomi e salute

Più scienziati conoscono il microbioma, più prove si ottengono che uno squilibrio nella comunità microbica può essere sia una causa di malattia che una causa di recupero.

Esistono stretti legami tra i microbiomi intestinali e l'insorgenza di malattie come diabete di tipo 2, obesità, artrite reumatoide, cirrosi, malattie infiammatorie intestinali e sindrome metabolica. Inoltre, gli scienziati suggeriscono una relazione tra il microbioma intestinale e la propensione umana all'ansia, alla depressione e all'autismo.

Digestione e nutrizione

Il microbiota è un fattore chiave che influenza la digestione. Senza microflora intestinale, molti prodotti popolari che una persona usa sarebbero immangiabili per lui. Ad esempio, la stessa fibra contenuta in verdure, frutta e noci, senza il microbioma intestinale, il corpo non potrebbe assimilarsi.

Il tratto gastrointestinale umano affronta bene la rottura dei monosaccaridi (glucosio) e dei disaccaridi (lattosio). Ma è molto più difficile digerire molecole complesse e polisaccaridi, che sono proteine, grassi, amido e altri carboidrati complessi ottenuti da verdure e carne. Ed è qui che i microbi intestinali vengono in soccorso. Si nutrono delle molecole di questi prodotti, per fermentazione, li scompongono in metaboliti, che il corpo è già in grado di assimilare e utilizzare nei propri bisogni.

Per molti anni l'umanità è stata convinta che il peso corporeo è determinato esclusivamente da quanto una persona mangia. Ma recentemente, gli scienziati hanno fatto una scoperta rivoluzionaria. Gli esperti, tuttavia, hanno condotto solo su topi, ma il risultato è ancora impressionante. Si è scoperto che la tendenza alla corpulenza è influenzata dai microbi che vivono nei nostri corpi. Gli scienziati hanno trapiantato un microbiota dall'intestino di una persona magra e obesa ad animali da esperimento. Di conseguenza, i topi che hanno ottenuto i germi da una persona più ben nutrita hanno guadagnato peso extra. Se questo schema funziona con il corpo umano, gli scienziati devono ancora studiare. Ma se è così, allora il microbiota può essere una cura per l'obesità.

Immunità e infiammazione

Gli esperti affermano che l'equilibrio dei microbi intestinali dipende in gran parte dall'equilibrio del sistema immunitario. L'intestino umano contiene più cellule immunitarie rispetto a qualsiasi altra parte del corpo. Cioè, il microbiota intestinale e le cellule dell'immunità sono in costante contatto. Se questa relazione si interrompe, esiste il rischio di sviluppare malattie complesse, tra cui allergie, obesità, diabete, depressione e persino cancro.

Per confermare la loro teoria, gli scienziati hanno usato nuovamente i topi. Gli esperti del laboratorio hanno allevato animali il cui intestino era completamente privo di microflora. Sono stati molto dolorosi, hanno sviluppato sintomi di polmonite, asma e malattia infiammatoria intestinale. Quindi gli scienziati hanno trasformato i microbi di animali sani in topi sterili e sono rapidamente andati in via di guarigione. Ma la condizione è migliorata solo negli animali più piccoli (all'età di 1-2 settimane), il "trapianto" del microbiota non ha aiutato il più adulto. I risultati dell'esperimento sono stati considerati dagli scienziati come un'altra conferma dell'importanza del microbioma per la sopravvivenza dei bambini e il rafforzamento della loro immunità.

Inoltre, gli studi hanno dimostrato che la violazione del microbioma intestinale aumenta il rischio di malattie infiammatorie, tra cui la malattia di Crohn e la celiachia, e rende anche una persona più incline alle allergie.

Cervello e sistema nervoso

Esiste una stretta relazione tra il tratto gastrointestinale e il sistema nervoso centrale. Questa connessione si basa sul nervo vago, che invia segnali dall'intestino al cervello e viceversa. Ma il microbioma intestinale è in grado di produrre una varietà di neurotrasmettitori, tra cui la serotonina e il GABA, che influenzano l'umore, l'appetito e il pensiero e possono anche attivare il nervo vago.

In uno studio, gli scienziati hanno scoperto che i topi che avevano un ceppo di batteri intestinali introdotto da Lactobacillus rhamnosus avevano meno ansia in situazioni stressanti e producevano meno ormone dello stress rispetto agli animali che non ricevevano il batterio. Quindi gli scienziati hanno continuato l'esperimento e hanno tagliato il nervo vago negli animali, disturbando così la relazione tra cervello e intestino. Successivamente, le differenze nel comportamento dei topi sono scomparse, indipendentemente dallo stato del loro microbioma intestinale.

Altri studi sui topi hanno anche confermato la relazione tra microbi intestinali e depressione, morbo di Parkinson, autismo e disturbi dell'umore. È anche interessante notare che, secondo le osservazioni degli specialisti, quasi il 70% dei bambini e degli adolescenti affetti da autismo ha problemi con il lavoro del tratto gastrointestinale, che può anche essere una prova della relazione tra il microbioma e il lavoro del cervello.

Chi vive in noi

Questa tabella fornisce un elenco dei batteri più studiati (genere e specie) che popolano gli organismi umani.

Batteri umani
Genere di batteritipiDove vivePrincipali funzioni
BacteroidetesB. acidifaciens

B. eggerthii

B. fragilis

B. helcogenes

B. intestinalis

B. thetaiotaomicron

intestiniSviluppa metaboliti che prevengono l'infiammazione.
BifidobacteriumB. crudilactis

B. denticollis

B. gallicum

B. gallinarum

B. hapali

B. indicum

B. pullorum

B. reuteri

Intestino, cavità orale, vaginaSvolge una serie di funzioni utili per il corpo, compreso il servizio per la prevenzione e il trattamento della colite ulcerosa
LactobacillusL. rhamnosus

L. casei

L. fermentum

L. gasseri

L. plantarum

L. acidophilus e L. ultunensis

Bocca, intestino, vaginaPrevenzione e trattamento della diarrea e di altri disturbi digestivi
PrevotellaP. copri

P. dentalis

P. maculosa

P. marshii

P. oralis

P. oris

P. saliva

boccaRegola i processi metabolici
PseudomonasP. aeruginosa

P. maltophilia

P. aeruginosa

P. fluorescens

P. putida

P. cepacia

P. stutzeri

Pelle, gola, bocca, intestino, uretra, vaginaProvoca eruzioni cutanee e infezioni della pelle.
streptococcoS. mitis

S. salivarius

S. mutans

S. polmonite

S. pyogenes

Pelle, occhi, naso, gola, bocca, intestino, vaginaProvoca varie malattie, tra cui polmonite, faringite, lesioni cutanee, sepsi

Lo studio dei microbiomi è una tendenza relativamente nuova nella scienza. Anche se va notato che lo scienziato russo Ilya Mechnikov, nel 1908, suggerì che la salute potesse essere migliorata e che l'invecchiamento del corpo sarebbe rallentato se la microflora intestinale fosse corretta con l'aiuto di batteri benefici trovati nei prodotti lattiero-caseari fermentati. I ricercatori devono ancora imparare molto sul microbiota. Ma c'è già una comprensione che i microbi non sono sempre male e pericolo.

Autore dell'articolo:
Izvozchikova Nina Vladislavovna

specialità: specialista in malattie infettive, gastroenterologo, pneumologo.

Esperienza complessiva: 35 anni.

Istruzione: 1975-1982, 1MMI, San Gig, alta qualifica, dottore in malattie infettive.

laurea scientifica: dottore della massima categoria, dottorato di ricerca.

Formazione avanzata:

  1. Malattie infettive
  2. Malattie parassitarie
  3. Condizioni di emergenza.
  4. HIV.
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