În ecologie, un ecosistem se referă la o comunitate de ființe și la mediul lor (biotopul).
Părțile constitutive ale unui ecosistem se influențează unele pe altele, creând o rețea de transfer de energie și de
materie care susține și încurajează viața. Microbiota conține toate microorganismele (bacterii, Archaea, drojdii, ciuperci, etc.) din cadrul unui biotop.
Bacterii strict anaerobe sunt prezente în microbiota intestinală într-un număr mult mai mare decât orice alte specii (microbiota dominantă).
Există și o microbiotă subdominantă, alcătuită din de 10 până la de 1 000 de ori mai puține bacterii anaerobe facultative (de ex., Escherichia coli)
și o microbiotă „tranzitorie”, alcătuită, printre alte componente, din bacterii și drojdii din acidul lactic.
Microbiota intestinală umană este alcătuită din peste 1000 de specii de bacterii. Fiecare dintre noi este gazdă pentru peste 200,
iar fiecare individ își are propria sa microbiotă unică în ceea ce privește combinația de specii.
Suma totală a genelor din microorganismele noastre intestinale – cunoscute drept metagenom – are un potențial genetic de
100 de ori mai mare decât cel al genomului uman (ca urmare a biodiversității microbiotei). De aceea, nu este surprinzător
faptul că ele controlează întreaga gamă de funcții fiziologice și, uneori, patologice.
Microbiota intestinală formează o barieră de protecție, un rol intuit foarte de timpuriu din cauza frecvenței infecțiilor de
origine intestinală din timpul tratamentelor ce perturbă echilibrul microbiotei (de ex., infecția cu Clostridium difficile pe durata antibicoterapiei).
Funcțiile microbiotei intestinale
Metabolică
- De sinteză (acizi grași cu lanț scurt, gaz, vitaminele K, B9 etc.)
- Degradare (fermentare etc.)
- Transformare (de acizi biliari, hormoni, medicamente, substanțe cancerigene etc.)
Interacțiune cu celulele umane și modificare a expresiei genelor, ce determină modularea imunității, producerea de mucus,
regenerarea celulelor epiteliale, tranzitul intestinal etc., în funcție de celulele vizate.
Microbiota intestinală este un ecosistem echilibrat care se autoreglează constant.
Termenul de disbioză a fost introdus pentru a descrie dezechilibrele microbiotei, care sunt combătute prin rezistență și modifică procesele de rezistență.
Infecții virale, bacteriene și parazitare
Modificări bruște ale mediului sau ale dietei
Imunodeficiența
Anumite medicamente, în special antibiotice
Diverse boli
Prezența patogenilor în scaun nu este nici pe departe singura modificare apărută în microbiotă în timpul
diareei infecțioase. Indiferent care este agentul responsabil (bacterie, virus, parazit),
se observă o creștere a numărului de bacterii aerobe în scaun, însoțită de o reducere a numărului de bacterii strict anaerobe.
Mecanismele diareei în timpul și după tratamentul cu antibiotice și consecințele terapeutice
Fermentarea insuficientă luați în considerare reducerea consumului de lapte și de legume crude
Colita cu Clostridium difficile: încercați să o identificați, să o tratați și să evitați agenții antimotilitate
Colita cu Klebsiella oxytoca (rezolvată deseori spontan, după oprirea antibioticului care a generat-o)
Nu subestimați rolul (rar) al bacteriilor Candida albicans sau Staphylococcus aureus.
Diareea apare frecvent în timpul ori după tratamentul cu antibiotic. Au fost descoperite câteva mecanisme care explică de ce perturbările microbiotei pot produce
diaree și, pe de altă parte, cum poate fi prevenită această afecțiune prin conservarea microbiotei.
Antibioticele pot provoca diaree și prin perturbarea funcției de barieră ce previne implantarea și multiplicarea bacteriilor agresive din colon.
Sindromul intestinului iritabil (SII) este o afecțiune comună, în special în rândul femeilor.
S-a demonstrat că această tulburare este legată de probleme de motilitate gastrointestinală,
precum și de sensibilitate viscerală (nu periferică), iar mai de curând... de microbiota intestinală.
Argumente în sprijinul rolului microbiotei
în patogeneza sindromului de intestin iritabil
În 15% dintre cazuri, SII apare după o perturbare a mediului (infecţie intestinală sau terapie cu antibiotice).
La om, anumite forme de SII sunt asociate cu o suprainfecţie bacteriană în intestinul subţire.
În timpul SII au fost observate anormalităţi calitative şi cantitative în microbiota din fecale şi din mucoasă.
Microbiota modulează fermentaţia, motilitatea gastrointestinală, sensibilitatea digestivă şi anumite componente ale funcţiei creierului (conexiunea intestin–creier).
Modificările microbiotei (datorate antibioticelor, probioticelor, prebioticelor şi transplantului de microbiom) modulează SII in cadrul modelelor animale.
Studii clinice controlate au demonstrat eficacitatea clinică a anumitor probiotice (şi de curând a unor antibiotice) în cazurile de SII la om.
În prezent este cunoscut că boala Crohn și colita ulcerativă sunt provocate fie integral,
fie parțial de reacțiile imune și inflamatorii neadecvate ale microbiotei intestinale.
Numeroase publicații au identificat în mod constant, în timpul celor două boli, un dezechilibru în microbiota din fecale și din mucoasă.
Argumente în sprijinul rolului microbiotei
în boala inflamatorie intestinală (BII)
Leziunile BII sunt cele mai obișnuite în zonele cu cea mai mare abundență de bacterii.
Absența colitei la animalele care nu au germeni.
Pierderea toleranței la bacteriile endogene.
Circulația anticorpilor antimicrobieni.
Receptorii celulelor epiteliale și imune pentru semnale microbiene.
Polimorfismul anumitor receptori (NOD2, TLR4), asociat cu un risc sporit de BII.
Expresia perturbată a defensinei asociată cu BII.
Disbioza reproductibilă identificată în mai multe studii, cu o microbiotă instabilă, reducere a biodiversității grupului Firmicutes (Faecalibacterium prausnitzii) și creștere a anumitor patovari.
Faecalibacterium prausnitzii și supernatantul culturii lui celulare scad activitatea colitei la modelele animale.
Colonizarea bacteriană cronică a întregului intestin subțire sau a unei parți a acestuia (denumită deseori „suprapopulare”)
este o situație patologică. Nivelurile anormal de ridicate ale microorganismelor în intestinul subțire – în general, microorganismele
din colon – duc la diaree, disconfort abdominal, gaze în exces și, uneori, durere abdominală și malabsorbție.
Lipsa fluxului fecal în aval de o ileostomă (sau o colostomă) poate duce la apariția unor leziuni inflamatorii ce indică prezența unei colite de „diversiune”.
Dacă stoma s-a creat din cauza BII, ar putea fi dificilă o diferențiere a colitei de diversiune de o recurență a BII.
Descoperirea, de către Jeffrey Gordon și echipa sa, a faptului că microbiota intestinală joacă un rol
în depunerea de grăsimi și în obezitate a constituit un real progres în înțelegerea fiziologiei.
Experimentele lui J. Gordon
Șoarecii axenici (adică fără microbiotă) mănâncă mai mult, dar acumulează mai puține grăsimi decât cei convenționali.
Spre deosebire de șoarecii convenționali, cei axenici nu iau în greutate când li se administrează diete vestice.
Când naturii i se permite să-și urmeze cursul, iar șoarecii axenici sunt colonizați cu bacterii, animalele iau în greutate și se îngrașă.
Prin transplantarea microbiotei cecale a șoarecilor obezi la cei axenici se ajunge la extragerea unei cantități sporite de energie din
alimente și la o creștere ponderală mai accentuată decât permite microbiota șoarecilor slabi.
Microbiota induce expresia proteinelor responsabile pentru obținerea de energie.
Cercetătorii au identificat asocieri între anumite anomalii ale microbiotei (disbioza) şi diabetul de tip 1 și 2.
Sunt detectate tot mai multe efecte directe și indirecte exercitate de microbiotă și de unii dintre produșii ei metabolici
asupra proceselor biologice care modulează riscul de diabet.
Argumente care sugerează că microbiota are un rol în anumite forme de diabet
Imunomodularea determinată fie de microbiotă, fie de probiotice influențează diabetul de tip 1 indus experimental.
Există suspiciunea că sunt implicate endotoxinele circulante din intestin (lipopolizaharide – LPS) și inflamația neglijabilă pe care o produc.
Nutrienții (în special grăsimile și fructoza) influențează acești parametri.
Microbiota este sursa lipopolizaharidelor.
Ea modulează secreția intestinală de peptide YY, peptide-1 glucagon-like și peptide-2 glucagon-like.
Ultimele descoperiri despre efectele microbiotei asupra expresiei enterocitelor și a genelor hepatice au determinat cercetătorii să
investigheze și să demonstreze rolul microbiotei într-o varietate de procese care controlează sindromul metabolic: obținerea energiei
din caloriile ingerate, integritatea barierei epiteliale, declanșarea microinflamației în intestin, mișcarea lipopolizaharidelor
în circulația portală și rezistența la insulină.
Lăsând la o parte speculațiile, există foarte puține dovezi ce susțin rolul microbiotei în alergiile adulților,
dar i se cunoaște implicarea în alergiile ce apar la copii.
Perioada neonatală și copilăria timpurie sunt perioadele ideale pentru a educa sistemul imunitar
(obținerea unui echilibru între toleranță și reactivitate).
Creșterea pronunțată a numărului de alergii (în special eczeme și astm) observate,
în ultimele decenii, în țările industrializate a generat „ipoteza igienei”, urmată de „ipoteza microbiotei”.
Argumente ce susțin rolul microbiotei în apariția
alergiilor la copii
Microorganismele sunt implicate în modularea sistemului imun al animalelor tinere.
Există o corelație epidemiologică între riscul mare de astm/alergii și creșterea utilizării antibioticelor.
La sugarii cu alergii este observată disbioza fecală.
Probioticele orale administrate în perioada neonatală pot preveni eczema atopică (mai multe studii clinice randomizate, controlate).
S-a susținut faptul că microbiota este implicată în anumite forme de inflamație gastrointestinală cronică și în cancer (încurajat de inflamație).
Un ecosistem poate fi influențat fie prin modificarea biotopului (schimbări climatice), fie prin îndepărtarea
ori adăugarea de microorganisme vii (ce modifică echilibrul relativ).
Microbiota intestinală poate fi modificată semnificativ prin:
Administrarea unor antibiotice
Îndepărtarea substanțelor obișnuite (post, hrănire artificială)
Adăugarea unor substraturi (de ex., prebiotice)
Adăugarea unor noi microorganisme:
- dăunătoare (patogeni)
- benefice (probiotice).
Prebiotice
Prebioticele sunt (prin definiție) substrat (cel mai adesea glucide) care nu sunt digerate de intestinul
subțire și pot modifica ecosistemul colonului, în special pentru că sunt fermentate de un număr limitat de microorganisme ce trăiesc în colon.
Unele au un efect “bifidogenic”, ceea ce înseamnă o creștere a numărului de bifidobacterii în scaun.
Cele mai intens studiate sunt fructo-oligozaharidele, insulina și galacto-oligozaharidele.
Microorganismele probiotice pot să fie adăugate în alimentație sau administrate ca suplimente alimentare oamenilor sănătoși pentru a le amplifica starea generală de bine.
Probioticele sunt utilizate ca ingrediente active în produse medicinale autorizate, ale căror efecte clinice au fost
demonstrate în studii clinice și care sunt folosite pentru prevenirea sau tratarea bolilor.
Pentru a defini probioticul sunt folosite două criterii esențiale
Natura microorganismului (sau tulpina): efectele dovedite ale unui microorganism nu pot fi extrapolate
la alte microorganisme, pentru că sunt „tulpino-dependente”.
Procesele de fabricație și de depozitare: în funcție de metoda de producție și de tipul ambalajului,
aceeași tulpină de probiotic poate avea sau nu efecte terapeutice. Este esențial să se rețină vitalitatea microorganismelor
în fiecare etapă de producție, cu ajutorul unor procedee industriale de înaltă calitate.
Prin funcții fiziologice și farmacologice similare celor din microbiota echilibrată, probioticele ajută la:
Refacerea microbiotei în timpul unui episod de disbioză și ulterior
Prevenirea anumitor situații clinice ale disbiozei.
Dezvoltarea extraordinară a instrumentelor moleculare a condus la evoluția rapidă a înțelegerii posibilităților și mecanismelor de
acțiune ale microorganismelor (ce ne-au permis cunoașterea genomului) și microbiotei ca întreg în cazul unui anume subiect.
