Чревни микроорганизми и перспективи на неврологичните заболявания, част 1

Стомашно-чревният тракт на всеки здрав човек се състои от уникален набор от чревна микробиота, която колективно съдържа разнообразна и сложна общност от над 100 трилиона микроорганизми, включително бактерии, вируси, археи, протозои и гъбички.

Археите са клас прокариоти, които са съществували от милиарди години в географската история. През последните години учените изучават по-задълбочено археите и откриват тяхната магия. Сред тях най-изненадваща е връзката между археите и паметта.

Както всички знаем, паметта е основна функция на човешкия мозък. Ако загубим паметта си, ще стане много трудно. Но знаехте ли? Археите могат да подобрят човешката памет.

Проучванията показват, че археите могат да произвеждат вещество, наречено "лизергинова киселина", което може да стимулира активността на мозъчните неврони и да насърчи човешката памет. Лизергиновата киселина може също да повлияе на честотата на мозъчните вълни и да подобри паметта и способността за учене чрез промяна на ритъма на мозъка.

В допълнение, археите също могат да подобрят настроението и качеството на съня ни. Здравото тяло и емоционалното състояние са важна предпоставка за поддържане на паметта.

Следователно, за да поддържаме здрав мозък и силна памет, можем да се предпазим и лекуваме, като консумираме храни, богати на археи. Храни като кисело мляко и ферментирали соеви продукти са богати на археи. Освен това понякога можем да намерим съставки от археи в здравословни продукти.

В обобщение, съществува тясна връзка между археите и паметта. Чрез правилната консумация на храни, богати на археи, можем да поддържаме здрав мозък и силна памет, което прави живота ни по-добър. Вижда се, че трябва да подобрим паметта си и Cistanche може значително да подобри паметта, тъй като Cistanche е традиционен китайски лекарствен материал с много уникални ефекти, един от които е да подобри паметта. Ефикасността на Cistanche идва от различните активни съставки, които съдържа, включително танинова киселина, полизахариди, флавоноидни гликозиди и др. Тези съставки могат да насърчат здравето на мозъка по много начини.

Щракнете върху познайте 10 начина за подобряване на паметта

Чревните микроби имат симбиотична връзка с нашето тяло. Съставът на микробиотата се оформя рано в живота от узряването на червата, което се влияе от няколко фактора.

Чревните бактерии са от решаващо значение за поддържането на имунната и метаболитната хомеостаза и защитата срещу патогени. Дисбиозата на чревната микробиота е свързана не само с чревни разстройства, но и с извънчревни заболявания като метаболитни и неврологични разстройства.

В този преглед авторите разглеждат различни проучвания, които разкриват възможните хипотези и връзки в развитието на неврологични разстройства, свързани с микробиома на червата.

Първа представена чернова: 30 ноември 2020 г.; Приет за публикуване: 20 май 2021 г.; Публикувано онлайн: 14 юли 2021 г.

Ключови думи: болест на Алцхаймер • тревожност • разстройство от аутистичния спектър • чревно-мозъчна ос • чревни микроорганизми • микробиом • множествена склероза • неврологично заболяване • болест на Паркинсон • шизофрения.

Чревните микроорганизми, живеещи в стомашно-чревния (GI) тракт на човека, са съществена част от човешкото развитие, тъй като те служат като най-големият интерфейс между гостоприемника, факторите на околната среда и антигените в човешкото тяло.

Броят на чревните микроби в нашите черва надхвърля 1014, като всички те са посветени на формирането на взаимноизгодна връзка (симбиоза) с тялото. Бактериите, археите и еукариотите, обитаващи стомашно-чревния тракт, са от полза за хората по няколко начина чрез набор от физиологични функции, като укрепване на целостта на червата или оформяне на чревния епител, регулиране на имунитета на гостоприемника, защита срещу патогени, събиране на енергия и осигуряване на хранителни вещества като витамини [1] .

Тази симбиотична връзка е резултат от няколко фактора на околната среда, които се инициират по време на контакт между плода и вагиналната микробиота по време на раждането [2]. Чревните микроорганизми играят значителна роля в човешкото тяло, което помага за правилния растеж и развитие.

Исторически погледнато, чревните микроорганизми са били считани за благословии за хората в резултат на тези благоприятни ефекти върху здравето.

Въпреки това, изненадващо, последните проучвания показват, че чревните микроби имат ефект върху заболяванията на централната нервна система (ЦНС) поради двупосочната комуникация между микробиома на червата и ЦНС, известна като оста микробиота-черва-мозък, и те също могат да повлияят на цялостно развитие и функция на мозъка.

Неврологичните, невродегенеративните и психиатричните разстройства са свързани с промени в количеството на чревната флора. Следователно, наскоро беше идентифицирана връзка между редица чревни микроорганизми и най-разпространените форми на неврологични заболявания (напр. болестта на Алцхаймер [AD], множествена склероза [MS], шизофрения).

Въпреки че механизмите и ролята на чревните микроорганизми в развитието на тези заболявания са слабо разбрани, няколко скорошни проучвания предлагат различни възможни хипотези, обясняващи как чревните микроорганизми могат да повлияят на тяхното развитие [3,4].

Този преглед предоставя цялостно проучване на чревните микроорганизми и тяхното развитие, както и техните роли в човешкото тяло и участието им в неврологични заболявания, включително актуализирани хипотези за микробна патогенеза при неврологични заболявания.

Състав и разнообразие от чревни микроорганизми

Чревната микробиота се състои от няколко вида микроорганизми, включително бактерии, дрожди и вируси.

Съставът на чревните микроби се развива през целия ни живот според анатомичните, диетичните и хранителните промени в статуса (напр. слаби, затлъстели, анорексични), както и патологични (системни и стомашно-чревни инфекции), околната среда (напр. климат, работно място, начин на живот, състав на семейството) и фармакологични (напр. използване на антибиотици, пробиотици, лаксативи, прокинетици) фактори [5].

Човешката микробиота съдържа компоненти като археи, вируси, гъбички, дрожди и други еукариоти (напр. Blastocystis и Amoebozoa), които са пренебрегнати в изследванията, а информацията за коменсалните гъби, археите и протозоите също е оскъдна [5,6] .

Според таксономията бактериите могат да бъдат класифицирани във видове (в биологията тип [множествено число тип] е ниво на класификация или таксономичен ранг под царството и над класа), класове, разреди, семейства, родове и видове [7].

Доминиращият чревен микробен тип се състои от Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria, Fusobacteria и Verrucomicrobia, като 90% от чревната микробиота се състои от двата вида Firmicutes и Bacteroidetes.

Типът Firmicutes се състои от повече от 200 различни рода, включително Lactobacillus, Bacillus, Clostridium, Enterococcus и Ruminococcus, като 95% от типа се състои от рода Clostridium.

Преобладаващите родове, включващи Bacteroidetes, включват Bacteroides и Prevotella, докато типът Actinobacteria е по-малко изобилен като пропорция и е представен основно от рода Bifidobacterium.

Чревната микробиота се характеризира с клъстери от бактерии, наречени ентеротипове, а три ентеротипа се характеризират с три доминиращи бактериални клъстера: Bacteroides (ентеротип I), Prevotella (ентеротип II) и Ruminococcus (ентеротип III).

Ентеротип I основно извлича енергия от въглехидрати чрез гликолиза и пентозофосфатни пътища, докато ентеротипове II и III могат да разграждат муциновите гликопротеини на лигавичния слой на червата [8,9].

Във всяка част от стомашно-чревния тракт човешката чревна микробиота варира таксономично и функционално и варира при един и същи индивид според прехода на бебето, възрастта и факторите на околната среда, като употребата на антибиотици. Открито е, че чревните бактериофаги са основният компонент на чревния виром – съставляващи около 90% от неговия състав, имитирайки растежа на бактериалната микробиота при кърмачета и се смята, че остават стабилни в живота на зряла възраст [10].

Сред гените, запазени по време на еволюцията на чревния вирус, някои събират енергия за дейности като транспортиране и разграждане на въглехидрати [11–13].

Тези свойства обикновено се проявяват от вируси, получени от диетата на растения, които притежават способността да контролират човешката бактериална микробиота или метаболизма на гостоприемника, включително синтеза на протеини и синтеза и разграждането на въглехидрати [14].

Интересното е, че новите метагеномни методи ни позволиха да идентифицираме състава на чревния виром и ни показаха, че червата са населени с набор от патогени. Патогени като Norwalk, Rotavirus и Enterovirus са отговорни за гастроентерита, тъй като те директно увреждат ентероцитите или променят секрецията на йони и вода в дебелото черво.

Освен това, голям списък от неоткриваеми гигантски вируси (в резултат на протозои и паразити) и растителни вируси и бактериофаги също са открити [15,16].

Общността на чревните микробиоми е доминирана главно от бактерии и в резултат на това изследванията върху състава на чревните микроби традиционно са фокусирани върху бактериите. Въпреки това, наскоро нови проучвания разкриха наличието на други микроби, които могат да окажат голямо влияние както върху промоцията на здравето, така и върху индуцирането на заболяването у гостоприемниците.

По този начин е също така важно да се извършат проучвания върху пренебрегвани микроби, за да научите повече за всички патогеникроли при неврологични и други заболявания.

Ролята на чревните микроорганизми в човешкото тяло

Чревните микроорганизми играят много важна роля за здравето, като изпълняват различни функции, необходими за растежа и развитието на тялото. Обратно, дисбалансът на тези микроби може да доведе до много заболявания или разстройства, свързани със здравето.

Микроорганизми и техните метаболити

Милиони бактерии, живеещи в червата, влияят на хомеостазата на гостоприемника. Микробиотата установява симбиотична и взаимна връзка с гостоприемника, което предполага, че както гостоприемникът, така и бактериите са зависими един от друг за оцеляване.

Микробиомът е отговорен за доставянето на основни хранителни вещества; синтезиране на витамини, ензими и аминокиселини; метаболизиращи ксенобиотици и лекарства; смилане на целулоза; извършване на ангиогенеза; подобряване на функцията на ентеричния нерв (Таблица 1) [17–20]; и синтезиране на късоверижни мастни киселини (SCFA), които включват метаболити като бутират, пропионат и ацетат [21].

Организми на дебелото черво като Bacteroides, Roseburia, Bifidobacterium и Enterobacteriaceae участват във ферментацията на въглехидрати и несмилаеми олигозахариди, което води до синтеза на SCFAs, подобрявайки здравето на червата [22,23].

Bacteroides thetaiotaomicron, член на рода Bacteroides, също участва във ферментацията на въглехидрати [24]. Показано е, че B thetaiotaomicron проявява по-голяма експресия на колипаза, ензим, необходим на панкреатичната липаза за храносмилането на липидите [25].

Bacteroidetes и Firmicutes подпомагат метаболизма на остатъците от несмляна храна. Lactobacillus plantarum поддържа целостта на чревната бариера и предотвратява навлизането на чревни бактерии, бактериални токсини, частично усвоени мазнини и протеини в кръвния поток, като по този начин предотвратява появата на характерните симптоми на пропускливи черва [26].

Пропуснати черва или увредена чревна лигавица в противен случай биха позволили на несмлени хранителни частици, токсични отпадъчни вещества и бактерии да изтекат през червата и да навлязат в кръвния поток, като по този начин предизвикват имунен отговор, причинявайки възпаление в цялата система и правейки индивида податлив на множество заболявания разстройства.

Скорошни проучвания при мишки показаха, че SCFAs – по-специално бутиратът – подобряват целостта на чревната бариера [21]. Микробиотата защитава гостоприемника, като предотвратява установяването и растежа на патогени.

Защитният ефект се осъществява чрез различни механизми. Например, чревните бактерии се конкурират да се свържат с границата на четката на чревните епителни клетки, като по този начин предотвратяват прикрепването и навлизането на болестни бактерии в епителните клетки [31].

Освен това чревните микроби се конкурират за хранителни вещества, осигурени от гостоприемника, като потискат растежа на патогенни конкуренти. В допълнение, бактериоцините, произведени от чревната микробиота, инхибират растежа на патогенни бактерии [32,33].

Микробиотата също влияе върху развитието на ЦНС чрез производството на невротрансмитери и невромодулатори и нейното отсъствие е свързано с много проблеми, свързани с развитието на ЦНС [34].

Членовете на родовете Lactobacillus и Bifidobacterium синтезират гама-аминомаслена киселина (GABA); Escherichia, Bacillus и Saccharomyces синтезират норепинефрин; Candida, Streptococcus, Escherichia и Enterococcus синтезират серотонин; Bacillus и Serratia синтезират допамин; и Lactobacillus синтезира ацетилхолин [27].

Членовете на рода Bacteroides синтезират конюгирана линолова киселина, която притежава антидиабетни, антиатерогенни, антиобезогенни, хиполипидемични и имуномодулиращи свойства [28, 29].

Метаболизмът на няколко диетични протеини се дължи на взаимодействието между гостоприемника и чревната микробиота, като всеки изпълнява съответните метаболитни функции; например бактериалният ензим хистамин декарбоксилаза превръща L-хистидин в хистамин [35]. Бактериите могат също така да синтезират аминокиселини, които да бъдат използвани от гостоприемника; тази функция обаче до голяма степен зависи от ролята на микробиотата за използване на аминокиселини.

Чревната микробиота също участва в разграждането на диетичните полифеноли (напр. флаваноли, флаванони, флаван{0}}оли), които остават неактивни при поглъщане. Bacteroides distasonis, Bacteroides uniformis, Enterococcus casseliflavus и Eubacterium ramulus усвояват флаваноли; Butyrivibrio spp.

усвоява танини, особено полифеноли от червена боровинка и малина; Clostridium orbiscindens и Enterococcus avium усвояват флавони; и L plantarum, Lactobacillus casei, Lactobacillus acidophilus и Bifidobacterium longum усвояват антоцианидини [30].

Трябва също да се отбележи, че заедно с няколко предимства, протеиновата ферментация включва производството на определени метаболити, които могат да доведат до няколко физиологични дефекта в гостоприемника. Чревната микробиота също допринася за метаболизма на ксенобиотиците.

Ксенобиотиците са чужди съединения, които не се произвеждат от самия гостоприемник, но се наричат ​​фармацевтични продукти, токсични вещества за околната среда и токсини. Чревните микроби насочват ксенобиотичния метаболизъм чрез два различни механизма, директен и индиректен, в зависимост от диетата и факторите на начина на живот [36].

Чревните микроби индуцират ксенобиотичен метаболизъм чрез инактивиране на ксенобиотични метаболити, биоактивиране на ксенобиотични прекурсори, реактивиране на детоксифициран от гостоприемника ксенобиотичен метаболизъм или променена експресия на чревната пропускливост на гостоприемника.

Оста черва-мозък

Взаимодействието между червата и мозъка разкрива физиологична връзка между тях, която осигурява установяването на стомашно-чревна хомеостаза, както и поддържането на когнитивните и лимбичните функции.

Връзката на сътрудничество между централната нервна система, автономната нервна система (ANS), чревната нервна система (ENS) и оста хипоталамус-хипофиза-надбъбречна жлеза (HPA) на тялото се нарича "ост черва-мозък".

Взаимодействието включва преки и индиректни пътища между когнитивните и емоционалните центрове на мозъка и периферните чревни функции.

Чревно-мозъчната ос е комбинация от симпатиковите и парасимпатиковите рамена на ВНС, които захранват съответно аферентни и еферентни невронни сигнали, свързващи оста черво-мозък.

Експерименталните доказателства показват, че чревната микробиота има значително влияние върху оста черво-мозък и че дисрегулацията на чревната микробиома може да доведе до развитие на имунологични, неврологични и психиатрични разстройства [37–40].

Дисбалансът в състава на чревната микробиота също е свързан със стомашно-чревни разстройства.

For more information:1950477648nn@gmail.com