Twój zmienny mikrobiom

Zanim przyjdziemy na świat, jesteśmy prawie sterylni – nie znamy jeszcze świata drobnoustrojów. W ciągu kilku kolejnych lat stykamy się z tysiącami różnorodnych gatunków bakterii, które kolonizują każdy milimetr naszego ciała. Jako przedszkolaki nasz mikrobiom to olbrzymia biblioteka populacji bytująca w różnych miejscach naszego ciała. Nawet w wieku dorosłym nasz mikrobiom wciąż się zmienia.

Narodziny

Moment w którym przychodzimy na świat to chwila pierwszej kolonizacji mikroorganizmami. I w zależności od rodzaju i miejsca porodu zostajemy zasiedleni przez inne mikroby.

Nasz mikrobiologiczny start-up zawdzięczamy naszej mamie. Dzieci urodzone drogą naturalną pokrywane są w czasie porodu warstwą mikrobów pochodzącą z kanału rodnego. Zawarte tam bakterie pomagają noworodkowi w późniejszym trawieniu pokarmu. Natomiast dzieci, które urodziły się poprzez cięcie cesarskie mają większą szansę na kontakt i zasiedlenie przez bakterie skórne.

Dzieci przejmują drobnoustroje nie tylko od swojej mamy, ale również od innych osób i rzeczy, z którymi mają kontakt. Stąd też noworodki urodzone w domu stykają się z innymi rodzajami mikrobów niż dzieci, które przyszły na świat w szpitalu.

Różnice te można zaobserwować jeszcze po kilku miesiącach, a nawet latach od porodu. Ich wpływ na dalsze zdrowie może być znacznie trwalszy.

Od 1 dnia do 6. miesiąca

Małe dzieci kolonizują się dość jednorodną mieszaniną mikrobów reprezentowaną przez stosunkowo niewielką liczbę gatunków. W ciągu kilku tygodni, kiedy dzieci „zbierają” więcej drobnoustrojów od innych członków rodziny oraz z otoczenia, rodzaje bakterii zamieszkujących różne rejony ciała, zaczynają się specjalizować.

Kiedy poszczególne gatunki konkurują między sobą o przestrzeń i zasoby, przetrwają te, które są najlepiej przystosowane do życia w określonym środowisku i warunkach. Na przykład skóra, która jest sucha, otwarta na działanie światła i bogata w tlen, stanie się przystanią dla całkiem odmiennych drobnoustrojów niż miejsca ciemne i wilgotne jakim jest np. jama ustna. Nawet najbardziej subtelne różnice mogą wpływać na kształtowanie się populacji mikrobów: inne mikroorganizmy mieszkają na policzku a inne w zmarszczce koło nosa, takie odmienności widoczne są nawet między prawą a lewą dłonią.

Pokarm, który spożywa niemowlę również odżywia jego mikroby, a każdy z gatunków ma swoje upodobania i najlepiej rozwija się kiedy dostaje to, co lubi. Dzieci spożywające mleko matki budują inny mikrobiom niż dzieci karmione mlekiem modyfikowanym. Wprowadzenie do diety stałych pokarmów nie pozostaje bez wpływu – każdy produkt żywnościowy może wspierać lub niszczyć daną populację mikroorganizmów.

Od 6. miesiąca do 3. roku życia

Liczba gatunków stale wzrasta (od ok. 100 gatunków zamieszkujących jelita niemowlęcia do ok. 1000 u dorosłego) a jej charakter wciąż się zmienia. Niektóre z tych modyfikacji odbijają zmiany związane z zapotrzebowaniem na pokarm. Małe dzieci pozyskują kwas foliowy z bakterii jelitowych, podczas gdy dorośli dostarczają go wraz z pożywieniem. Dzieci mają więcej bakterii produkujących foliany, a dorośli więcej bakterii wyłapujących te witaminy.

Rodzice i członkowie rodziny nadal mają duży wpływ na skład mikrobiomu dziecka. Pomimo, że zestawy mikrobów są znacznie zróżnicowane pośród ludzi, to członkowie rodziny, krewni i współlokatorzy mają tendencje do posiadania bardziej podobnych populacji niż osoby obce. Z biegiem czasu, początkowy wpływ mikrobów matczynych na mikroflorę dziecka staje się coraz słabszy: mikrobiom przedszkolaka w równym stopniu jest „zasilany” przez mikrobiom taty jak i mamy.

Mikrobiomowe populacje wiele razy ulegają zmianom w okresie wczesnego dzieciństwa. Istnieje również wiele zmienności między poszczególnymi ludźmi – najbardziej widoczne jest to w dzieciństwie, z wiekiem zaś stopniowo maleje. Wydarzenia takie jak gorączka, antybiotykoterapia, nowe produkty żywnościowe mają niebagatelny wpływ na nagłe zmiany w populacjach mikrobów, które mogą trwać przez wiele lat a nawet przez całe życie.

Od 3. roku życia do dorosłości

W wieku 3 lat, mikrobiom dziecka przypomina trochę mikrobiom dorosłego i staje się bardziej stabilny, ale wciąż podlega zmianom w odpowiedzi na takie czynniki jak choroba, zażywanie antybiotyków, gorączka, stres, urazy czy zmiana diety. Mimo to populacja zawsze próbuje powrócić do stanu pierwotnego.

Najważniejsze wydarzenia w czasie życia – takie jak dorastanie, ciąża i menopauza – mogą powodować większe modyfikacje. Dojrzewanie wpływa na mikrobiom skóry poprzez zmiany w jej natłuszczeniu. Ciąża wiąże się ze innym mikrobiomem pochwy: w tym miejscu zaczynają intensywnie namnażać się gatunki potrzebne do korzystnej kolonizacji dziecka w trakcie porodu.

Późny wiek

Osoby starsze mają odmienny profil drobnoustrojów, w którym zaczynają przeważać jedne gatunki, a inne stają się mniej liczne. Po 65. roku życia ogólna liczba gatunków zmniejsza się a różnice pomiędzy poszczególnymi osobami stają się coraz mniej zauważalne.

Zmienność: wspólny temat

Ponieważ tak wiele czynników ma wpływ na ekosystem naszego ciała, istnieje ogromna ilości zmienności w populacjach mikrobów nawet wśród osób w tym samym wieku. Tak jak różnimy się odciskami palców, tak też różnimy się między sobą pod względem gatunków zamieszkujących nas i ich liczebności. Skład mikrobiomu zależy od płci, diety, klimatu, wieku, zawodu oraz higieny. Nawet różnice w naszych genach wpływają na populacje mikrobów – pośrednio poprzez oddziaływanie na takie rzeczy jak kwasowość przewodu pokarmowego, oraz bardziej bezpośrednio poprzez produkcję w naszych komórkach takich a nie innych białek odpowiadających za komunikację z mikrobami.

Przypisy

1. Aagaard, K., Riehle, K., Ma, J., Segata, N., Mistretta, T.-A., Coarfa, C., Raza, S., Rosenbaum, S., Van den Veyver, I., Milosavlijevic, A., Gevers, D., Huttenhower, C., Petrosino, J. & Versalovic, J. (2012). A metagenomic approach to characterization of the vaginal microbiome signature in pregnancy. PLoS ONE, 7(6), e36466. doi: 10.1371/journal.pone.0036466
2. Azad, M.B., Konya, T., Maughan, H., Guttman, D.S., Field, C.J., Chari, R.S., Sears, M.R., Becker, A.B., Scott, J.A. & Kozyrskyj, A.L. (2013). Gut microbiota of healthy Canadian infants: profiles by mode of delivery and infant diet at 4 months. Canadian Medical Association Journal, 185(5), 385-394. doi: 10.1503/cmaj.121189
3. Caporaso, J.G., Lauber, C.J., Costello, E.K., Berg-Lyons, D., Gonzalez, A., Stombaugh, J., Knights, D., Gajer, P., Ravel, J., Fierer, N., Gordon, J.I. & Knight, R. (2011). Moving pictures of the human microbiome. Genome Biology, 12, R50. doi: 10.1186/gb-2011-12-5-r50
4. Grice, E.A., Kong, H.H., Conlan, S., Deming, C.B., Davis, J., Young, A.C., NISC Comparative Sequencing Program, Bouffard, G.G., Blakesley, R.W., Murray, P.R., Green, E.D., Turner, M.L. & Segre, J.A. (2009). Topographical and temporal diversity of the human skin microbiome. Science, 324(5931), 1190-1192. doi: 10.1126/science.1171700
5. Grice, E.A. & Segre, J.A. (2011). The skin microbiome. Nature Reviews Microbiology, 9, 244-253. doi: 10.1038/nrmicro2537 The Human Microbiome Project Consortium (2012). Structure, function and diversity of the healthy human microbiome. Nature, 486, 207-214. doi: 10.1038/nature11234
6. Jakobsson, H.E., Jernberg, C., Andersson, A.F., Sjolund-Karlsson, M., Jansson, J.K. & Engstrand, L. (2010). Short-term antibiotic treatment has differing long-term impacts on the human throat and gut microbiome. PLoS ONE, 5(3), e9836. doi: 10.1371/journal.pone.0009836
7. Koenig, J.E., Spor, A., Scalfone, N., Fricker, A.D., Stombaugh, J., Knight, R., Angenent, L.T. & Ley, R.E. (2011). Succession of microbial consortia in the developing infant gut microbiome. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 108(S1), 4578-4585. doi: 10.1073/pnas.1000081107
8. Murgas Torrazza, R. & Neu, J. (2011). The developing intestinal microbiome and its relationship to health and disease in the neonate. Journal of Perinatology 31, S29-S34. doi:10.1038/jp.2010.172
9. Robinson, C.J., Bohannan, B.J.M. & Young, V.B. (2010). From structure to function: the ecology of host-associated microbial communities. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 74(3), 453-476. doi: 10.1128/MMBR.00014-10
10. Spor, A., Koren, O. & Ley, R. (2011). Unraveling the effects of the environment and host genotype on the gut micobiome. Nature Reviews Microbiology, 9, 279-290. doi:10.1038/nrmicro2540
11. Yatsunenko, T., Rey, F.E., Manary, M.J., Trehan, I., Dominguez-Bello, M.G., Contreras, M., Magris, M., Hidalgo, Gl, Galdassano, R.N., Anokhin, A.P., Heath, A.C., Warner, B., Reeder, J., Kuczynski, J., Caporaso, J.G., Lozupone, C.A., Lauber, C., Clemente, J.C., Knights, D., Knight, R. & Gordon, J.I. (2012). Human gut microbiome viewed across age and geography. Nature, 486, 222-228.

Źródło: www.learn.genetics.utah.edu

Photo by Kadyn Pierce on Unsplash