Prima pagină Ştiinţă

Microbiomul – fiinţele care trăiesc în noi, controlându-ne viaţa

Marius Comper | 31.03.2012 |

Microbii reprezintă forma de viaţă care domină Terra. Organismele bacteriene care trăiesc pe planeta noastră le depăşesc numeric pe toate celelalte la un loc. Microbii nu domină doar planeta, însă, ci şi pe noi, oamenii. Puţini ştiu că în corpul fiecăruia dintre noi există de 10 ori mai multe celule microbiene decât celule care compun organismul uman, iar numărul genelor microbiene îl depăşeşte de 150 de ori pe cel al genelor umane. Toate aceste fiinţe care trăiesc în corpul nostru şi pe suprafaţa sa formează un ecosistem ce poartă numele de „microbiom”, iar simbioza acestor mici fiinţe cu celulele umane dă naştere unui veritabil „super-organism”.

Termenul de „microbiom” a fost elaborat de Joshua Lederberg, unul din titanii biologiei moleculare, pentru a desemna totalitatea microbilor, a elementelor lor genetice şi a interacţiunilor acestora într-un mediu. În 1958, Lederberg a devenit unul dintre cei mai tineri laureaţi ai Premiului Nobel, obţinând cea mai importantă distincţie în domeniul medicinei la doar 33 de ani.

Suntem „colonizaţi” de bacterii încă de la naştere

Bacteriile ce formează microbiomul colonizează tractul nostru digestiv încă din primele 24 de ore de la naştere şi se stabilizează în jurul vârstei de doi ani, devenind o prezenţă permanentă în viaţa noastră şi formând un veritabil „organ”.

Microbiomul nostru variază încă de la naştere: oamenii de ştiinţă au descoperit că bebeluşii născuţi natural sunt acoperiţi cu microbii existenţi în canalul naşterii, iar cei ce vin pe lume prin operaţie cezariană sunt acoperiţi de microbii care există în mod normal pe pielea adulţilor.

Specialiştii estimează că miile de miliarde de microbi ce trăiesc în corpul nostru cântăresc în total aproape 2 kilograme. Cei mai mulţi dintre ei trăiesc în intestine, iar distrugerea lor poate avea consecinţe neplăcute, precum obezitatea sau dezvoltarea de afecţiuni ale colonului.

Relaţia noastră cu bacteriile care trăiesc în noi este una simbiotică: în schimbul hranei, ele ne ajută să digerăm alimentele, să producem vitaminele de care avem nevoie şi să ne întărim sistemul imunitar. Pentru a coexista cu microbiomul nostru, sistemul imunitar trebuie să tolereze mii de specii de bacterii inofensive. În schimb, aceste bacterii joacă un rol important în lupta împotriva agenţilor patogeni - bacteriile „rele”.

Cunoscând microbii care trăiesc în corpul nostru, oamenii de ştiinţă speră să poată oferi tuturor o viaţă mai bună prin diete personalizate, diagnosticarea mai rapidă a afecţiunilor şi tratamentul personalizat al acestora.

De ce sunt esenţiali microbii din noi

Numeroase cercetări realizate în ultimii ani au arătat că dereglarea microbiomului poate avea consecinţe neplăcute asupra sănătăţii umane, printre acestea numârându-se alergiile, eczemele, astmul şi obezitatea.

În ultimele decenii, s-a observat că în zonele industrializate ale planetei numărul pacienţilor cu alergii a crescut într-un ritm alert. După ani de studiu, cercetătorii au ajuns la concluzia că „obsesia curăţeniei” este principala cauză. Ipoteza a fost confirmată de un studiu elveţian realizat anul trecut, în cadrul căruia cercetătorii au ajuns la o concluzie fermă: creşterea dramatică a bolilor alergice în societăţile industriale este legată de dispariţia rapidă a microorganismelor care populează corpul uman. Conform unui studiu realizat de specialişti în microbiologie şi imunologie din cadrul Stanford School of Medicine, persoanele care au în organism bacteria Helicobacter pylori prezintă un risc mai mic de a suferi de astm, rinită alergică sau alergii ale pielii, în comparaţie cu celelalte. De asemenea, oamenii de ştiinţă afirmă că Helicobacter pylori joacă un rol important în funcţionarea hormonului ghrelină, dispariţia bacteriei contribuind la dezvoltarea obezităţii, a diabetului de tip 2 şi a altor afecţiuni metabolice.

Doi cercetători americani, Jeffrey Gordon şi Ruth Ley de la Universitatea Washington, au efectuat câteva experimente pe şoareci care au avut rezultate interesante. Astfel, ei au descoperit că şoarecii de laborator predispuşi genetic spre obezitate au în flora intestinală bacterii care absorb mai multe nutrimente din hrană decât ceilalţi şoareci din cuşcă. Acelaşi lucru a fost observat în cazul oamenilor. Cei doi cercetători au monitorizat 12 voluntari obezi timp de un an, perioadă în care aceştia au urmat o cură de slăbire. Pe măsură ce voluntarii au slăbit, structura bacteriană din intestinele acestora s-a modificat.

De asemenea, Gordon şi Ley au arătat că atunci când şoarecii care trăiesc într-un mediu steril sunt colonizaţi cu bacterii extrase din corpul şoarecilor obezi, tind să se îngraşe mai mult decât atunci când sunt colonizaţi cu bacterii extrase din corpul şoarecilor cu o greutate normală. Acest studiu pare să explice efectul contagios al obezităţii întâlnit în rândul oamenilor. Astfel, obezitatea nu se transmite doar genetic, ci şi social, prin schimbul de bacterii ce are loc între prieteni şi rude.

Aşadar, se poate spune că omul, fiind un super-organism, se aseamănă cu ecosistemul unei păduri, depinzând de prezenţa a numeroase creaturi care prin diversitatea lor menţin un echilibru al sistemului.

Cele 3 enterotipuri ale oamenilor

Recent, un amplu proiect european intitulat MetaHIT a dus la descoperirea faptului că oamenii se deosebesc şi prin bacteriile ce trăiesc prin ei, nu doar prin elemente de tipul grupei sanguine. Oamenii de ştiinţă au descoperit că există 3 tipuri de populaţii microbiene, fiecare om aparţinând unuia dintre aceste enterotipuri. Totodată, cercetătorii au descoperit că enterotipurile nu au legătură cu vârsta, sexul, naţionalitatea sau dieta persoanelor.

Cele 3 enterotipuri au primit numele grupului microbian dominant: Bacteroides, Prevotella şi Ruminococcus. Microbii de tip Bacteroides sunt mai eficienţi în descompunerea carbohidraţilor, ceea ce ar putea explica de ce persoanele care prezintă acest enterotip sunt mai predispuse la probleme de greutate. Bacteriile de tip Prevotella tind să descompună mucusul din intestin, iar Ruminococcus facilitează absorbţia zahărului, ceea ce poate favoriza creşterea în greutate.

Persoanele ce aparţin enterotipului Bacteroides au un mediu intestinal mai bun la sintetizarea vitaminelor B2, B5, C şi H, iar cei ce aparţin enterotipului Prevotella prezintă mai multe bacterii eficiente în sintetizarea vitaminei B1 şi a acidului folic.

Un studiu desfăşurat anul trecut a arătat că enterotipul Bacteroides este asociat dietelor bogate în grăsimi şi proteine, pe când enterotipul Prevotella este asociat unei diete bogate în carbohidraţi.

O altă cercetare efectuată de Oluf Pedersen, specialist în genetică moleculară la Centrul de Diabet Steno din Gentofte, Danemarca, a arătat că persoanele obeze sau cele care sufereau de afecţiuni metabolice aparţineau de obicei enterotipului Bacteroides. De altfel, cercetătorii au descoperit că în 90% din cazuri pot deduce dacă o persoană este obeză sau nu analizând doar microbiomul acesteia.

Un studiu derulat în Danemarca a arătat că analiza microbiomului permite medicilor să estimeze cu acurateţe dacă un pacient urmează să sufere de diabet, înmulţirea microbilor din grupul Bacteroides fiind un reper mai bun decât indicele de masă corporală al persoanei studiate.

Descoperirea enterotipurilor, un alt pas spre medicina personalizată

Oamenii de ştiinţă cred că descoperirea enterotipurilor va duce la transformarea medicinei, aşa cum s-a întâmplat în cazul grupelor sanguine. Dietele personalizate pe baza enterotipului şi prescrierea medicamentelor potrivite pentru enterotipul pacientului sunt primele schimbări prefigurate de specialişti.

De asemenea, oamenii de ştiinţă cred că enterotipurile vor juca un rol important în descoperirea unor tratamente alternative la antibiotice, care au devenit ineficiente în ultimii ani, pe măsură ce bacteriile au devenit rezistente. Astfel, în loc să încerce să elimine toate bacteriile din intestin, inclusiv pe cele nocive, doctorii vor putea să stimuleze bacteriile utile, pentru a restabili echilibrul bacterian existent înainte ca afecţiunea să se dezvolte. Cu timpul, enterotipurile vor permite dezvoltarea medicinei personalizate, în care fiecare pacient va beneficia de un tratament conceput în funcţie de nevoile proprii, identificate pe baza microbiomului său.

Bacterioterapia (cunoscută şi sub numele mai puţin eufemistic de „transplant fecal”) este deja un tratament ce a început să fie aplicat cu rezultate încurajatoare în cazul pacienţilor pentru care antibioticele şi celelalte tratamente nu dau rezultate. Transplantul de bacterii se efectuează de câteva decenii, însă abia în ultimii ani a devenit posibilă analiza genetică a bacteriilor din intestin înainte şi după transplant.

Dusko Ehrlich, coordonator de proiect în cadrul MetaHIT, explică de ce microbiomul va juca un rol important în medicina personalizată: „Genomul nostru diferă cu maxim 0,1% de la om la om, însă diferenţa de metagenom poate fi şi de 50%”. Aşadar, prin analizarea genelor organismelor care trăiesc în noi, medicii pot identifica aspecte unice fiecărui pacient, ceea ce va permite conceperea de tratamente personalizate.

De asemenea, cercetătorii preconizează că, în viitor, copiii nu vor fi vaccinaţi doar împotriva virusurilor, ci vor fi supuşi unor analize detaliate ale microbiomului, pentru a fi identificate bacteriile-cheie care lipsesc în vederea reintroducerii acestora.

Cercetările asupra microbiomului se află încă într-o fază incipientă, însă doctorii speră să obţină o mai bună înţelegere a acestuia, ca să îl transforme într-un aliat împotriva bolii. Aşadar, bacteriile care trăiesc în noi vor juca un rol esenţial în asigurarea sănătăţii noastre, pe măsură ce oamenii de ştiinţă vor ajunge să le înţeleagă mai bine.

Specialiştii implicaţi în studierea microbiomului spun că potenţialele beneficii ale înţelegerii acestuia sunt imense. Julian Davies, microbiolog la Universitatea British Columbia, afirmă că „efortul depus pentru o mai bună înţelegere a microbiomului reprezintă cel mai importat proiect ştiinţific al tuturor timpurilor. Dacă acest proiect va avea succes, toată lumea va avea de câştigat”. Aşadar, anii ce urmează promit să aducă noutăţi remarcabile despre fiinţele esenţiale care trăiesc în super-organismul uman.