În interiorul corpului nostru există un ecosistem extraordinar de complex, format din miliarde de organisme microscopice care trăiesc, se hrănesc și interacționează permanent cu organismul uman. Una dintre cele mai importante comunități de acest fel este microbiomul intestinal, un ansamblu de microorganisme și de informații genetice asociate acestora, care joacă un rol esențial în funcționarea organismului. Deși invizibil cu ochiul liber, acest univers microscopic influențează digestia, metabolismul, sistemul imunitar și chiar comunicarea dintre intestin și creier.
Mult timp, bacteriile care trăiesc în corpul nostru au fost privite mai ales prin prisma bolilor pe care unele dintre ele le pot provoca. Cercetările moderne au schimbat însă radical această perspectivă. Majoritatea microorganismelor care alcătuiesc comunitățile noastre microbiene nu sunt dușmani, ci fac parte dintr-o relație complexă de coexistență cu organismul uman. Intestinul, în special colonul, reprezintă unul dintre cele mai bogate habitate microbiene din corp.
Ce este microbiomul intestinal?
Termenii „microbiotă” și „microbiom” sunt adesea utilizați ca sinonime, însă există o diferență între ei. Microbiota intestinală reprezintă comunitatea de microorganisme care trăiesc în intestin, în timp ce microbiomul se referă, în sens strict, la ansamblul acestor microorganisme și la materialul lor genetic.
În limbajul obișnuit, expresia microbiomul intestinal este folosită frecvent pentru a desemna întregul ecosistem microscopic intestinal. Acesta include în principal bacterii, dar și arhee, virusuri, bacteriofagi și unele microorganisme eucariote, precum fungi.
Nu există un singur microbiom intestinal identic pentru toți oamenii. Compoziția sa diferă de la o persoană la alta și este influențată de numeroși factori: alimentația, vârsta, mediul în care trăim, medicamentele, în special antibioticele, stilul de viață și istoricul biologic individual.
Primele microorganisme colonizează organismul încă de la începutul vieții, iar comunitatea microbiană se transformă pe măsură ce alimentația și mediul se schimbă. La vârsta adultă, microbiomul intestinal devine un ecosistem foarte divers, aflat într-o permanentă relație cu organismul gazdă.
Cum ne ajută microorganismele din intestin?
Una dintre cele mai importante funcții ale microbiomului intestinal este participarea la procesarea alimentelor. Organismul uman nu dispune de toate enzimele necesare pentru a descompune anumite componente ale hranei, în special unele fibre alimentare. Aici intervin microorganismele intestinale.
Bacteriile din colon pot fermenta fibrele care ajung nedigerate în această parte a tubului digestiv. În urma acestui proces rezultă, printre altele, acizi grași cu lanț scurt, precum acetatul, propionatul și butiratul. Acești compuși reprezintă o importantă punte de legătură între alimentație, microbiom și organism.
Butiratul, de exemplu, este o sursă importantă de energie pentru celulele care căptușesc colonul. În același timp, produșii metabolismului microbian pot influența diverse procese metabolice și pot participa la comunicarea dintre intestin, sistemul imunitar și alte organe.
Prin urmare, microbiomul nu trebuie privit ca un simplu grup de pasageri care locuiesc în intestin. El funcționează mai degrabă ca o comunitate biologică activă, capabilă să transforme substanțele din alimentație în molecule care pot avea efecte asupra organismului.
Microbiomul intestinal și sistemul imunitar
Intestinul reprezintă una dintre cele mai importante zone de contact dintre organism și lumea exterioară. Prin hrană pătrund permanent numeroase molecule și microorganisme, iar sistemul imunitar trebuie să facă diferența între ceea ce este inofensiv, util sau potențial periculos.
Microorganismele intestinale participă la „educarea” și reglarea răspunsurilor imunitare. Relația dintre microbiom și sistemul imunitar este una bidirecțională: organismul controlează în parte comunitățile microbiene, iar acestea, la rândul lor, influențează modul în care funcționează anumite mecanisme imunitare.
Un microbiom divers și echilibrat contribuie, de asemenea, la ceea ce biologii numesc rezistență la colonizare. Cu alte cuvinte, microorganismele deja instalate în intestin pot face mai dificilă dezvoltarea excesivă a unor microorganisme potențial dăunătoare, deoarece concurează pentru spațiu și resurse.
Aceasta nu înseamnă că există o formulă universală pentru un microbiom „perfect”. Compoziția considerată normală poate varia considerabil de la un individ la altul, iar simpla prezență sau absență a unei anumite bacterii nu permite, de una singură, evaluarea stării de sănătate.
Exemple de microorganisme din microbiomul intestinal
Cea mai mare parte a microorganismelor din intestin este reprezentată de bacterii. Printre grupurile frecvent întâlnite se numără Bacillota și Bacteroidota, denumite în literatura mai veche și Firmicutes, respectiv Bacteroidetes. În cadrul acestor grupuri există numeroase specii, fiecare cu propriile caracteristici și funcții.
Bacteroides este unul dintre genurile bacteriene importante ale intestinului uman. Specii precum Bacteroides thetaiotaomicron sunt bine cunoscute pentru capacitatea lor de a participa la degradarea unor carbohidrați complecși proveniți din alimentație.
Un alt gen important este Bifidobacterium, ale cărui specii sunt deosebit de abundente în microbiota sugarilor, mai ales în perioada timpurie a vieții. Unele bifidobacterii pot utiliza anumite componente ale alimentației și contribuie la rețeaua complexă de interacțiuni dintre microorganismele intestinale.
Printre bacteriile studiate intens se află și Faecalibacterium prausnitzii, o specie asociată cu producerea unor metaboliți importanți prin procesele de fermentare care au loc în colon. Aceasta este una dintre numeroasele bacterii implicate în metabolismul fibrelor și în producerea de acizi grași cu lanț scurt.
În microbiomul intestinal pot fi întâlnite și specii din genul Akkermansia, inclusiv Akkermansia muciniphila. Această bacterie trăiește în apropierea stratului de mucus intestinal și este intens studiată pentru relația sa cu metabolismul și funcționarea barierei intestinale.
Alte microorganisme importante aparțin genurilor Lactobacillus, Roseburia, Ruminococcus sau Blautia. Fiecare dintre acestea face parte dintr-o rețea ecologică complexă. Unele microorganisme descompun anumite molecule, iar produșii rezultați pot deveni, la rândul lor, surse de hrană pentru alte specii.
Microbiomul intestinal nu este alcătuit însă numai din bacterii. Intestinul găzduiește și arhee, dintre care Methanobrevibacter smithii este un exemplu bine cunoscut. De asemenea, există numeroase virusuri, în special bacteriofagi care infectează bacteriile, precum și fungi. Toate aceste componente contribuie la complexitatea ecosistemului intestinal.
Un ecosistem care se schimbă odată cu noi
Compoziția microbiomului intestinal nu este fixă. Ea poate fi influențată de schimbările din alimentație și de modificările mediului în care trăim. Dieta este unul dintre factorii cu cea mai mare influență, deoarece microorganismele depind de substanțele care ajung în intestin.
O alimentație bogată în produse vegetale și în surse variate de fibre oferă microorganismelor din colon o gamă largă de substraturi. Legumele, fructele, leguminoasele și cerealele integrale conțin diferite tipuri de fibre și compuși care pot fi metabolizați de comunitățile microbiene.
În același timp, antibioticele pot modifica profund microbiota intestinală, deoarece acționează asupra bacteriilor și nu fac întotdeauna diferența între microorganismele implicate într-o infecție și cele care fac parte din comunitățile normale ale organismului. După tratament, microbiota se poate reface, însă amploarea și ritmul acestei recuperări pot varia.
Vârsta, infecțiile, călătoriile și schimbările majore ale stilului de viață pot influența, de asemenea, structura ecosistemului intestinal. Din acest motiv, microbiomul este mai bine înțeles ca un sistem dinamic decât ca o listă permanentă de microorganisme.
Ce înseamnă, de fapt, un microbiom intestinal sănătos?
În ultimii ani, interesul pentru microbiomul intestinal a crescut enorm, însă cercetările au arătat și cât de dificil este să definim exact un microbiom „ideal”. Nu există o singură combinație de bacterii care să fie considerată perfectă pentru fiecare om.
Un aspect important este diversitatea, adică varietatea microorganismelor care formează ecosistemul. O comunitate microbiană diversă poate avea o capacitate mai mare de a îndeplini funcții biologice diferite. Totuși, diversitatea nu este singurul criteriu important, deoarece contează și ce microorganisme sunt prezente, în ce proporții și, mai ales, ce activități desfășoară.
Cercetătorii studiază din ce în ce mai mult nu doar identitatea microorganismelor, ci și genele lor, produșii metabolici pe care îi generează și interacțiunile dintre ele. Două persoane pot avea microbiomuri diferite din punct de vedere al speciilor dominante, dar unele dintre funcțiile îndeplinite de aceste comunități pot fi asemănătoare.