Арли Гомес-Лопес

1 директор, Изследователски отдел, Университетска фондация за здравни науки, Богота, Колумбия, Отдел за изследвания, Университетска фондация за здравни науки, Богота, Колумбия,

болестни

Откритието на микроскопичния живот, скрит в капка вода, направено от изобретателя на микроскопа Антони ван Левенхук (1632-1723) през 1654 г., е врата към изследването на микробиологията. Правейки паралел, днес можем да считаме, че напредъкът в методите за секвениране с висока производителност е отворил пътя за декодиране на бактериални геноми от различни части на човешкото тяло, фундаментална основа за анализа на човешкия микробиом. По същия начин използването на нови технологии, особено тези, свързани с науките -омика (геномика, транскриптомика, протеомика, метаболомика и др.), Позволи развитието на проекти като този, стартиран през 2008 г. от изследователи от Националните здравни институти (NIH) на Съединените щати, насочена към разбиране на връзката между промените в микробиома, здравето и заболяванията при хората.

От знанията, получени от тези изследвания, са разработени нови терапевтични инструменти, като пробиотици, пребиотици и симбиотици. Предвид нарастващото значение на този вид продукти в клиничната практика е необходимо да се изяснят тези понятия. Световната здравна организация (СЗО) определя пробиотиците като тези продукти, които съдържат живи микроорганизми, които, когато се прилагат в подходящо количество, имат благоприятен ефект върху здравето на гостоприемника 1. Пребиотиците са вещества, получени от храната, които не могат да бъдат усвоени, чийто благоприятен ефект върху гостоприемника се дава от техния принос за растежа, активността или и двете, на един вид бактерии. Продуктите, които съдържат пребиотици и пробиотици, се наричат ​​симбиотици.

Микробиом и здраве

В различни изследвания е показано, че плодовете остават в стерилна среда, докато околоплодната мембрана остава непокътната. Въпреки това, според няколко скорошни проучвания, симбиотичните бактерии са изолирани от мекония на нормалните плодове. По същия начин, по време на раждането и в зависимост от начина на раждане (вагинално или цезарово сечение), новородените придобиват бактерии чрез излагане на майчината вагинална и фекална флора или от микроорганизми, присъстващи в околната среда. Всъщност е доказано, че децата, родени чрез цезарово сечение, имат по-висок дял от видове и щамове, като Bacteroides spp., Escherichia spp., Shigella spp. и Clostridium difficile2.

Микробиомът за възрастни зависи от множество фактори, като пол, индекс на телесна маса, хранителни навици и физическа активност. Понастоящем най-големият брой проучвания се фокусират върху чревната микробиота и показват, че има повече от 200 вида и подвида на бактерии, което представлява между 0,5 и 2 кг от общото телесно тегло на здрав индивид; Повечето от тях обаче отговарят на бактерии, които не могат да бъдат култивирани, което затруднява идентифицирането им чрез конвенционални методи 2-4. Нормалната микробиота е свързана с множество функции: ендокринна, неврологична сигнализация, модификация на костната минерална плътност, узряване на имунната система, инхибиране на патогени, синтез на витамини (К, В12 и фолиева киселина), метаболизъм на жлъчните соли и модулация на някои лекарства 5, 6.

Микробиом и болести

Корелацията между микробиома и различните заболявания при хората се дължи на загубата на полезни функции или тяхната промяна чрез инвазията на патогенни микроорганизми. Болестите, които са най-свързани с нарушения от този характер, включват: сърдечно-съдови, автоимунни и хронични възпалителни заболявания, захарен диабет, гастроентерит, синдром на раздразнените черва, ревматоиден артрит, инфекции и рак и. също и модификации в лекарствения метаболизъм.

Основните фактори, свързани със сърдечно-съдовия риск, са дислипидемия, диабет, артериална хипертония, затлъстяване и генерирането на триметиламин, вторични жлъчни киселини и 7-верижни мастни киселини. Триметиламинът се метаболизира от бактериите в червата и преминава през порталната циркулация към черен дроб, където съдържащите флавин монооксигенази синтезират триметиламин N-оксид. Това съединение е свързано с развитието на артериосклероза, тромбоза, сърдечна недостатъчност, фиброза и промени във функцията на макрофагите. От друга страна, е доказано, че регулирането на чревната флора е от голяма полза при сърдечно-съдови заболявания 8.

По отношение на корелацията на микробиома с имунната система, различни проучвания разглеждат връзката с автоимунитета, алергиите и възпалителните заболявания и вида на микробите в устната кухина, дихателните пътища и храносмилателните пътища. В случая на ревматоиден артрит е установено намаляване на семейството Bifidobacterium и Bacteroides8. Съставът на чревната микробиота и функционалното състояние на имунната система могат да определят кои пациенти ще страдат от заболяването; всъщност някои от лекарствата, използвани за лечение на ревматоиден артрит, са антибиотици (хлорохин, сулфасалазин, миноциклин и рокситромицин) 9.

Ролята на микробиома в развитието на астма и различните му проявления е постулирана 10, 11. Някои от предложените механизми включват:

Излагане в ранен живот на богата на бактерии среда при индивиди, склонни към развитие на астма в детска възраст.

Модулиращият ефект на микробиотата върху развитието на имунната система.

Ефектът на острите вирусни инфекции и моделите на бактериална колонизация на дихателните пътища при деца с астма.

Бронхиална колонизация от специфични бактериални генотипове, според фенотипа на астмата.

Що се отнася до възпалителните заболявания, синдромът на раздразненото черво е един от най-широко изследваните и когато се демонстрират предишни стомашно-чревни инфекции, той се нарича постинфекциозен синдром на раздразненото черво. При последната може да се наблюдава бактериално пренаселение и количествени и качествени изменения на чревната и фекалната микробиота 12. В тънките черва се повишава чревната пропускливост и се стимулират имунологични механизми в субмукозата, които водят до нискостепенно възпаление; Това дори е използвано като оправдание за използването на антибиотици при тяхното лечение 12, 13.

Многобройни проучвания са показали канцерогенността на микроорганизмите, като Helicobacter pylori и човешкия папиломен вирус, съответно при рак на стомаха и шийката на матката. Въпреки това, наскоро беше демонстрирано нарастване на разпространението на новообразувания със специфични профили на микробиота. Микробиомите, най-често свързани с новообразувания, включват: Fusobacterium nucleatum при рак на дебелото черво; Протеобактерии, Bacteroidetes и Firmicutes при рак на панкреаса; Fusobacterium и Helicobacter жлъчка при рак на жлъчния канал; Streptococcus spp. И Prevotella spp. при рак на хранопровода и Cutibacterium acnes, Mycoplasma hominis, Enterobacteriaciae, Escherichia coli, Acinetobacter spp. И Pseudomonas spp. при рак на простатата 14 - 19.

Друго от свойствата на микробиотата е способността да модифицира средата, където се намира, благодарение на широкия й потенциал да модифицира реакциите на лекарствата, лекарствените метаболити и други ксенобиотици; такъв е случаят с 5-флуороурацил до 5-флуоруридин, който чрез ензимни процеси, като ацетилиране, променя молекулярната структура на лекарствата и тяхното действие.

Пробиотици, пребиотици и симбиотици

Преводът на знанията, генерирани от изследвания на микробиома и неговото сложно взаимодействие с гостоприемника, съчетано с влиянието на генетични и епигенетични фактори, като терапевтичен ресурс, представен при употребата на пробиотици, пребиотици и симбиотици, представлява голямо предизвикателство. Към днешна дата има множество изследвания за асоциирането на различни видове и тяхното благоприятно въздействие върху здравето.

Най-известната клинична употреба на пробиотици е за предотвратяване на усложнения, генерирани от антибиотици при хоспитализирани пациенти, при които е постигнато намаляване до 50% на инфекцията с C. difficile20. Доказано е, че пробиотиците, съставени от различни видове в концентрация от 1011 или повече образуващи колонии единици, използвани повече от осем седмици, понижават системното кръвно налягане 21.

Един от продуктите, секретирани от Streptococcus mutans, е мутанобактин, който предотвратява растежа на Candida albicans22.

Въпреки нарастващия брой проучвания, в които е демонстриран полезният и безопасен ефект на пробиотиците, от съществено значение е да се отбележи, че те могат да имат сериозни и дори смъртоносни ефекти при някои уязвими популации, като бременни жени, имуносупресирани пациенти, с трансплантации или съдови промени 23.

Пребиотиците и симбиотиците могат да бъдат алтернатива на пробиотиците или част от добавка; всъщност те обикновено увеличават оцеляването в храносмилателния тракт на микроорганизмите, съдържащи се в пробиотиците 24, 25.

Въпреки че напредъкът, постигнат при изследването на тези продукти е очевиден, все още няма яснота относно идеалните комбинации от микроорганизми, дозировката, функционалната и структурна характеристика на секретираните продукти, общите механизми на действие за постигане на техния полезен ефект. скоро.

Предвид нарастващия бум на тези продукти на пазара и техния индустриален и търговски потенциал, е етичен, научен и технологичен императив да се проучи тяхната ефикасност, биоеквивалентност, безопасност и пътища на приложение и като цяло да се гарантира тяхната клинична употреба с възможно най-голяма граница на безопасност за пациентите. По същия начин е необходимо да се установят стандартите и контролите на производствените процеси, които позволяват да се гарантира високото качество на продукта.

По отношение на регулаторната рамка, с изключение на Съединените щати, където Администрацията по храните и лекарствата (FDA) счита, че проучванията на пробиотици и пребиотици трябва да следват протокола на лекарството, в други страни са използвани по-малко строги протоколи за анализ и по същия начин, мета-анализ и систематични библиографски прегледи, като допълващи начини за оценка на неговия полезен ефект 26, 27.

В Колумбия Министерството на здравеопазването и социалната защита и Националният институт за надзор на храните и лекарствата (Invima) - институции, натоварени с установяването на регулаторната рамка за тези продукти - имат разпоредби за оценка на лекарствата с пробиотици, пребиотици или симбиотици и, също така, относно изискванията за тяхното производство и съхранение. Благодарение на това в продължение на повече от 10 години са одобрени различни продукти, считани за пробиотици или пребиотици, и хранителни добавки с пробиотици, симбиотици или и двете.

Бележки под линия

Цитат: Gómez-López A. Микробиом, здраве и болести: пробиотици, пребиотици и симбиотици. Биомедицински. 2019; 39: 617-21.