MICROBIOTA: SAMENSTELLING, FUNCTIES EN WAAR HET WORDT AANGETROFFEN - BIOLOGIE - 2025

De normale microbiota van mensen is de verzameling micro-organismen die op een standaard manier in het lichaam leven, zonder enige ziekte te veroorzaken. Tegenwoordig wordt de term bacteriële flora als ongepast beschouwd.

Taxonomisch is de microbiota samengesteld uit zeer diverse organismen, van bacteriën, archaea en eukaryoten tot virussen. Microbiële gemeenschappen variëren aanzienlijk in verschillende delen van het lichaam. Met andere woorden, de samenstelling van microben in de mond komt niet overeen met die in de darm.

Bron: pixabay.com

Als we aan bacteriën denken - en aan micro-organismen in het algemeen - hebben we de neiging om pejoratieve gevoelens op te roepen over de aanwezigheid van deze entiteiten in ons lichaam. Hoewel het waar is dat verschillende bacteriën ernstige ziekten veroorzaken, is het niet correct om deze opvatting te veralgemenen.

De micro-organismen in ons lichaam zijn onmisbaar en bouwen mutualistische en commensale relaties met ons organisme op. Onze microbiota heeft een aanzienlijke invloed op onze fysiologie - zowel direct als indirect -, draagt ​​bij aan een aantal metabolische functies, beschermt ons tegen ziekteverwekkers, onderwijst het immuunsysteem, naast andere functies.

Verschillende factoren beïnvloeden de samenstelling van de menselijke microbiota. Tot de meest prominente behoren het dieet - zowel bij zuigelingen als volwassenen - de wijze van geboorte, het gebruik van antibiotica, bepaalde medische aandoeningen, het genotype van de gastheer, onder andere.

Momenteel is er een reeks nieuwe moleculaire methoden die het mogelijk maken de microbiota te karakteriseren met behulp van geavanceerde en snelle sequentietechnieken. Het meest gebruikte is het gen dat codeert voor 16S ribosomaal RNA en wordt vergeleken met een database.

Wat is de microbiota?

De microbiota wordt gedefinieerd als de verzameling van micro-organismen die aanwezig zijn in een gedefinieerde omgeving. In dit geval worden de micro-organismen geassocieerd met het menselijk lichaam. De term werd voorgesteld door Lederberg en McCray, die de gevolgen en voordelen van deze biologische entiteiten voor de menselijke gezondheid benadrukten.

Er is een zeer vergelijkbare term: het microbioom. In de literatuur zijn microbioom en microbiota vaak uitwisselbare begrippen. Als we echter precies willen zijn: het microbioom is de catalogus van microben, samen met hun genen.

Een bijbehorende term is bacteriële "flora", microflora of darmflora. Beiden werden tientallen jaren gebruikt en waren bijzonder relevant in de medische en wetenschappelijke literatuur.

Deze term uit 1900 is echter ongepast, aangezien flora een term is die is afgeleid van de Latijnse bloem, die wordt geassocieerd met de planten die in een bepaalde regio leven. En aangezien er niet wordt verwezen naar de verzameling microplanten die het menselijk lichaam bewonen, moet de term worden opgegeven en vervangen door microbiota, of microbioom, al naargelang het geval.

Samenstelling van de normale microbiota

Aantal

De microbiota bestaat uit meerdere micro-organismen die het lichaam van elke persoon bewonen. In numerieke termen zijn er tussen de 10 en 100 biljoen (meer dan het aantal gastheercellen) van deze symbiotische organismen, die zich voornamelijk in het maagdarmkanaal bevinden.

Factoren die de samenstelling van de microbiota beïnvloeden

De microbiota begint zich te vormen vanaf de geboorte van de baby, waar zijn lichaam een ​​nieuwe omgeving voor microbiële kolonisatie vertegenwoordigt. Deze kolonisatie is afhankelijk van de wijze van geboorte - dat wil zeggen natuurlijke bevalling of keizersnede (de laatste heeft een aanzienlijke invloed op de microbiota).

Naarmate het kind groeit en zich ontwikkelt, neemt de diversiteit van de microbiota lineair toe, afhankelijk van de eerste kolonisatoren. Dit zal veranderen afhankelijk van een breed scala aan factoren, zoals voeding met moedermelk, consumptie van bepaalde voedingsmiddelen, ontwikkeling van ziekten, onder andere.

Huidig ​​onderzoek geeft aan dat voeding de belangrijkste factor is die helpt bij het bepalen van het type microbiota dat in elk individu zal voorkomen.

Taxonomie

Taxonomisch behoren deze micro-organismen tot de drie domeinen van het leven: eukaryoten, bacteriën en archaea.

De identiteit van deze organismen varieert sterk tussen individuen, de lichaamsregio's van het individu en het geografische gebied waar ze wonen. In de volgende sectie zullen we de taxonomische identiteit van de typische microbiota van elk lichaamsgebied in meer detail beschrijven.

Dus zijn we echt mensen?

Nu we de enorme diversiteit aan organismen in ons lichaam kennen, moeten we ons afvragen wie we zijn en of we onszelf echt als een individu kunnen beschouwen.

Een beter idee is om onszelf als een superorganisme of holobiont te beschouwen, aangezien we voor 90% uit microbiële cellen en voor 99% uit genen van microben bestaan.

Waar is het gelegen?

Ons lichaam is een rijke verzameling micro-organismen, waarbij elke structuur een potentiële niche biedt voor hun ontwikkeling. Deze mutualistische relaties zijn meestal locatiespecifiek, waarbij een bepaalde reeks micro-organismen kolonies vormt in specifieke delen van het lichaam. De belangrijkste regio's zijn:

Darm microbiota

Binnen de niches die het menselijk lichaam biedt, lijdt het geen twijfel dat de best bestudeerde - in termen van zijn microbiota - het maagdarmkanaal is.

Duizenden soorten worden gevonden in de darm van een volwassen persoon, gedomineerd door de phyla Bacteroidetes, Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria en Verrucomicrobia.

Deze kolonisatie varieert door het hele spijsverteringskanaal. In de dunne darm overheersen Lactobacillaceae, Erysiopelotrichaceae en Enterobacteriaceae, rijk aan de geslachten Bacteroides spp., Clostridium spp., Bifidobacterium spp.

In de dikke darm zijn de meest voorkomende bewoners Bacteroideceae, Prevotellaceae, Rikenellaceae, Lachnospiraceae en Ruminococcaceae.

Dit verschil in de familie van bacteriën in de darm weerspiegelt de fysiologische verschillen die in de hele darm bestaan.

In de dunne darm wordt de bacteriegroei beperkt door de zuurstofconcentratie, de aanwezigheid van antimicrobiële peptiden en pH-waarden, terwijl in de dikke darm de bacteriële belasting hoger is.

Bovendien is er een bacteriële beperking in de dunne darm om concurrentie voor de opname van voedingsstoffen tussen de micro-organismen en de gastheer te voorkomen.

In de uitwerpselen behoren de belangrijkste gedetecteerde tot het bacteriedomein, hoewel er ook vertegenwoordigers zijn van archaea (bestelling Methanobacteriales) en eukaryoten (bestelling Saccharomycetales.)

Orale microbiota

De mondholte en aangrenzende verlengstukken vertegenwoordigen geschikte behuizingsgebieden voor bepaalde soorten micro-organismen, inclusief het tandoppervlak, het oppervlak van de tong en andere verhoornde en niet-verhoornde structuren.

Een fundamenteel onderdeel van de mondholte is speeksel. In een milliliter van deze vloeistof kunnen we tot 100 miljoen bacteriecellen vinden. Hiervan zijn ongeveer 300 soorten geïdentificeerd, terwijl nog eens 360 geen specifieke taxonomische identiteit hebben gekregen.

Het phylum dat de mondholte domineert is Firmicutes, gevolgd door Proteobacteria, Bacteroides, Actinobacteria, Spirochaetes en Fusobacteria.

Wat betreft de diversiteit van archaea, is het geslacht Methanobrevibacter meerdere keren geïsoleerd uit de mondholte.

Studies tonen aan dat de aanwezigheid van archaea verband houdt met de ontwikkeling van parodontitis. De rol van deze organismen bij het aangaan van commensale relaties met gasten is dus nog niet duidelijk.

De dominante schimmel in de mondholte behoort tot het geslacht Candida. Net als archaea-soorten zijn ze in verband gebracht met de ontwikkeling van meerdere ziekten. Andere veel voorkomende geslachten in de holte zijn: Cladosporium, Aureobasidium, Saccharomycetales, Aspergillus en Fusarium.

Ten slotte zijn de meest voorkomende virussen in de mond herpesvirussen. Naar schatting bezit 90% van de bevolking ze.

Urogenitale microbiota

Vrouwelijk urogenitaal kanaal

De microben die in de vagina leven, bevinden zich in een fijne en evenwichtige associatie van het mutualistische type, die hun gastheer beschermen en voedingsstoffen uitwisselen in ruil voor een zuurstofarme omgeving die geschikt is voor hun groei.

Bij vrouwen in de vruchtbare leeftijd bevat de vagina aanzienlijke hoeveelheden melkzuur en andere antimicrobiële stoffen, die de groei van de microbiota beperken. Deze omgeving wordt in stand gehouden dankzij de aanwezigheid van melkzuurproducerende bacteriën, met name Lactobacillus spp.

In feite worden bacteriën die tot dit geslacht behoren sinds 1892 beschouwd als onmisbare bewoners voor de vaginale gezondheid.

Naast Lactobacillus wordt de vagina gekenmerkt door de aanwezigheid van micro-organismen van de geslachten: Staphylococcus, Ureaplasma, Corynebacterium, Streptococcus, Peptostreptococcus, Gardnerella, Bacteroides, Mycoplasma, Enterococcus, Escherichia, Veillon, Bifid-fungillon.

Naarmate vrouwen ouder worden en hormonale niveaus fluctueren, verandert de microbiota.

Mannelijk urogenitaal kanaal

Vergeleken met het urogenitale kanaal van de vrouw, is de mannelijke microbiota weinig bestudeerd en niet zo gedetailleerd bekend.

Enkele van de geslachten die in de penis zijn vermeld, zijn onder andere Staphylococus epidermidis, Corynebacterium spp., Lactobacillus spp., Onder andere.

Microbiota van de longen

De longen zijn organen van groot belang geweest voor de studie van hun microbiota. Er zijn echter zeer beperkte studies over het onderwerp - in combinatie met de moeilijkheid om monsters te nemen. Hoewel ze voorheen als steriele gebieden werden beschouwd, is deze visie vandaag gewijzigd.

De aanwezigheid van de Streptococcus-geslachten is gevonden, en in sommige monsters Haemophilus, Rothia, Prevotella, Veillonella en Fusobacterium.

Microbiota van de huid

Het grootste orgaan van de mens is de huid, die bedekt is met een grote diversiteit aan micro-organismen en vanaf de geboorte door hen wordt gekoloniseerd.

Er zijn ongeveer 200 bacteriegeslachten geïdentificeerd die worden beschouwd als bewoners van de huid. De meeste van deze soorten behoren tot drie phyla, namelijk: Actinobacteria, Firmicutes en Proteobacteria.

De samenstelling van de microbiota van de huid is nauw verbonden met het huidtype, de gewoonten en de genetica van de gastheer, waardoor deze extreem variabel is.

De meeste microben voeden zich met huidafscheidingen, dus vormen ze zeer hechte relaties.

Kenmerken

Spijsvertering en vitamineproductie

De microbiota vervult een reeks functies in het menselijk lichaam en benadrukt zijn rol bij het verbeteren van de spijsvertering.

Bacteriën die aan het einde van de dikke darm leven, zijn gerelateerd aan de splitsing van polysacchariden die niet efficiënt kunnen worden gemetaboliseerd in de dunne darm, waardoor de opname van voedingsstoffen toeneemt.

Het is ook aangetoond dat verschillende bacteriën in staat zijn om essentiële vitamines te produceren die door de gastheer worden opgenomen. Een voorbeeld hiervan is een van de organismen die het meest bekend zijn bij wetenschappers: E. coli.

Concurrentie en bescherming tegen ziekteverwekkers

Competitie wordt gedefinieerd als een antagonistische interactie waarbij twee of meer soorten strijden om een ​​gemeenschappelijke hulpbron.

Het spectrum van onschadelijke micro-organismen dat we in ons lichaam herbergen, concurreert constant met ziekteverwekkers en in de meeste gevallen slagen ze erin deze te verdringen - dankzij wat in de ecologie bekend staat als het principe van competitieve uitsluiting.

Aangenomen wordt dat ze de eerste verdedigingslinie vormen tegen infectie door deze potentiële pathogenen.

Hoe wordt de microbiota bestudeerd?

De studie van de microbiota dateert uit de tijd van Antonie van Leewenhoek, begin 1680. Deze onderzoeker bestudeerde op een vergelijkende manier de verschillende micro-organismen die het orale gebied en in de ontlasting bewoonden, en merkte significante verschillen op in beide gebieden.

De verschillen gingen verder dan de lichaamsregio, aangezien deze onderzoeker ook vergelijkingen tussen gezonde en zieke individuen in zijn experimentele opzet opnam. Op deze manier slaagde hij erin het belang van micro-organismen voor de menselijke gezondheid aan te tonen.

Historisch gezien omvatte de studie van de microbiota de investering van tijd en energie in het genereren van meerdere gewassen.

Momenteel is deze methodologie vervangen door een moleculaire benadering die de analyse van genetische sequenties van micro-organismen mogelijk maakt (over het algemeen is de gebruikte moleculaire marker het gen voor 16S en 18S ribosomaal RNA.)

Door deze sequenties te analyseren, kan het taxon (eukaryoten, bacteriën of archaea) worden toegewezen aan verschillende taxonomische niveaus, totdat we de soort bereiken.

De term metagenomics werd oorspronkelijk gebruikt voor de karakterisering van totaal DNA, en wordt tegenwoordig nauwkeuriger gebruikt om te verwijzen naar de studie van genetische markers, zoals het 16S ribosomale DNA-gen.

Wat gebeurt er als er onevenwichtigheden optreden in de microbiota?

Hoewel er geen duidelijk en nauwkeurig overzicht is van alle organismen die het menselijk lichaam bewonen, is het bekend dat de verandering in hun overvloed en samenstelling de gezondheid beïnvloedt, van spijsverteringsstoornissen tot de ontwikkeling van angstig gedrag.

Momenteel worden behandelingen die gericht zijn op het herstel van de gezonde microbiota beheerd bij patiënten die aan bepaalde aandoeningen lijden.

Referenties

1. Donaldson, GP, Lee, SM en Mazmanian, SK (2016). Darmbiogeografie van de bacteriële microbiota. Natuur beoordelingen. Microbiology, 14 (1), 20-32.
2. Lloyd-Price, J., Abu-Ali, G., & Huttenhower, C. (2016). Het gezonde menselijke microbioom. Genoomgeneeskunde, 8 (1), 51.
3. Marchesi, JR (Ed.). (2014). De menselijke microbiota en microbioom. CABI.
4. Marchesi, JR en Ravel, J. (2015). De woordenschat van microbioomonderzoek: een voorstel. Microbioom, 3, 31.
5. Mimee, M., Citorik, RJ, & Lu, TK (2016). Microbiome therapieën - Vooruitgang en uitdagingen. Geavanceerde beoordelingen van medicijnafgifte, 105 (Pt A), 44–54.
6. Mohajeri, MH, Brummer, R., Rastall, RA, Weersma, RK, Harmsen, H., Faas, M., & Eggersdorfer, M. (2018). De rol van het microbioom voor de menselijke gezondheid: van basiswetenschap tot klinische toepassingen. European Journal of Nutrition, 57 (Suppl 1), 1–14.
7. Thursby, E., & Juge, N. (2017). Inleiding tot de microbiota van de menselijke darm. The Biochemical journal, 474 (11), 1823-1836.
8. Ursell, LK, Metcalf, JL, Parfrey, LW, & Knight, R. (2012). Het menselijk microbioom definiëren. Voedingsrecensies, 70 Suppl 1 (Suppl 1), S38 - S44.