V ľudskom tele i na jeho povrchu žije nespočetné množstvo mikróbov. Patria k nim baktérie, vírusy, huby a jednobunkovce, ktorých druhy a kmene sú jedinečné pre každého človeka. Súhrnne všetky tieto mikroorganizmy označujeme názvom mikrobióm.
Mikróby sú dôležité pre ľudské zdravie, pretože zohrávajú významnú úlohu pri podpore imunitného systému a pri trávení potravy. Pôsobia tiež ako prvotná ochranná bariéra proti choroboplodným zárodkom. Narušením mikrobiómu môžu vzniknúť rôzne ochorenia. Mikrobióm je ovplyvnený našimi dennými aktivitami vrátane umývania tela a rúk, jedenia probiotických produktov, akými sú jogurty, kyslomliečne výrobky atď. Je citlivý na narušenia spôsobené napríklad používaním antibiotík a počas života sa množstvo a zloženie jednotlivých druhov mikróbov dynamicky mení. Mikrobióm sa tiež využíva pri vývoji nových vakcín, liekov a výživových doplnkov.
DNA – kyselina deoxyribonukleová, 16S – určitý gén v DNA baktérií, ktorého analýza sa používa na identifikáciu bakteriálnych druhov a kmeňov – obidve skratky v kruhoch poukazujú na to, analýzou čoho bolo zistené uvedené zloženie mikrobiómu
Vzájomne výhodný systém
Po stáročia ľudstvo bojovalo s mikróbmi. Čierny mor, kiahne, žltá horúčka a týfus – to sú príklady infekčných ochorení z histórie. K súčasným možno zaradiť maláriu, tuberkulózu, choleru, HIV/AIDS a niektoré ďalšie. Snahou rozvíjajúcej sa mikrobiológie bolo zvíťaziť nad choroboplodnými zárodkami (patogénmi) a eliminovať infekčné ochorenia. V súčasnosti sa formuje nový pohľad na mikróby a moderná mikrobiológia považuje ľudí a mikróby za spoločne sa vyvýjajúci a vzájomne výhodný systém. Ako ľudský organizmus profituje z mikróbov? Treba povedať, že väčšina mikroorganizmov, s ktorými prichádzame do kontaktu, sú pre nás výhodné: štiepia zložky potravy, ktoré nedokážeme stráviť bez mikrobiálnych enzýmov (napríklad zeleninu), poskytujú energiu pre náš metabolizmus, vyrábajú potrebné vitamíny a pôsobia ako prvotná obranná línia proti patogénom.
Podľa súčasných poznatkov ľudské telo obsahuje asi desaťkrát viac mikrobiálnych (približne 1014) ako vlastných buniek (približne 1013). V tomto systéme človek + mikróby (často označovanom ako ľudský superorganizmus) môže byť miliónkrát viac mikrobiálnych génov než ľudských. Vedci v súčasnosti predpokladajú, že vyvíjajúce sa embryá v maternici sú sterilné (bez mikróbov) a prvé inokulum (dávku) mikróbov získavajú od matky počas prirodzeného pôrodu. Takto získané mikróby kolonizujú novorodenca a iniciujú množstvo procesov vedúcich k rozvoju jeho vlastného mikrobiómu. Dieťa závisí od vaginálnych mikróbov matky, ako aj od mikróbov v materskom mlieku. Mikróby kolonizujú všetky povrchy vo vnútri a na tele dieťaťa (orálne a dýchacie cesty, črevá, urogenitálny trakt, pokožku). Je to dynamický proces, pri ktorom sa množstvo mikróbov zvýši z nuly pri pôrod počas prvých niekoľkých týždňov života viac ako miliónkrát. Zastúpenie a množstvo jednotlivých druhov mikróbov sa mení až do tretieho roku života, keď sa stabilizuje. Mikróby v črevách novorodenca podporujú vývin jeho imunitného sytému a tie prvotné – získané od matky, sú pravdepodobne potrebné na to, aby jeho imunitný systém vedel rozlíšiť vlastné od nevlastného. Keď imunitný systém vyzreje, konzultuje s pamäťovou bankou, či mikróby, s ktorými prišiel do styku, má považovať za vlastné alebo nie a či má začať obranu proti patogénom.
Každá časť nášho tela je osídlená jedinečnou komunitou mikróbov a predpokladá sa, že nás osídľujú len nám vlastné mikrobiálne druhy a kmene (mikrobiálne poddruhy). Určité mikróby osídľujú našu pokožku, iné nosnú sliznicu a väčšina mikróbov žije v hrubom čreve. V našich ústach tiež žije bohatý mix mikróbov, z ktorých niektoré preferujú zuby, iné ďasná. Zdá sa, že ku kolonizácii a rastu mikróbov prispieva to, čo jeme, ale aj naše hormóny, telesné tekutiny, tuky pokožky, genetické predispozície, to, kde žijeme a mnoho iných faktorov. Kúpaním a umývaním rúk a zubov sa tieto mikróby do istej miery odstránia, ale po istom čase sa opäť rozmnožia.
Používanie antibiotík môže mikrobióm zmeniť
Antibiotikami sa liečia ľudské infekčné ochorenia už viac ako 70 rokov a používajú sa aj na subterapeutickej úrovni pri podpore produkcie mäsa pri dobytku.
Deti získavajú prvú dávku (inokulum) mikróbov od matiek počas prirodzeného pôrodu a na základe toho ich imunitný systém dokáže neskôr rozlišovať vlastné od nevlastného.
Podobne ako vakcíny, aj antibiotiká sú výsledkom medicínskeho pokroku v eliminácii infekčných ochorení. Dnes vďaka užívaniu antibiotík a vakcín deti nezomierajú na infekčné ochorenia, ktoré ich zabíjali pred päťdesiatimi rokmi. Rutinné používanie antibiotík však môže spôsobiť vedľajšie účinky a poškodenie nášho mikrobiómu. Keď sú baktérie vystavené subletálnym dávkam antibiotík, teda dávkam, ktoré ich nezabijú úplne, umožní im to vyvinúť rezistenciu proti príslušnému antibiotiku. Stane sa to vtedy, keď pacient neprijme plnú dávku predpísaného antibiotika, alebo keď sú cieľové baktérie vystavené nízkym dávkam nedostatočným na ich kompletné zabitie.
Navyše, antibiotiká majú vedľajšie účinky a môžu zabíjať prospešné baktérie mikrobiómu, ktoré nie sú ich cieľom – tzv. necieľové baktérie. Vedci predpokladajú spojitosť medzi narušením ľudského mikrobiómu, používaním antibiotík a neočakávaným nárastom autoimunitných ochorení a alergií, ktoré sa v minulosti vyskytovali relatívne zriedkavo. Autoimunita je zlyhanie nášho imunitného systému v rozlišovaní vlastného od nevlastného, čo môže viesť k imunitnej odpovedi na bunky a tkanivá vlastného organizmu. Príkladmi autoimunitných ochorení sú: reumatoidná artritída, lupus, diabetes a celiakia. Súčasná predstava je taká, že dôsledkom používania antibiotík dochádza k strate pôvodných súčastí mikrobiómu, čím sa môže odstrániť potrebný spúšťač normálneho vývinu imunitného systému. Výsledkom je, že takýto imunitný systém umožní vznik autoimunitného ochorenia. Je však nevyhnutný rozsiahlejší výskum, aby sa zistil presný vzťah medzi ľudským mikrobiómom a autoimunitnými ochoreniami a aby sa našli účinnejšie liečebné postupy. Okrem nadmerného používania antibiotík existuje aj tzv. hypotéza miznúcich mikróbov. Podľa nej v dôsledku rutinných zvykov zaužívaných v modernej spoločnosti – akými sú čistá voda, prehnaná hygiena, cisárske rezy a antibakteriálne mydlá používané mnohými generáciami, sa u matiek redukujú mikróby potrebné pre vývin imunitného systému novorodencov. Vytrácajú sa z generácie na generáciu. Táto hypotéza však ešte potrebuje seriózne vedecké testovanie.
Príklad využitia poznatkov o ľudskom mikrobióme
V súčasnosti sa rozvíjajú praktické medicínske aplikácie využívajúce kľúčovú vlastnosť mikrobiómu – jeho premenlivosť. Mikrobiómy sú totiž dynamické systémy, v ktorých sa zloženie a množstvo mikróbov počas života mení. Zdá sa, že niektoré mikróby sú v mikrobiálnej komunite prítomné vždy, sú teda esenciálne, zatiaľ čo iné sú zrejme nestále a objavujú sa len na niekoľko dní, týždňov či rokov. Na základe tejto premenlivosti je možné vyvinúť liečbu využívajúcu úmyselné a kontrolované zásahy do zloženia a obsahu mikrobiómu. To umožňuje zmeniť nevyvážený a optimálne nefungujúci mikrobióm na taký, ktorý eliminuje ochorenie a obnovuje zdravie.
Pokračovanie článku si môžete prečítať v septembrovom vydaní časopisu Quark.
Quark si môžete aj objednať tu alebo na adrese: predplatne@quark.sk
RNDr. Jana Halušková, PhD.
Ilustrácie Marcela Pekarčíková,
Neoznačené foto pixabay