Zarnu mikrobiota, zarnu mikrobioms vai zarnu flora ir mikroorganismi, tostarp baktērijas, arhejas, sēnītes un vīrusi, kas dzīvo dzīvnieku gremošanas traktā. Kuņģa-zarnu trakta metagenoms ir visu zarnu mikrobiotas genomu kopums. Zarnas ir galvenā cilvēka mikrobioma atrašanās vieta. Zarnu mikrobiotai ir plaša ietekme, tostarp eff

Zarnu mikrobiota, zarnu mikrobioms vai zarnu flora ir mikroorganismi, tostarp baktērijas, arhejas, sēnītes un vīrusi, kas dzīvo dzīvnieku gremošanas traktā.[1][2] Kuņģa-zarnu trakta metagenoms ir visu zarnu mikrobiotas genomu kopums.[3][4] Zarnas ir galvenā cilvēka mikrobioma atrašanās vieta.[5] Zarnu mikrobiotai ir plaša ietekme, tostarp ietekme uz kolonizāciju, rezistenci pret patogēniem, zarnu epitēlija uzturēšanu, uztura un farmaceitisko savienojumu metabolismu, imūnās funkcijas kontroli un pat uzvedību caur zarnu–smadzeņu asi.[4] Zarnu mikrobiotas nelīdzsvarotība (disbioze) ir saistīta ar daudzām slimībām, tostarp iekaisīgām zarnu slimībām, noteiktiem vēža veidiem un pat neiroloģiskiem traucējumiem, kas mudina palielināt centienus izstrādāt uz mikrobiomu vērstas terapijas.[6]

Zarnu mikrobiotas mikrobu sastāvs dažādos gremošanas trakta reģionos atšķiras. Resnajā zarnā ir vislielākais mikrobu blīvums no visām līdz šim pētītajām ar cilvēkiem saistīto mikrobu kopienām, kas pārstāv no 300 līdz 1000 dažādām sugām.[7] Baktērijas ir lielākā un līdz šim vislabāk izpētītā sastāvdaļa, un 99% zarnu baktēriju nāk no aptuveni 30 vai 40 sugām.[8] Apmēram 55% no sausās fekāliju masas ir baktērijas.[9] Vairāk nekā 99% baktēriju zarnās ir anaerobi, bet cecum aerobās baktērijas sasniedz augstu blīvumu.[5] Tiek lēsts, ka cilvēka zarnu mikrobiotā ir aptuveni simts reizes vairāk gēnu nekā cilvēka genomā.

Pārskats

Cilvēkiem zarnu mikrobiotā ir vislielākais baktēriju skaits un sugu, salīdzinot ar citām ķermeņa daļām.[10] Aptuvenais baktēriju skaits, kas veido zarnu mikrobiotu, ir aptuveni 1013–1014 (10–100 triljoni).[11] Cilvēkiem zarnu flora tiek izveidota dzimšanas brīdī un līdz divu gadu vecumam pakāpeniski pāriet uz stāvokli, kas līdzinās pieaugušo stāvoklim[12], kas sakrīt ar zarnu epitēlija un zarnu gļotādas barjeras attīstību un nobriešanu. Šī barjera ir būtiska, lai atbalstītu simbiotiskas attiecības ar zarnu floru, vienlaikus nodrošinot aizsardzību pret patogēniem organismiem.[13][14]

Attiecības starp noteiktu zarnu mikrobiotu un cilvēkiem nav tikai komensālas (nekaitīga līdzāspastāvēšana), bet drīzāk savstarpējas attiecības.[5]: 700  Daži cilvēka zarnu mikroorganismi ir labvēlīgi saimniekam, fermentējot uztura šķiedrvielas īsās ķēdes taukskābēs (SCFA), piemēram, etiķskābē un sviestskābē [1], ko saimnieks absorbē [1]. Zarnu baktērijām ir nozīme arī noteiktu B vitamīnu un K vitamīna sintezēšanā, kā arī žultsskābju, sterīnu un ksenobiotiku metabolismā.[5][15] SCFA un citu to ražoto savienojumu sistēmiskā nozīme ir līdzīga hormoniem, un pati zarnu flora, šķiet, darbojas kā endokrīnās sistēmas orgāns.[15] Zarnu floras disregulācija ir saistīta ar daudziem iekaisuma un autoimūniem stāvokļiem.[10][16]

Cilvēka zarnu mikrobiotas sastāvs mainās laika gaitā, mainoties uzturam un mainoties vispārējai veselībai.[10][16] 2016. gada sistemātiskā pārskatā tika pārbaudīti preklīniskie un mazie izmēģinājumi ar cilvēkiem, kas veikti ar noteiktiem komerciāli pieejamiem probiotisko baktēriju celmiem, un tika identificēti tie, kuriem bija vislielākais potenciāls, lai tie būtu noderīgi noteiktiem centrālās nervu sistēmas traucējumiem.[17] Jāuzsver arī tas, ka Vidusjūras diēta, kas bagāta ar dārzeņiem un šķiedrvielām, stimulē smadzenēm labvēlīgo baktēriju darbību un augšanu.[18]

Klasifikācijas

Zarnu mikrobiotas mikrobu sastāvs visā gremošanas traktā atšķiras. Kuņģī un tievajās zarnās parasti ir salīdzinoši maz baktēriju sugu.[7][19] Sēnītes, protisti, arhejas un vīrusi ir sastopami arī zarnu florā, taču par to darbību ir zināms mazāk.[20]

Daudzas sugas zarnās nav pētītas ārpus to saimniekiem, jo ​​tās nevar kultivēt.[19][8][21] Lai gan ir neliels skaits galveno mikrobu sugu, kas ir kopīgas lielākajai daļai indivīdu, mikrobu populācijas var būt ļoti atšķirīgas.[22] Indivīda iekšienē to mikrobu populācijas laika gaitā paliek diezgan nemainīgas, un dažas izmaiņas notiek dzīvesveida, uztura un vecuma izmaiņu dēļ.[7][23] Cilvēka mikrobioma projekts ir noteicis, lai labāk aprakstītu cilvēka zarnu un citu ķermeņa vietu mikrobiotu [nepieciešama atsauce]

Četras dominējošās baktēriju filas cilvēka zarnās ir Bacillota (Firmicutes), Bacteroidota, Actinomycetota un Pseudomonadota.[24] Lielākā daļa baktēriju pieder pie Bacteroides, Clostridium, Faecalibacterium, [7][8] Eubacterium, Ruminococcus, Peptococcus, Peptostreptococcus un Bifidobacterium ģints.[7][8] Citas ģintis, piemēram, Escherichia un Lactobacillus, ir sastopamas mazākā mērā.[7] Bacteroides ģints sugas vien veido aptuveni 30% no visām baktērijām zarnās, kas liecina, ka šī ģints ir īpaši svarīga saimniekorganisma funkcionēšanā.[19]

Sēnīšu ģints, kas ir konstatētas zarnās, cita starpā ir Candida, Saccharomyces, Aspergillus, Penicillium, Rhodotorula, Trametes, Pleospora, Sclerotinia, Bullera un Galactomyces.[25][26] Rhodotorula visbiežāk tiek konstatēta personām ar iekaisīgu zarnu slimību, savukārt Candida visbiežāk tiek konstatēta personām ar B hepatīta cirozi un hronisku B hepatītu.[25]

Arhejas veido vēl vienu lielu zarnu floras klasi, kas ir svarīga fermentācijas baktēriju produktu metabolismā.

Industrializācija ir saistīta ar izmaiņām mikrobiotā, un daudzveidības samazināšanās var izraisīt atsevišķu sugu izzušanu; 2018. gadā pētnieki ierosināja izveidot cilvēka mikrobiotas biobankas krātuvi.[27]

Enterotips

Enterotips ir dzīvo organismu klasifikācija, kas balstīta uz to bakterioloģisko ekosistēmu cilvēka zarnu mikrobiomā, ko nenosaka vecums, dzimums, ķermeņa svars vai valstu sadalījums.[28] Ir pazīmes, ka ilgstoša diēta ietekmē enterotipu.[29] Ir ierosināti trīs cilvēka enterotipi,[28][30] taču to vērtība ir apšaubīta.[31]

Sastāvs

Baktērijas

Kuņģa augstā skābuma dēļ lielākā daļa mikroorganismu tur nevar izdzīvot. Kuņģa mikrobiotas galvenās baktērijas pieder pie piecām galvenajām baktērijām: Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Fusobacteriota un Proteobacteria. Dominējošās ģintis ir Prevotella, Streptococcus, Veillonella, Rothia un Haemophilus.[32] Mijiedarbība starp jau esošu kuņģa mikrobiotu un H. pylori ievadīšanu var ietekmēt slimības progresēšanu.[32] Ja ir H. pylori klātbūtne, tā kļūst par dominējošo mikrobiotas sugu.[33]