Mikrobiota aneb pestrý život v našem těle

Prezentace na téma: "Mikrobiota aneb pestrý život v našem těle"— Transkript prezentace:

1 Mikrobiota aneb pestrý život v našem těle
Ústav klinické imunologie a alergologie, FN a LF UK v Hradci Králové Jan Krejsek

2 zánět endogenní signály poškození (DAMP) exogenní nebezpečí (PAMP)
homeostáza narušení homeostázy PAMP/DAMP signály bezpečí identifikace prostřednicvím PRR zánět

3 nebezpečné/poškozené specifické rozpoznávání specifické rozpoznávání
nyní dříve cizí (mikrobiota) cizí (mikrobiota) vlastní vlastní bezpečné nebezpečné/poškozené PRR self/nonself rozpoznávání TcR, BcR specifické rozpoznávání TcR, BcR specifické rozpoznávání

4 člověk není na život „sám“

5 hypotéza „hologenomu“ chybějící geny člověka
jsou doplněny geny „mikrobioty“ selekční výhoda komunikace s environmentem

6 životní podmínky určují přepis genů
aneb základy epigenetiky psychika výživa mikrobiota infekce xenobiotika přepis polymorfismy fenotyp zdraví / nemoc

7

8 MIKROBIOTA

9 mikrobiota a životní funkce živočichů
– evoluční střípky evoluce je postavena na přirozené selekci, přežívá a množí se pouze pro dané životní podmínky optimálně vybavený „tvor“ přítomnost mikrobiálních species či společenstev v buňkách, orgánech je běžná v mnoha taxonech mikrobiota vytváří rozmanité selekční „výhody“ pro hostitele mikrobiota trávicího traktu přežvýkavců umožňuje pro život na Zemi konverzi biomasy (celulózy vzniklé fotosyntézou) na pro živočichy využitelné živiny mikrobiota člověka kožní, střevní, dalších orgánů zastává bariérové, metabolické, regulační, epigenetické a jiné funkce

10 základní termíny mikrobiota mikrobiom
ekologicky vysoce strukturované společenství všech mikroorganismů osídlujících daný habitat mikrobiom suma genů všech prvků mikrobioty

11 přirozená mikrobiota člověka
osídluje vnější / vnitřní povrchy těla genetická dispozice životní podmínky ontogenetická proměnlivost zdraví – druhová pestrost nemoc – ztráta druhové pestrosti (dysbiosa) léčebné zásahy

12 přirozená mikrobiota oko / ucho kůže ústní dutina respirační trakt
Actinobacteria Firmicutes Proteobacteria ústní dutina Bacteroidetes Firmicutes Proteobacteria respirační trakt Bacteroidetes Firmicutes urogenitální trakt Firmicutes trávicí trakt kojenců Actinobacteria Proteobacteria 80% = Bacteroidetes (Bacteroides, Prevotella) Firmicutes (Clostridium, Lactobacillus) 20% = Proteobacteria 20% = Actinobacteria dospělých

13

14 CNS imunitní systém výživa kvalita kvantita střevní mikrobiota

15 obrovský potenciál potravy modulovat obranný (poškozující) zánět
zásadní vliv nutrice na střevní mikrobiotu zásadní vliv nutrice na ontogenetický vývoj imunitního systému (kojení, pevná strava, složení, časování) společensko-historický rozměr (neolitická revoluce) selekce zprostředkována alimentárními nákazami

16 přirozená mikrobiota – zásadní součást střevní bariéry
kompetuje s patogeny o živiny a životní prostor degradace xenobiotik v potravě brání kolonizaci patogenními mikroby MAMP „priming“ slizniční imunity systémové tvorbou pro patogeny inhibujících molekul (např. koliciny) potlačuje jejich růst

17 analýza střevní mikrobioty
klasicky vzorky stolice kultivační průkaz nereprezentativní materiál většina mikrobů nekultivovatelných genomické analýzy založené na průkazu druhově specifických 16S rRNA kombinováno s dalšími postupy

18 střevní mikrobiom = suma genů mikrobioty
střevní mikrobiota virom bakterio fagom bakteriom fungom parazitom virom bakterio fagom bakteriom fungom parazitom archeae om říše: Bacteria  50 phyla (95 % - 98 % všech mikroorganismů) phylum Firmicutes Bacteroi- detes Actino- bacteria Proteo- střevní mikrobiom = suma genů mikrobioty

19 diferenciační (maturační) podněty individuální reaktivita
střevní mikrobiota kultivovaných species 1014 mikrobů > 1 kg hmotnost species genomově FUNKČNÍ VZTAH K CNS KOMENSALISMUS anaerobní bioreaktor rozklad nestravitelných zbytků (10% energie) tvorba: vitaminy SCF bariérové funkce střeva SLIZNICE, IMUNITA diferenciační (maturační) podněty individuální reaktivita

20 bakteriální osidlení trávicí trubice
ústní dutina (jazyk, zuby, periodont)  bakterií žaludek  104 bakterií / ml jejunum  bakterií / ml terminální ileum  bakterií / ml colon  1011 bakterií / ml

21 kompartmentalizace slizniční imunity a střevní mikrobioty
střevní mikrobiota: proměnná v délce trubice tenké střevo: mikrobů / ml komplexní slizniční imunitní systém (Payer) indukční místo pro Th17 a Th1 komunikace s celým imunitním systémem segmentované filamentózní bakterie adherované na Payerovy pláty primární indukční aktivity mikrobioty tlusté střevo: mikrobů / ml strukturní i funkční zjednodušení slizničního imunitního systému komplexní mikroprostředí stimuluje T reg mikrobiota (clostridia) stimulují tvorbu TGF primární metabolické aktivity mikrobioty

22 kompartmentalizace slizniční imunity a střevní mikrobioty
střevní mikrobiota: proměnná napříč trubicí adherentní mikrobiota -imunomodulace luminální mikrobiota -metabolismus

23

24 fyziologická střevní mikrobiota je u zdravého jedince málo proměnná
osídlovací vzor střevní mikrobioty, který se ustavil v časném období života, se udržuje za normálních podmínek po celý život střevní mikrobiota extrémně starých zdravých lidí je shodná s mikrobiotou mladých osob fyziologická mikrobiota má lokální i systémové protizánětové účinky chemické substance produkované mikrobiotou ovlivňují enterické neurony i funkce CNS dysregulovaná mikrobiota produkuje: substance s prozánětovými účinky substance s karcinogenním potencionálem

25 dynamika fyziologického osídlení střeva

26 vřazení pevné stravy kojenci
musí být mezi ukončeným 4. až 6. měsícem musí pokračovat kojení zahajovat vařenou zeleninou postupně obilné složky (kaše) obsah lepku nutný živočišné bílkoviny, nejlépe zkvašené mléčné produkty, maso (červené), játra, vejce kozí mléko nemá výhody v porovnání s kravským mlékem

27 prebiotika oligosacharidy : zásobní látky rostlin (obiloviny, čekanka, topinambur, sója, oligosacharidy řas, bakterií) FOS (frukto-oligosacharidy), GOS (galakto- oligosacharidy) náhrada tuků a cukrů v potravě, organoleptické vlastnosti modulace absorbce minerálů ve střevě, ovlivnění metabolismu lipidů podpora fyziologické mikroflóry (probiotika) modulace imunitního systému bariérové funkce,  TH1,  IL-10, produkce SCFA v kolon

28 probiotika – zdraví prospěšné mikroorganismy přijímané v potravě
jogurt, kvašené mléčné výrobky, funkční potraviny bakterie mléčného kvašení (r. Lactobacillus, Streptococcus, Bifidobacterium) biotransformují složky mléka do nutričně výhodnějších produktů zejména fermentují cukerné složky (laktóza) a částečně natravují bílkoviny při svém množení tvoří nové bioaktivní látky jejich těla představují komplexní pozitivní imunomodulační podněty mohou přechodně kolonizovat střevní sliznici jako probiotická složka mikrobioty

29

30

31 střevní mikrobiota – asociace s nemocemi
obezita ateroskleróza metabolický syndrom nádorové bujení imunopatologie

32 – asociace s imunopatologickými nemocemi
střevní mikrobiota – asociace s imunopatologickými nemocemi nespecifické střevní záněty celiakie ( E. coli,  Bifidobacteria) diabetes I. typu revmatoidní artritida (Salmonella, Shigella, Yersinia) roztroušená skleróza Guillain Barrého syndrom autismus ? I. typ imunopatologické reaktivity (hygienická hypotéza)

33 „western diet“, mikrobiota, RS
vede k obezitě a metabolickému syndromu je obecně prozánětlivá (adipokiny, leptin) zásadně mění střevní mikrobiotu ( Firmicutes,  Bacteriodetes) v modelu EAE vede k exacerbaci lačnění snižuje leptin a tlumí EAE antibiotika snižují exacerbace EAE

34 moderní strava neodpovídá evolučnímu nastavení člověka
před cca 80 lety (3 generace) současnost hranice podvýživy (hlad) nadbytek potravy převaha rostlinné stravy převaha živočišné stravy dostatek vlákniny nedostatek vláknin nedostatek tuků nadbytek tuků (nasycených) absence cukru nadbytek cukru absence xenobiotik přítomnost xenobiotik domácí příprava pokrmů průmyslová výroba pokrmů vysoký obsah mikrobů v potravě potrava „debacilována“ pro „bezpečnost“

35

36 mozek a mikrobiota - zrcadlení

37 mikrobiota a CNS, postmoderní mozaika

38 vnějšího a vnitřního světa
sociální vazby imunitní soustava neuroendokrinní soustava optimální adaptace na proměnné faktory vnějšího a vnitřního světa vyšší šance přežít

39 sociální chování - selekční výhoda
- získávání zdrojů - péče o potomstvo - dělba práce - vyšší duševní činnost - přepis genů CNS (neocortex) selektivní přenos mikrobioty: - tělesný kontakt - matka  potomstvo - líbání, pohlavní styk co je prvotní ?

40 potrava, xenobiotika, antibiotika
vnější svět potrava, xenobiotika, antibiotika epigenetika mozek imunita střevní mikrobiota mozek imunita střevní mikrobiota genetická determinance jedince

41

42

43