Mikrobiyota - Microbiota

Karakteristik mikrobiyotaya sahip çeşitli mikrobiyal topluluklar, bitki mikrobiyomlarının bir parçasıdır ve konukçu bitkinin dış yüzeylerinde ve iç dokularında ve ayrıca çevreleyen toprakta bulunur.

Mikrobiyota , bitkilerden hayvanlara kadar bugüne kadar incelenen tüm çok hücreli organizmaların içinde ve üzerinde bulunan " kommensal , simbiyotik ve patojenik mikroorganizmaların ekolojik topluluklarıdır ". Mikrobiyota bakterileri, arkeleri , protistleri, mantarları ve virüsleri içerir. Mikrobiyotanın , konakçılarının immünolojik, hormonal ve metabolik homeostazı için çok önemli olduğu bulunmuştur . Mikrobiyom terimi , ya çevresel bir niş içinde bulunan mikroorganizmaların toplu genomlarını ya da mikroorganizmaların kendilerini tanımlar .

Mikrobiyom ve konak, evrim sırasında epigenetik ve genetik özelliklerden sinerjistik bir birim olarak ortaya çıktı ve bazen topluca holobiont olarak anılır . Mikrobiyota insan ve diğer metazoan bağırsaklarının varlığı, metazoanlar ve bakteriler arasındaki birlikte evrimi anlamak için kritik olmuştur. Mikrobiyota, fermantasyon ürünleri ( kısa zincirli yağ asidi ), asetat yoluyla bağırsak bağışıklık ve metabolik tepkilerinde kilit rol oynar .

Tanıtım

İnsan derisindeki baskın bakteri

Basit yaşam formlarından insanlara kadar tüm bitki ve hayvanlar, mikrobiyal organizmalarla yakın ilişki içinde yaşar. Aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli ilerlemeler mikrobiyomların algılanmasını sağlamıştır:

  • Metagenomik ve metatranskriptomik disiplinlerinde tek hücrelerin ve tüm mikrobiyal toplulukların genomik ve gen ekspresyon analizlerini gerçekleştirme becerisi
  • birden fazla disiplinden araştırmacıların erişebileceği veritabanları
  • karmaşık veri kümeleri için uygun matematiksel analiz yöntemleri

Biyologlar , ara sıra yapılan simbiyotik vaka çalışmasının çok ötesinde, mikropların bir organizmanın fenotipinin önemli bir bölümünü oluşturduğunu anlamaya başladılar.

Mikrop-konak ilişkisi türleri

On dokuzuncu yüzyılda Louvain Üniversitesi'nde Belçikalı bir profesör olan Pierre-Joseph van Beneden (1809-1894) tarafından geliştirilen bir kavram olan komensalizm , mikrobiyotanın zararlı olmayan bir birliktelik içinde bir konağı kolonize ettiği mikrobiyomun merkezinde yer alır. Organizmalar konak için yararlı olduğu bilinen görevleri yerine getirdiğinde, konakçı için dezavantajlı olduğunda parazitik , konakçıyla olan ilişkiye karşılıklılık denir . Diğer yazarlar, bir durumu, etkilenmeyen konağın ortakyaşama fayda sağladığı hem fayda hem de kommensal olarak karşılıklı olarak tanımlar. Bir besin alışverişi çift yönlü veya tek yönlü olabilir, bağlama bağlı olabilir ve çeşitli şekillerde ortaya çıkabilir. Mevcut olması beklenen ve normal şartlar altında hastalığa neden olmayan mikrobiyota , normal flora veya normal mikrobiyota olarak kabul edilir ; normal flora sadece zararsız olmakla kalmaz, aynı zamanda konakçı için koruyucu olabilir.

Edinme ve değiştirme

Mikrobiyota ilk elde etme deniz için memelilerde gelen hayvanlarda sünger doğumda, ve hatta germ hücre hattı üzerinden meydana gelebilir. Bitkilerde, kolonizasyon işlemi kök bölgesinde , çimlenen tohum çevresinde, spermosferde veya toprak üstü kısımlarından, filosferden ve çiçek bölgesinden veya antosferden kaynaklanabilir. Rizosfer mikrobiyotasının nesiller boyunca kararlılığı, bitki türüne bağlıdır, ancak daha da fazlası toprak bileşimine, yani canlı ve cansız çevreye bağlıdır. Klinik olarak, kronik C. difficile enfeksiyonu gibi enfeksiyonları tedavi etmek için fekal mikrobiyota nakli yoluyla yeni mikrobiyota elde edilebilir .

Ev sahibine göre mikrobiyota

Akciğerde iltihaplanmaya neden olan patojenik mikrobiyota

insanlar

İnsan mikrobiyotası bakteri , mantar , arke ve virüsleri içerir. İnsan vücudunda yaşayan mikro hayvanlar hariçtir. İnsan mikrobiyomları kendi belirtir genomları .

İnsanlar birçok mikroorganizma tarafından kolonize edilir; geleneksel tahmin, insanların insan hücrelerinden on kat daha fazla insan dışı hücreyle yaşadığıydı; daha yeni tahminler bunu 3:1'e ve hatta yaklaşık 1:1'e düşürdü.

Aslında bunlar o kadar küçüktür ki insan vücudunda yaklaşık 100 trilyon mikrobiyota vardır.

İnsan mikrobiyomu Projesi normalde cilt, ağız, burun, sindirim sistemi ve vajinayı yaşamamız mikrobiyotasına özellikle odaklanarak, insan Mikrobiyota genom dizisi. İlk sonuçları yayınladığı 2012 yılında bir dönüm noktasına ulaştı.

İnsan olmayan hayvanlar

  • Amfibilerin derilerinde mikrobiyota vardır. Bazı türler, Batrachochytrium dendrobatidis adlı bir mantarı taşıyabilir , diğerlerinde mikrobiyomlarına bağlı olarak ölümcül bir enfeksiyona neden olabilen Chytridiomycosis , patojen kolonizasyonuna direnir veya antimikrobiyal cilt peptitleri ile büyümelerini engeller.
  • Memelilerde, sığır gibi otoburlar, selülozu proteinlere, kısa zincirli yağ asitlerine ve gazlara dönüştürmek için işkembe mikrobiyomlarına bağımlıdır . Kültür yöntemleri, mevcut tüm mikroorganizmalar hakkında bilgi sağlayamaz. Karşılaştırmalı metagenomik çalışmalar, bireysel sığırların, aynı diyetlerle beslenmelerine, bir arada barındırılmalarına ve bitki hücre duvarı kaynaklarının kullanımlarında görünüşte işlevsel olarak aynı olmalarına rağmen, belirgin şekilde farklı topluluk yapılarına, tahmin edilen fenotipe ve metabolik potansiyellere sahip olduğu şaşırtıcı bir sonuç verdi.
  • Fareler , mikrobiyomları ile ilgili en çok çalışılan memeli haline geldi. Bağırsak mikrobiyotası, alerjik hava yolu hastalığı, obezite, gastrointestinal hastalıklar ve diyabet ile ilgili olarak incelenmiştir. Mikrobiyotanın düşük doz antibiyotiklerle perinatal geçişi, gelecekte alerjik hava yolu hastalığına yatkınlık üzerinde uzun süreli etkilere sahip olabilir. Mikropların belirli alt kümelerinin sıklığı, hastalığın ciddiyeti ile ilişkilendirilmiştir. Doğum sonrası yaşamın erken dönemlerinde spesifik mikropların varlığı, gelecekteki bağışıklık tepkilerini yönlendirir. Gnotobiyotik farelerde, belirli bağırsak bakterilerinin, kolonik düzenleyici T hücrelerinin ve fare yağlanma ve çekal metabolit konsantrasyonlarını modüle eden suşların birikimini teşvik eden alıcı mikropsuz farelere belirli bir fenotip ilettiği bulundu. Bu kombinatoryal yaklaşım, insan biyolojisine mikrobiyal katkıların sistem düzeyinde anlaşılmasını sağlar. Ancak akciğer ve vajina gibi diğer mukoid dokular da astım, alerji ve vajinoz gibi hastalıklarla ilgili olarak incelenmiştir.
  • Böceklerin kendi mikrobiyomları vardır. Örneğin yaprak kesici karıncalar , her yıl yüzlerce kilogram yaprak toplayan devasa yeraltı kolonileri oluştururlar ve yapraklardaki selülozu doğrudan sindiremezler. Mantar bahçelerini koloninin birincil besin kaynağı olarak korurlar. Mantarın kendisi selülozu sindiremezken, çeşitli bakteri içeren bir mikrobiyal topluluk bunu yapıyor. Mikrobiyal popülasyonun genomunun analizi, selüloz sindiriminde rolü olan birçok geni ortaya çıkardı. Bu mikrobiyomun tahmini karbonhidrat düşürücü enzim profili, sığır rumenininkine benzer, ancak tür bileşimi neredeyse tamamen farklıdır. Meyve sineğinin bağırsak mikrobiyotası, epitel yenileme hızını, hücresel aralığı ve epiteldeki farklı hücre tiplerinin bileşimini etkileyerek bağırsaklarının görünümünü etkileyebilir. Spodoptera exigua güvesi bakulovirüs ile enfekte olduğunda, bağışıklıkla ilgili genler azalır ve bağırsak mikrobiyotasının miktarı artar. Dipteran bağırsakta, enteroendokrin hücreler, bağırsak mikrobiyotasından türetilen metabolitleri algılar ve konakçının kommensal mikrobiyotaya karşı doğuştan gelen bağışıklık tepkisinin antibakteriyel, mekanik ve metabolik dallarını koordine eder.
  • Balıkların, kısa ömürlü Nothobranchius furzeri (turkuaz killifish) türleri de dahil olmak üzere kendi mikrobiyomları vardır . Bağırsak mikrobiyotasını genç öldürücü balıklardan orta yaşlı öldürücü balıklara aktarmak, orta yaşlı öldürücü balıkların ömrünü önemli ölçüde uzatır.

Bitkiler

Patates yumrularının bakteriler tarafından kolonizasyon yolları

Bitki mikrobiyomunun tohumdan kaynaklandığı yakın zamanda keşfedildi. Tohum yoluyla bulaşan mikroorganizmalar, belirli bir topluluğun yapraklara ve diğerlerinin köklere hareket ettiği belirli bir rotada gelişen fide içine göç eder. Sağdaki şemada, Mikrobiyota kolonize rizosferde , kökleri giren ve üzeri sonraki yumru nesil kolonize stolons , kırmızı renk ile görünür hale getirilir. Ana yumruda bulunan , dışkılardan geçerek bitkiye ve sonraki nesil yumrulara göç eden bakteriler mavi ile gösterilmiştir.

  • Patates yumrularını kolonize eden bakterilerin ana rezervuarı topraktır.
  • Bakteriler, patates çeşidinden az ya da çok bağımsız olarak topraktan toplanır.
  • Bakteriler yumruları ağırlıklı olarak bitkilerin içinden stolon yoluyla kolonize edebilir.
  • Patates yumrularının bakteriyel mikrobiyotası, bir yumru kuşağından diğerine aktarılan bakterilerden ve topraktan toplanan bakterilerin kök yoluyla patates bitkilerini kolonize etmesinden oluşur.
Simbiyotik siyanobakterileri barındıran tabakayı gösteren, bir sikadın koralloid kökünün enine kesitinin ışık mikrografı

Bitkiler, çeşitli besin maddeleri sağladıkları için mikroorganizmalar için çekici konaklardır. Bitkilerdeki mikroorganizmalar epifit (bitkilerde bulunur) veya endofit (bitki dokusunda bulunur) olabilir. Oomycetes ve mantarlar , yakınsak evrim yoluyla benzer morfoloji geliştirdiler ve benzer ekolojik nişleri işgal ettiler. Konakçı hücreye nüfuz eden ipliksi yapılar olan hifler geliştirirler . Gelen Mutualistik durumlarda bitki genellikle değişim mantar symbiont inorganik fosfat için şekerler heksoz. Bu tür çok eski derneklerin, toprağı ilk kez kolonileştirdiklerinde bitkilere yardım ettikleri tahmin ediliyor. Bitki büyümesini teşvik eden bakteriler (PGPB), bitkiye azot fiksasyonu , fosfor gibi minerallerin çözünmesi, bitki hormonlarının sentezi , mineral alımının doğrudan arttırılması ve patojenlerden korunma gibi temel hizmetleri sağlar . PGPB'ler, ekolojik bir niş veya bir substrat için patojen ile rekabet ederek, inhibitör allelokimyasallar üreterek veya konukçu bitkilerde patojene karşı sistemik direnç oluşturarak bitkileri patojenlerden koruyabilir.

Araştırma

Bir konakçı ile mikrobiyotası arasındaki simbiyotik ilişki , memelilerin bağışıklık sistemini nasıl şekillendirebileceği konusunda laboratuvar araştırması altındadır . Birçok hayvanda, bağışıklık sistemi ve mikrobiyota, mikrobiyotanın bağışıklık reaktivitesini ve hedeflemeyi etkilemesini sağlayabilen kimyasal sinyal alışverişi yaparak "çapraz konuşma" yapabilir. Bakteriler anneden çocuğa doğrudan temas yoluyla ve doğumdan sonra geçebilir . Bebek mikrobiyomu oluşturulduğunda, kommensal bakteriler bağırsağı hızla doldurur, bir dizi bağışıklık tepkisine yol açar ve bağışıklık sistemini uzun süreli etkilerle "programlar". Bakteriler, dokunun bağırsağa girebilecek patojenler için antikor üretmesini sağlayan bağırsak mukozasıyla ilişkili lenfoid dokuyu uyarabilir.

İnsan mikrobiyomu , bağırsaklardaki geçiş ücreti benzeri reseptörlerin aktivasyonunda rol oynayabilir; bu , tehlikeleri tanımak ve hasarı onarmak için kullanılan bir tür örüntü tanıma reseptörü konakçı hücreleridir. Patojenler, hastalıklar, iltihaplanma mekanizmaları , bağışıklık toleransı ve otoimmün hastalıklar dahil olmak üzere bağışıklık düzensizliğine yol açan bu bir arada yaşamayı etkileyebilir .

Mikrobiyotanın birlikte evrimi

Ağartılmış dallanan mercan (ön plan) ve normal dallanan mercan (arka plan). Keppel Adaları, Büyük Set Resifi .

Organizmalar ekosistemler içinde gelişir, böylece bir organizmanın değişimi diğerlerinin değişimini etkiler. Evrim hologenome teorisi doğal seleksiyonun bir nesne bireysel organizma değil, organizma birlikte onun mikrobiyal topluluklar da dahil olmak üzere ilişkili organizmalar, o önermektedir.

Mercan resifleri . Holojenom teorisi, mercan resifleri üzerinde yapılan çalışmalardan kaynaklanmıştır. Mercan resifleri, canlı organizmalar tarafından oluşturulan en büyük yapılardır ve bol miktarda ve oldukça karmaşık mikrobiyal topluluklar içerir. Son birkaç on yılda, mercan popülasyonlarında büyük düşüşler meydana geldi. İklim değişikliği , su kirliliği ve aşırı avlanma, hastalığa yatkınlığa yol açtığı tanımlanan üç stres faktörüdür. Yirmiden fazla farklı mercan hastalığı tanımlanmıştır, ancak bunlardan sadece bir avuç nedensel ajanı izole edilmiş ve karakterize edilmiştir. Mercan ağartma bu hastalıkların en ciddisidir. Akdeniz'de, Oculina patagonica'nın ağartılması ilk olarak 1994'te tanımlandı ve kısa bir süre sonra Vibrio shiloi enfeksiyonuna bağlı olduğu belirlendi . 1994'ten 2002'ye kadar, Doğu Akdeniz'de her yaz O. patagonica'nın bakteriyel ağartılması meydana geldi. Şaşırtıcı bir şekilde, 2003'ten sonra , Doğu Akdeniz'deki O. patagonica , diğer hastalıklar hala ağartmaya neden olmasına rağmen, V. shiloi enfeksiyonuna karşı dirençli olmuştur . Sürpriz, mercanların uzun ömürlü olduğu, ömürlerinin onlarca yıl civarında olduğu ve adaptif bağışıklık sistemlerine sahip olmadığı bilgisinden kaynaklanmaktadır . Onların doğal bağışıklık sistemleri antikor üretemezler ve onlar görünüşte evrimsel zaman ölçeğindeki dışında yeni güçlüklere yanıt verdiklerini mümkün olmamalıdır.

Mercanların belirli bir patojene karşı direnç kazanmayı nasıl başardıklarına dair bilmece, mercanlar ve onların simbiyotik mikrobiyal toplulukları arasında dinamik bir ilişkinin var olduğu 2007 önerisine yol açtı. Holobiontun , bileşimini değiştirerek, değişen çevresel koşullara tek başına genetik mutasyon ve seçilimden çok daha hızlı adapte olabileceği düşünülmektedir . Bu hipotezi daha yüksek bitkiler ve hayvanlar da dahil olmak üzere diğer organizmalara tahmin etmek, hologenom evrim teorisinin önerisine yol açtı.

2007 itibariyle hologenom teorisi hala tartışılıyordu. V. shiloi'nin mercan ağarmasına neden olan ajan olarak yanlış tanımlandığı ve beyazlatılmış O. patagonica'daki varlığının basitçe fırsatçı kolonizasyon olduğu iddiası önemli bir eleştiri olmuştur . Bu doğruysa, teoriye götüren temel gözlem geçersiz olacaktır. Teori, geleneksel doğal seçilim mekanizmalarıyla başka türlü açıklanamayan adaptasyondaki hızlı değişiklikleri açıklamanın bir yolu olarak önemli bir popülerlik kazanmıştır. Holojenom teorisi içinde, holobiont sadece doğal seleksiyonun temel birimi olmakla kalmamış, aynı zamanda hücre ( simbiyogenez , endosimbiyoz ) ve genomik düzeylerde de gözlenen diğer entegrasyon aşamasının sonucu olmuştur .

Araştırma Yöntemleri

Hedeflenen amplikon dizilimi

Hedeflenen amplikon dizilimi, çalışılan topluluğun bileşimi hakkında bazı beklentilere sahip olmaya dayanır. Hedef amplikon dizilemesinde, dizileme için filogenetik olarak bilgilendirici bir işaretleyici hedeflenir. Böyle bir belirteç ideal olarak tüm beklenen organizmalarda mevcut olmalıdır. Ayrıca, primerlerin çok çeşitli organizmalardan gelen genleri hedefleyebileceği ve taksonomik düzeyde daha iyi çözünürlüğe izin verecek kadar hızlı bir şekilde evrimleşebileceği şekilde yeterince korunacak şekilde gelişmelidir. İnsan mikrobiyomu çalışmaları için yaygın bir işaret, bakteriyel 16S rRNA ( yani "16S rDNA", ribozomal RNA molekülünü kodlayan DNA dizisi) genidir . Ribozomlar tüm canlı organizmalarda mevcut olduğundan, 16S rDNA'nın kullanılması, DNA'nın başka bir belirteç kullanılmasına kıyasla çok daha fazla organizmadan amplifiye edilmesini sağlar. 16S rDNA geni hem yavaş gelişen bölgeleri hem de hızlı gelişen bölgeleri içerir; birincisi geniş primerler tasarlamak için kullanılabilirken ikincisi daha ince taksonomik ayrım sağlar. Bununla birlikte, 16S rDNA kullanılarak tür düzeyinde çözünürlük tipik olarak mümkün değildir. Primer seçimi önemli bir adımdır, çünkü primer tarafından hedeflenemeyen hiçbir şey amplifiye edilmeyecek ve dolayısıyla tespit edilmeyecektir. Farklı primer setlerinin, dizi varyasyonu nedeniyle farklı taksonomik grupları güçlendirdiği gösterilmiştir.

Ökaryotik ve viral toplulukların hedeflenen çalışmaları sınırlıdır ve konakçı DNA'yı amplifikasyondan ve insan mikrobiyomunda azaltılmış ökaryotik ve viral biyokütleden hariç tutma zorluğuna tabidir.

Amplikonlar sıralandıktan sonra, mikrobiyal topluluğun bileşimini çıkarmak için moleküler filogenetik yöntemler kullanılır. Bu, amplikonları operasyonel taksonomik birimlere (OTU'lar) kümeleyerek ve diziler arasında filogenetik ilişkiler çıkararak yapılır. Verilerin karmaşıklığı nedeniyle, UniFrac mesafeleri gibi mesafe ölçümleri genellikle mikrobiyom örnekleri arasında tanımlanır ve uzaklık matrislerinde aşağı yönlü çok değişkenli yöntemler gerçekleştirilir. Önemli bir nokta, veri ölçeğinin kapsamlı olması ve mevcut bilgilerden kalıpları belirlemek için daha fazla yaklaşım alınması gerektiğidir. Verileri analiz etmek için kullanılan araçlar arasında VAMPS, QIIME ve mothur bulunur .

Metagenomik sıralama

Metagenomik ayrıca mikrobiyal toplulukları incelemek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Metagenomik dizilemede, topluluğun tüm üyelerinin tüm genlerinden tarafsız bir örnek elde etmek amacıyla doğrudan çevresel örneklerden hedeflenmemiş bir şekilde DNA elde edilir. Son çalışmalar , okuma dizilerini kurtarmak için pompalı Sanger dizilimini veya ateş dizilimini kullanır . Okumalar daha sonra contig olarak birleştirilebilir . Bir dizinin filogenetik kimliğini belirlemek için, BLAST gibi yöntemler kullanılarak mevcut tam genom dizileriyle karşılaştırılır . Bu yaklaşımın bir dezavantajı, mikrobiyal toplulukların birçok üyesinin temsili bir dizili genoma sahip olmamasıdır, ancak bu, 16S rRNA amplikon dizilimi için de geçerlidir ve temel bir sorundur. Av tüfeği dizilimi ile, bilinmeyen genomun yüksek bir kapsamına (50-100x) sahip olarak çözülebilir ve etkin bir de novo genom montajı gerçekleştirilebilir . Bilinmeyen bir organizmanın tam bir genomu bulunur bulunmaz, filogenetik olarak karşılaştırılabilir ve organizma yeni taksonlar yaratarak hayat ağacındaki yerini alabilir . Ortaya çıkan bir yaklaşım, kültürleme olmadan tam mikrobiyal genomları bir araya getirmek için av tüfeği dizilimini yakınlık ligasyon verileriyle ( Hi-C ) birleştirmektir.

Metagenomiklerin referans dizilerin mevcudiyeti ile sınırlı olmasına rağmen, metagenomiklerin hedeflenen amplikon dizilimine göre önemli bir avantajı, metagenomik verilerinin topluluk DNA'sının fonksiyonel potansiyelini açıklayabilmesidir. Hedeflenen gen araştırmaları, yalnızca farklı organizmalardan aynı gen arasındaki filogenetik ilişkiyi ortaya koydukları için bunu yapamaz. İşlevsel analiz, kurtarılan dizileri KEGG gibi metagenomik açıklamaların veri tabanlarıyla karşılaştırarak yapılır . Bu genlerin dahil olduğu metabolik yollar daha sonra MG-RAST, CAMERA ve IMG/M gibi araçlarla tahmin edilebilir .

RNA ve protein bazlı yaklaşımlar

Mikrobiyal toplulukların gen ekspresyonunu, ekstrakte edilmiş RNA'nın pyrosequencing gibi yöntemlerle incelemek için metatranskriptomik çalışmalar yapılmıştır. Yapıya dayalı çalışmalar , mikrobiyotadan ribozimler gibi kodlamayan RNA'ları (ncRNA'lar) da tanımlamıştır . Metaproteomik , mikrobiyota tarafından ifade edilen proteinleri inceleyen ve fonksiyonel potansiyeli hakkında fikir veren bir yaklaşımdır.

Projeler

İnsan mikrobiyomu Projesi bir ABD idi, 2008 yılında başlatılan Sağlık National Institutes of girişimi tespit etmek ve karakterize edilmesidir mikroorganizmalar hem sağlıklı ve hastalıklı insanlarda buldum. En iyi şekilde 115 milyon dolarlık bir bütçeye sahip bir fizibilite çalışması olarak nitelendirilen beş yıllık proje, insan mikrobiyomundaki değişikliklerin insan sağlığı veya hastalığı ile nasıl ilişkili olduğunu test etti.

Toprak mikrobiyomu Projesi (EMP) doğal örnekleri toplamak ve dünyadaki mikrobik topluluk analiz etmek bir girişimdir. Mikroplar oldukça bol, çeşitlidir ve ekolojik sistemde önemli bir role sahiptir. Yine de 2010 itibariyle, toplam küresel çevresel DNA dizileme çabasının, bir litre deniz suyunda veya bir gram toprakta bulunan toplam DNA'nın yüzde 1'inden daha azını ürettiği ve mikroplar arasındaki spesifik etkileşimlerin büyük ölçüde bilinmediği tahmin ediliyordu. EMP, farklı biyomlarda 200.000 kadar örneği işlemeyi ve mikrobiyal bileşim ve etkileşim yoluyla ortamları ve ekosistemleri karakterize etmek için yeryüzündeki eksiksiz bir mikrop veritabanı oluşturmayı amaçlar. Bu verileri kullanarak, yeni ekolojik ve evrimsel teoriler önerilebilir ve test edilebilir.

Bağırsak mikrobiyotası ve tip 2 diyabet

Bağırsak mikrobiyotası, sindirilemeyen polisakkaritlerin parçalanmasında (dirençli nişasta, oligosakkaritler, inülinin fermantasyonu) bağırsak bütünlüğünü güçlendirmede veya bağırsak epitelini şekillendirmede, enerji toplamada, patojenlere karşı korumada ve konakçıyı düzenlemede rol oynadığı için konak sağlığı için çok önemlidir. bağışıklık.

Birkaç çalışma, diyabetik hastalarda bağırsak bakteri kompozisyonunun, artan Lactobacillus gasseri , Streptococcus mutans ve Clostridiales üyeleri ile Roseburia intestinalis ve Faecalibacterium prausnitzii gibi bütirat üreten bakterilerde azalma ile değiştiğini göstermiştir . Bu değişiklik, antibiyotik kötüye kullanımı, diyet ve yaş gibi birçok faktörden kaynaklanmaktadır .

Bütirat üretimindeki azalma, bağırsak geçirgenliğindeki kusur ile ilişkilidir, bu kusur, gram negatif bakteri hücre duvarından dolaşımdaki Lipopolisakkaritlerin artan seviyesi olan endotoksemi vakasına yol açar. Endotokseminin insülin direnci gelişimi ile ilişkisi olduğu bulunmuştur.

Ayrıca bütirat üretimi de serotonin seviyesini etkiler. Yüksek serotonin düzeyinin diyabet gelişimi için risk faktörü olduğu bilinen obeziteye katkısı vardır.

Mikrobiyota tıbbi amaçlarla insan vücuduna nakledilebilir.

Bağırsak mikrobiyota gelişimi ve antibiyotikler

İnsan bağırsak mikrobiyotasının kolonizasyonu doğumdan önce başlayabilir. Çevrede mikrobiyotanın gelişimini etkileyen birçok faktör vardır ve doğum modu en etkili olanlardan biridir.

Özellikle çocuklarda bağırsak mikrobiyotasında büyük değişikliklere neden olduğu gözlemlenen bir diğer faktör, daha yüksek BMI gibi sağlık sorunları ve obezite gibi metabolik hastalıklara karşı artan risk ile ilişkili olan antibiyotik kullanımıdır. Bebeklerde amoksisilin ve makrolidlerin, Bifidobacteria, Enterobacteria ve Clostridia bakteri sınıflarında bir değişiklik ile karakterize edilen bağırsak mikrobiyotasında önemli değişikliklere neden olduğu gözlenmiştir. Yetişkinlerde tek bir antibiyotik kürü, mantar topluluklarında daha da kalıcı değişikliklerle birlikte hem bakteri hem de mantar mikrobiyotasında değişikliklere neden olur. Bakteriler ve mantarlar bağırsakta birlikte yaşar ve büyük olasılıkla mevcut besin kaynakları için bir rekabet vardır. Seelbinder ve ark . Bağırsaktaki kommensal bakterilerin , metabolitleri, özellikle propiyonat, asetik asit ve 5-dodekenoat ile Candida albicans'ın büyümesini ve patojenitesini düzenlediğini buldu. Candida daha önce IBD ile ilişkilendirilmiştir ve ayrıca şiddetli IBD'den muzdarip IBD hastalarına verilen biyolojik bir ilaca, infliximab'a yanıt vermeyenlerde arttığı gözlemlenmiştir. Propionat ve asetik asit, bağırsak mikrobiyota sağlığına faydalı olduğu gözlemlenen kısa zincirli yağ asitleridir (SCFA'lar). Antibiyotikler bağırsaktaki bakterilerin büyümesini etkilediğinde, düzenlenmediğinde patojen olabilen bazı mantarların aşırı büyümesi olabilir.

Gizlilik sorunları

Bir kişinin insan vücudunda bulunan mikrobiyal DNA, kişiyi benzersiz bir şekilde tanımlayabilir. Kişi anonim olarak mikrop DNA verilerini bağışlamışsa, bir kişinin mahremiyeti tehlikeye girebilir. Tıbbi durumları ve kimlikleri ortaya çıkarılabilir.

Ayrıca bakınız

Referanslar