מיקרואורגניזמים במעיים ונקודות מבט של מחלות נוירולוגיות חלק 1

מערכת העיכול של כל אדם בריא מורכבת מקבוצה ייחודית של מיקרוביוטה במעיים המאכלסת ביחד קהילה מגוונת ומורכבת של למעלה מ-100 טריליון מיקרואורגניזמים, כולל חיידקים, וירוסים, ארכאים, פרוטוזואה ופטריות.

ארכאים הם מחלקה של פרוקריוטים שקיימים מיליארדי שנים בהיסטוריה הגיאוגרפית. בשנים האחרונות, מדענים חוקרים את הארכיאה בצורה מעמיקה יותר ומגלים את הקסם שלהם. ביניהם, המפתיע ביותר הוא היחס בין ארכיאה לזיכרון.

כפי שכולנו יודעים, זיכרון הוא תפקיד חיוני של המוח האנושי. אם נאבד את הזיכרון, זה יהפוך לקשה מאוד. אבל האם ידעת? ארכיאה יכולה לקדם את הזיכרון האנושי.

מחקרים הראו שארכיאה יכולה לייצר חומר הנקרא "חומצה ליזרית", שיכולה לעורר את פעילות הנוירונים במוח ולקדם את הזיכרון האנושי. חומצה ליסרגית יכולה גם להשפיע על תדירות גלי המוח ולשפר את הזיכרון ואת יכולת הלמידה על ידי שינוי קצב המוח.

בנוסף, ארכאה יכולה גם לשפר את מצב הרוח ואיכות השינה שלנו. גוף בריא ומצב רגשי הם תנאי מוקדם חשובים לשמירה על הזיכרון.

לכן, כדי לשמור על מוח בריא וזיכרון חזק, נוכל למנוע ולטפל על ידי צריכת מזונות עשירים בארכאה. מזונות כמו יוגורט ומוצרי סויה מותססים עשירים בארכיאה. בנוסף, לפעמים נוכל למצוא גם מרכיבי ארכאה במוצרי בריאות.

לסיכום, יש קשר הדוק בין ארכיאה לזיכרון. על ידי צריכה נכונה של מזונות עשירים בארכאאה, אנו יכולים לשמור על מוח בריא וזיכרון חזק, מה שהופך את חיינו לטובים יותר. ניתן לראות שעלינו לשפר את הזיכרון שלנו, ו-Cistanche יכולה לשפר משמעותית את הזיכרון מכיוון ש-Cistanche הוא חומר רפואי סיני מסורתי עם השפעות ייחודיות רבות, אחת מהן היא שיפור הזיכרון. היעילות של Cistanche מגיעה מהמרכיבים הפעילים השונים שהוא מכיל, כולל חומצה טאנית, פוליסכרידים, גליקוזידים פלבנואידים וכו'. מרכיבים אלו יכולים לקדם את בריאות המוח בדרכים רבות.

לחץ לדעת 10 דרכים לשיפור הזיכרון

לחיידקים במעיים יש קשר סימביוטי עם הגוף שלנו. הרכב המיקרוביוטה מעוצב בשלב מוקדם בחיים על ידי התבגרות המעיים, המושפעת ממספר גורמים.

חיידקי מעיים הם חיוניים בשמירה על הומאוסטזיס חיסוני ומטבולי והגנה מפני פתוגנים. דיסביוזה של מיקרוביוטה במעיים קשורה לא רק להפרעות מעיים אלא גם למחלות מחוץ למעיים כגון הפרעות מטבוליות ונוירולוגיות.

בסקירה זו, המחברים בחנו מחקרים שונים שחשפו את ההשערות והקשרים האפשריים בהתפתחות של הפרעות נוירולוגיות הקשורות למיקרוביום של המעי.

הטיוטה הראשונה שהוגשה: 30 בנובמבר 2020; התקבל לפרסום: 20 במאי 2021; פורסם באינטרנט: 14 ביולי 2021.

מילות מפתח: מחלת אלצהיימר • חרדה • הפרעת הספקטרום האוטיסטי • ציר מעי-מוח • מיקרואורגניזמים במעיים • מיקרוביום • טרשת נפוצה • מחלה נוירולוגית • מחלת פרקינסון • סכיזופרניה.

מיקרואורגניזמים במעיים השוכנים במערכת העיכול האנושית (GI) הם חלק חיוני מהתפתחות האדם, מכיוון שהם משמשים כממשק הגדול ביותר בין המארח, גורמים סביבתיים ואנטיגנים בגוף האדם.

מספר חיידקי המעיים במעיים שלנו עולה על 1014, כולם מוקדשים ליצירת קשר מועיל הדדי (סימביוזה) עם הגוף. החיידקים, הארכיאה והאאוקריוטים המאכלסים את מערכת העיכול מועילים לאדם בכמה דרכים באמצעות מגוון פונקציות פיזיולוגיות, כגון חיזוק שלמות המעי או עיצוב המעי-פיתל, ויסות חסינות המארח, הגנה מפני פתוגנים, קצירת אנרגיה ואספקת חומרים מזינים כגון ויטמינים [1] .

קשר סימביוטי זה הוא תוצאה של מספר גורמים סביבתיים שנוצרים במהלך מגע בין העובר למיקרוביוטה הנרתיקית במהלך הלידה [2]. מיקרואורגניזמים במעיים ממלאים תפקידים משמעותיים בגוף האדם, המסייעים בצמיחה והתפתחות תקינים.

מבחינה היסטורית, מיקרואורגניזמים במעיים נחשבו לברכה עבור בני אדם כתוצאה מהשפעות בריאותיות מועילות אלו.

עם זאת, באופן מפתיע, מחקרים עדכניים הראו שלחיידקי המעי יש השפעה על מחלות של מערכת העצבים המרכזית (CNS) בגלל התקשורת הדו-כיוונית בין המיקרוביום של המעי ל-CNS המכונה ציר המיקרוביוטה-מעי-מוח, והם יכולים גם להשפיע על התפתחות כללית ותפקוד המוח.

הפרעות נוירו-התפתחותיות, נוירודגנרטיביות ופסיכיאטריות קשורות לשינויים בכמות פלורת המעי. כתוצאה מכך, זוהה לאחרונה קשר בין מגוון מיקרואורגניזמים במעיים לבין הצורות הנפוצות ביותר של מחלה נוירולוגית (למשל, מחלת אלצהיימר [AD], טרשת נפוצה [MS], סכיזופרניה).

למרות שהמנגנונים והתפקידים של מיקרואורגניזמים במעיים בהתפתחות מחלות אלו אינם מובנים, מספר מחקרים אחרונים הציעו השערות אפשריות שונות המסבירות כיצד מיקרואורגניזמים במעיים עשויים להשפיע על התפתחותם [3,4].

סקירה זו מספקת סקר מקיף של מיקרואורגניזמים במעיים והתפתחותם, כמו גם תפקידיהם בגוף האדם ומעורבות במחלות נוירולוגיות, כולל השערות מעודכנות של פתוגנזה מיקרוביאלית במחלות נוירולוגיות.

הרכב ומגוון של מיקרואורגניזמים במעיים

המיקרוביוטה של ​​המעי מורכבת מכמה מינים של מיקרואורגניזמים, כולל חיידקים, שמרים ווירוסים.

ההרכב של חיידקי מעיים מתפתח לאורך חיינו בהתאם לשינויים בסטטוס האנטומי, התזונתי והתזונתי (כגון רזה, השמנת יתר, אנורקסית) וכן פתולוגי (זיהומים מערכתיים ומערכת העיכול), סביבתיים (למשל, אקלים, מקום עבודה, אורח חיים, הרכב משפחתי) וגורמים פרמקולוגיים (למשל, שימוש באנטיביוטיקה, פרוביוטיקה, משלשלים, פרוקינטיקה) [5].

המיקרוביוטה האנושית מכילה רכיבים כגון ארכאה, וירוסים, פטריות, שמרים ואיקריוטים אחרים (למשל, Blastocystis ו- Amoebozoa), שהוזנחו במחקר, ומידע על פטריות קומנסליות, ארכאות ופרוטוזואה גם הוא נדיר [5,6] .

על פי הטקסונומיה, ניתן לסווג חיידקים לפיילה (בביולוגיה, פילום [פילה רבים] הוא רמת סיווג או דרגה טקסונומית מתחת לממלכה ומעל למעמד), מעמדות, סדרים, משפחות, סוגים ומינים [7].

החיידקים השולטים במעיים מורכבים מ-Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria, Fusobacteria ו-Verrucomicrobia, כאשר 90% מהמיקרוביוטה של ​​המעי מורכבת משתי הפילאות Firmicutes ו-Bacteroidetes.

Thephylum Firmicutes מורכב מיותר מ-200 סוגים שונים, כולל לקטובצילוס, באצילוס, קלוסטרידיום, אנטרוקוקוס ורומינוקוקוס, כאשר 95% מהפילום מורכב מהסוג קלוסטרידיום.

הדומיננטיות השולטות הכוללות את Bacteroidetes כוללים את Bacteroides ו- Prevotella, בעוד ש-Actinobacteria phylum הוא פחות נפוץ בפרופורציה ומיוצג בעיקר על ידי הסוג Bifidobacterium.

המיקרוביוטה של ​​המעי מאופיינת בצבירי חיידקים הנקראים אנטרוטיפ ושלושה אנטרוטיפים מאופיינים בשלושה צבירי חיידקים דומיננטיים: Bacteroides (אנטרוטיפ I), Prevotella (אנטרוטיפ II) ו-Ruminococcus (אנטרוטיפ III).

EnterotypeI שואב בעיקר אנרגיה מפחמימות באמצעות מסלולי גליקוליזה ופנטוז פוספט, בעוד שאנטרוטיפ II ו-III יכולים לפרק את הגליקופרוטאין המוצין של שכבת רירית המעי [8,9].

בכל חלק של מערכת העיכול, מיקרוביוטת המעיים האנושית משתנה מבחינה טקסונומית ותפקודית ומשתנה אצל אותו אדם בהתאם למעברי תינוקות, גיל וגורמים סביבתיים כגון שימוש באנטיביוטיקה. בקטריופאג'ים של המעיים התגלו כמרכיב העיקרי של וירום המעי - מהווה כ-90% מהרכבו, מחקה את צמיחת המיקרוביוטה החיידקית בתינוקות, ונחשבים להישאר יציבים בחיים הבוגרים [10].

בין הגנים שנשמרו במהלך האבולוציה הנגיפית של המעי, חלקם אוספים אנרגיה לפעילויות כמו הובלת פחמימות ופירוק [11-13].

תכונות אלו מוצגות בדרך כלל על ידי וירוסים שמקורם בתזונה של צמחים בעלי יכולת לשלוט במיקרוביוטה של ​​חיידקים אנושיים או במטבוליזם המארח, כולל סינתזת חלבונים וסינתזה ופירוק פחמימות [14].

מעניין לציין ששיטות מטאגנומיות חדשות אפשרו לנו לזהות את ההרכב של וירום המעי והראו לנו שהמעי מאוכלס במגוון פתוגנים. פתוגנים כמו Norwalk, Rotavirus ו-Enterovirus אחראים לדלקת גסטרואנטריטיס, מכיוון שהם פוגעים ישירות באנטרוציטים או משנים את הפרשת יונים ומים במעי הגס.

בנוסף, נמצאה גם רשימה גדולה של וירוסים ענקיים שאינם ניתנים לגילוי (הנובעים מפרוטוזואה וטפילים) ווירוסים ובקטריופאג'ים שמקורם בצמח [15,16].

קהילת המיקרוביום של המעי נשלטת בעיקר על ידי חיידקים, וכתוצאה מכך, המחקר על הרכב חיידקי המעי התמקד באופן מסורתי בחיידקים. עם זאת, לאחרונה, מחקרים חדשים חשפו את נוכחותם של חיידקים אחרים שעשויים להשפיע רבות הן על קידום הבריאות והן על השראת מחלות.

לפיכך, חשוב גם לבצע מחקרים על חיידקים מוזנחים כדי ללמוד יותר על פתוגניקרולים כלשהם במחלות נוירולוגיות ואחרות.

תפקידם של מיקרואורגניזמים במעיים בגוף האדם

מיקרואורגניזמים במעיים ממלאים תפקיד מכריע בבריאות על ידי ביצוע פונקציות שונות הנדרשות לצמיחה והתפתחות של הגוף. לעומת זאת, חוסר איזון של חיידקים אלה יכול להוביל למחלות או הפרעות רבות הקשורות לבריאות.

מיקרואורגניזמים ומטבוליטים שלהם

מיליוני חיידקים השוכנים במעיים משפיעים על הומאוסטזיס המארח. המיקרוביוטה מייצרת מערכת יחסים סימביוטית והדדית עם המארח, מה שמרמז שגם המארח וגם החיידק תלויים זה בזה כדי לשרוד.

המיקרוביום אחראי על אספקת חומרים מזינים חיוניים; סינתזה של ויטמינים, אנזימים וחומצות אמינו; מטבוליזציה של קסנוביוטיקה ותרופות; עיכול תאית; ביצוע אנגיוגנזה; שיפור תפקוד העצבים האנטרי (טבלה 1) [17–20]; וסינתזה של חומצות שומן קצרות שרשרת (SCFAs), הכוללות מטבוליטים כגון בוטיראט, פרופיונאט ואצטט [21].

אורגניזמים של המעי הגס כמו Bacteroides, Roseburia, Bifidobacterium ו-Enterobacteriaceae מעורבים בתסיסה של פחמימות ואוליגוסכרידים בלתי ניתנים לעיכול, מה שמביא לסינתזה של SCFAs, שיפור בריאות המעיים [22,23].

Bacteroides thetaiotaomicron, חבר בסוג Bacteroides, מעורב גם בתסיסה של פחמימות [24]. הוכח כי B thetaiotaomicron מפגין ביטוי גבוה יותר של קוליפאז, אנזים הנדרש על ידי ליפאז הלבלב לעיכול שומנים [25].

Bacteroidetes ו-Firmicutes מסייעים בחילוף החומרים של שאריות מזון לא מעוכלות. Lactobacillus plantarum שומר על שלמות מחסום המעי ומונע כניסת חיידקי מעי, רעלנים חיידקיים, שומנים מעוכלים חלקית וחלבונים לזרם הדם, ובכך מונע את הופעת התסמינים האופייניים של מעי דולף [26].

מעי דולף, או רירית מעיים פגומה, יאפשרו אחרת לחלקיקי מזון לא מעוכלים, לחומרי פסולת רעילים ולחיידקים לדלוף דרך המעיים ולהיכנס לזרם הדם, ובכך לגרום לתגובה חיסונית, לגרום לדלקת מערכתית ולהפוך אדם רגיש לבריאות מרובת הפרעות.

מחקרים אחרונים בעכברים הוכיחו ש-SCFAs - בפרט בוטיראט - משפרים את שלמות מחסום המעי [21]. המיקרוביוטה מגינה על המארח על ידי מניעת הקמה וצמיחה של פתוגנים.

אפקט ההגנה מיושם באמצעות מנגנונים שונים. לדוגמה, חיידקי המעי מתחרים להיקשר לגבול המברשת של תאי אפיתל מעיים, ובכך מונעים היצמדות וכניסה של חיידקים חולניים לתאי האפיתל [31].

יתרה מכך, חיידקי המעי מתחרים על חומרים מזינים שמסופקים על ידי המארח, ומעכבים את צמיחתם של מתחרים פתוגניים. בנוסף, בקטריוצינים המיוצרים על ידי מיקרוביוטה של ​​המעיים מעכבים את הצמיחה של חיידקים פתוגניים [32,33].

המיקרוביוטה משפיעה גם על התפתחות מערכת העצבים המרכזית באמצעות ייצור של נוירוטרנסמיטורים ונוירומודולטורים, והיעדרה קשורה לבעיות רבות הקשורות להתפתחות מערכת העצבים המרכזית [34].

בני הסוג לקטובצילוס וביפידובקטריום מסנתזים חומצה גמא-אמינו-בוטירית (GABA); Escherichia,Bacillus ו-Saccharomyces מסנתזים נוראדרנלין; קנדידה, סטרפטוקוקוס, Escherichia ו-Enterococcus מסנתזים את הסרוטונין; Bacillus ו- Serratia מסנתזים דופמין; ולקטובצילוס מסנתז אצטילכולין [27].

חברי הסוג Bacteroides מסנתזים חומצה לינולאית מצומדת, בעלת תכונות אנטי-סוכרתיות, אנטי-אתרוגניות, אנטי-אובזוגניות, היפוליפידמיות ואימונומודולטוריות [28,29].

חילוף חומרים של מספר חלבונים תזונתיים נובע מהאינטראקציה בין המארח למיקרוביוטה של ​​המעי, שכל אחד מהם מבצע פונקציות מטבוליות בהתאמה; לדוגמה, האנזים החיידקי histamine decarboxylase הופך L-histidine להיסטמין [35]. חיידקים יכולים גם לסנתז חומצות אמינו לשימוש המארח; עם זאת, פונקציה זו תלויה במידה רבה בתפקיד ניצול חומצת האמינו של המיקרוביוטה.

המיקרוביוטה של ​​המעי גם לוקחת חלק בפירוק של פוליפנולים תזונתיים (לדוגמה, פלבנולים, פלבנונים, פלוואן3-אולים), שנשארים לא פעילים בעת בליעה. Bacteroides distasonis, Bacteroides uniformis, Enterococcus casseliflavus ו- Eubacterium ramulus digest flavanols; Butyrivibrio spp.

לעכל טאנינים, במיוחד פוליפנולים חמוציות ופטל; Clostridium orbiscindens ו-Enterococcus avium מעכלים פלבונים; ו-L plantarum, Lactobacillus casei,Lactobacillus acidophilus ו-Bifidobacterium longum מעכלים אנתוציאנידינים [30].

כמו כן, יש לציין כי יחד עם מספר יתרונות, תסיסת חלבון כוללת ייצור של מטבוליטים מסוימים שיכולים להביא למספר פגמים פיזיולוגיים במארח. המיקרוביוטה של ​​המעי תורמת גם למטבוליזם קסנוביוטי.

קסנוביוטיקה היא תרכובות זרות שאינן מיוצרות על ידי המארח עצמו, אך מכונות תרופות, רעילים סביבתיים ורעלים. חיידקים במעיים מכוונים את חילוף החומרים הקסנוביוטי באמצעות שני מנגנונים שונים, ישירים ועקיפים, בהתאם לגורמי תזונה ואורח חיים [36].

חיידקים במעיים מעוררים מטבוליזם קסנוביוטי באמצעות אי-אקטיבציה של מטבוליטים קסנוביוטיים, הפעלה ביולוגית של מבשרי קסנוביוטיים, הפעלה מחדש של מטבוליזם קסנוביוטי שנגמר מארח, או שינוי בביטוי של חדירות המעי המארח.

ציר המעי-מוח

האינטראקציה בין המעיים למוח חושפת קשר פיזיולוגי ביניהם המבטיח הקמת הומאוסטזיס של מערכת העיכול וכן שמירה על תפקודים קוגניטיביים ולימביים.

הקשר השיתופי בין מערכת העצבים המרכזית, מערכת העצבים האוטונומית (ANS), מערכת העצבים האנטרית (ENS) וציר ההיפותלמוס-יותרת המוח-אדרנל (HPA) של הגוף מכונה "ציר המעי-מוח".

האינטראקציה כוללת מסלולים ישירים ועקיפים בין המרכזים הקוגניטיביים והרגשיים של המוח ותפקודי מעיים היקפיים.

ציר המעי-מוח הוא שילוב של הזרועות הסימפתטיות והפאראסימפתטיות של ה-ANS, המאותות אותות אפרנטיים ו-efferentneural, בהתאמה, המחברים את ציר המעי-מוח.

עדויות ניסיוניות מצביעות על כך שלמיקרוביוטה של ​​המעי יש השפעה משמעותית על ציר המעי-מוח ושחוסר ויסות של המיקרוביום של המעי יכול להוביל להתפתחות של הפרעות אימונולוגיות, נוירולוגיות ופסיכיאטריות [37-40].

חוסר איזון בהרכב המיקרוביוטה של ​​המעי קשור גם להפרעות במערכת העיכול.

For more information:1950477648nn@gmail.com