Cultura si divertisment

O ampla analiza publicata in revista stiintifica Gut Microbes descrie microbiomul uman drept "un ecosistem dinamic, format din trilioane de bacterii, virusuri, fungi si arhee", cu roluri care "merg de la digestie si producerea unor vitamine pana la dezvoltarea sistemului imunitar si reglarea metabolismului". Concluzia cercetatorilor este ca microbiomul trebuie privit ca un "partener esential" al biologiei umane, si nu ca o colectie pasiva de microorganisme. Relatia cu aceasta lume microscopica este una de schimb. Microorganismele primesc de la organismul uman un mediu in care pot supravietui si nutrientii de care au nevoie, iar organismul beneficiaza, la randul sau, de capacitati metabolice pe care celulele sale nu le au. Parteneri activi in functionarea organismului uman Unul dintre cele mai simple exemple se afla chiar in procesul de digestie. Organismul uman dispune de un arsenal de enzime pentru a descompune alimentele, dar nu poate procesa singur toate componentele acestora. O parte ajunge in intestinul gros fara sa fi fost digerata, iar acolo este prelucrata de bacteriile intestinale. Acestea fermenteaza fibre si alti carbohidrati pe care enzimele umane nu ii pot digera, producand acizi grasi cu lant scurt - substante importante prin care activitatea microbiotei ajunge sa influenteze direct functionarea organismului. Printre acestia se numara acetatul, propionatul si butiratul, implicati in mai multe procese biologice. Butiratul, de exemplu, furnizeaza energie celulelor care captusesc colonul, contribuie la mentinerea integritatii barierei intestinale si intervine in reglarea raspunsului imunitar. Acizii grasi cu lant scurt actioneaza si ca semnale chimice, legandu-se de receptorii celulelor umane si transmitand astfel semnale care le modifica activitatea. Prin intermediul acestor produsi, bacteriile intervin direct in reglarea metabolismului si in mecanismele de aparare ale organismului. Completeaza capacitatile celulelor umane Legatura dintre acesata lume si organismul uman nu se limiteaza insa la procesele digestiei. Bacteriile transforma si alte substante care ajung in intestin, conferindu-le proprietati si functii biologice pe care acestea nu le au in forma produsa de celulele umane. Un exemplu sunt acizii biliari. Produsi initial de ficat si eliberati in intestin pentru a participa la digestia grasimilor, acestia sunt transformati de bacterii in alte forme, numite de specialisti acizi biliari secundari. O parte dintre acestia este reabsorbita prin peretele intestinal, ajunge in sange si este transportata inapoi la ficat. La fel ca acizii grasi cu lant scurt, si acesti compusi actioneaza ca mesageri chimici, contribuind la reglarea modului in care organismul gestioneaza grasimile si glucoza, dar si la reglarea activitatii sistemului imunitar. Comunicarea functioneaza in ambele sensuri Dar schimbul nu se desfasoara numai dinspre microorganisme catre noi. Organismul transmite, la randul sau, semnale la care bacteriile raspund. Printre substantele implicate se numara hormoni, citokine - molecule folosite de celulele sistemului imunitar pentru a comunica intre ele - dar si alti compusi produsi de organism. Un exemplu surprinzator il ofera adrenalina si noradrenalina, a caror eliberare creste in situatii de stres. Cercetarile au aratat ca unele bacterii reactioneaza la prezenta lor, modificandu-si activitatea. "Interactiunile complexe mediate de molecule, bazate pe schimbul bidirectional de informatii dintre microorganisme si celulele umane, contribuie la apararea impotriva bolilor si la mentinerea sanatatii", arata cercetatorii de la Universitatea Tianjin din China intr-un studiu publicat in npj Biofilms and Microbiomes. Comunicarea este, asadar, bidirectionala: microorganismele influenteaza organismul, iar semnalele produse de celulele umane influenteaza, la randul lor, microorganismele. Cele doua directii nu sunt insa cunoscute la fel de bine. Desi cercetarea moderna a microbiomului este relativ recenta, mecanismele prin care moleculele produse de microorganisme actioneaza asupra celulelor umane au fost studiate mai aprofundat, in timp ce modul in care moleculele umane regleaza fiziologia si echilibrul microorganismelor este inca prea putin cunoscut. Cat din noi este, de fapt, uman? Dimensiunile acestei lumi microscopice par greu de imaginat. Specialisti din centre universitare si de cercetare din Germania, China, Taiwan, Iran si Egipt ofera o perspectiva surprinzatoare asupra proportiilor sale. "Numarul acestor celule microbiene este aproximativ egal cu cel al celulelor umane", arata cercetatorii, care vorbesc despre o relatie profunda de interdependenta intre organism si comunitatile de microorganisme pe care acesta le gazduieste. Estimarile pe care se bazeaza aceasta comparatie indica aproximativ 38 de trilioane de bacterii si 30 de trilioane de celule umane intr-un organism adult. Numeric, raportul este astfel foarte apropiat de 1 la 1. In ciuda numarului lor urias, bacteriile sunt mult mai mici decat celulele umane si cantaresc impreuna aproximativ 200 de grame, potrivit calculelor cercetatorilor de la Institutul Weizmann din Israel. Privita insa strict numeric, imaginea este spectaculoasa: in corpul uman si la suprafata lui traiesc aproximativ tot atatea bacterii cate celule umane alcatuiesc intregul organism. Microbiomul nu se afla doar in intestin Desi microbiomul intestinal este cel mai intens studiat, microorganismele traiesc in si pe corpul uman, colonizand numeroase alte zone, printre care pielea, cavitatea orala, tractul respirator si sistemul urogenital. Fiecare dintre aceste medii gazduieste microorganisme adaptate conditiilor locale, astfel incat microbiomul difera de la o parte a corpului la alta. Numai in microbiomul intestinal au fost identificate peste 4.500 de specii de bacterii, potrviti cercetatorilor de la Universitatea Cambridge. Pielea ofera un exemplu concret. Staphylococcus epidermidis, o bacterie care traieste in mod obisnuit la suprafata corpului, produce substante cu efect antibacterian si stimuleaza celulele pielii sa produca propriile molecule de aparare. In acest fel, contribuie la apararea naturala a pielii si limiteaza dezvoltarea unor microorganisme care ii pot fi daunatoare. Printre acestea din urma se numara Staphylococcus aureus, a carui inmultire excesiva este frecvent intalnita in dermatita atopica, contribuind la deteriorarea barierei pielii si alimentand astfel boala. Un ecosistem care se schimba odata cu noi Microbiomul nu ramane neschimbat de-a lungul vietii. Compozitia sa se modifica odata cu varsta si este influentata de alimentatie, mediul in care traim, stilul de viata si medicamente. Alimentatia influenteaza in special microbiomul intestinal. O dieta bogata in fibre favorizeaza bacteriile care le fermenteaza, in timp ce alimentatia occidentala, bogata in grasimi si zaharuri rafinate, este asociata reducerii diversitatii microorganismelor care alcatuiesc microbiomul. Cu cat dispar mai multe tipuri de bacterii, cu atat se pot pierde si unele dintre functiile pe care acestea le indeplinesc pentru organism. Si medicamentele modifica acest ecosistem. Cel mai evident exemplu il reprezinta antibioticele: ele combat bacteriile care provoaca infectii, dar le afecteaza si pe cele care traiesc in organism. In functie de antibiotic si de durata tratamentului, microbiomul poate suferi modificari importante, iar revenirea la compozitia anterioara necesita timp. Pana la refacerea lui, organismul ramane mult mai vulnerabil in fata agentilor patogeni care pot provoca diverse infectii, spun cercetatorii. Cand echilibrul se pierde Pentru a descrie perturbarea echilibrului acestei comunitati de bacterii, specialistii folosesc termenul de disbioza. Aceasta poate insemna reducerea diversitatii, pierderea unor microorganisme care indeplinesc functii utile sau proliferarea altora care, in anumite conditii, pot deveni daunatoare. Studiile au asociat astfel de modificari cu numeroase afectiuni: de la tulburari gastrointestinale si metabolice la alergii, boli cardiovasculare, boli autoimune, neurologice si chiar oncologice. Relatia dintre disbioza si aceste boli este insa complexa. In unele cazuri, dezechilibrul microbiomului contribuie la aparitia sau la evolutia bolii, in timp ce in altele chiar boala sau tratamentul modifica microbiomul. De asemenea, cele doua procese se pot intretine reciproc. Microbiomul poate schimba raspunsul la medicamente Relatia cu microorganismele intestinale devine importanta si atunci cand luam medicamente. Dupa administrarea orala, unele substante medicamentoase pot fi transformate chimic de enzimele produse de bacteriile intestinale, fiindu-le modificata activitatea. Microbiomul poate influenta astfel absorbtia, metabolizarea si eficienta unor medicamente, contribuind la diferentele de raspuns la tratament dintre persoane. "Diferentele dintre persoane in compozitia si continutul genetic al microbiomului contribuie semnificativ la variatiile in expunerea la medicamente, eficienta tratamentului si reactiile adverse", arata cercetatorii. Aceasta relatie este studiata si in medicina de precizie, al carei obiectiv este adaptarea preventiei si tratamentului la particularitatile fiecarui pacient. Poate fi modificat microbiomul pentru a trata o boala? Cercetatorii incearca si drumul invers: daca anumite modificari ale microbiomului participa la aparitia sau la evolutia unor boli, poate interventia asupra comunitatii microbiene sa ajute la tratarea lor? Unele strategii, precum probioticele si prebioticele, sunt deja folosite, iar altele, precum microorganismele concepute in scop terapeutic, sunt inca in cercetare. Posibilitatea de a modifica microbiomul nu inseamna insa ca exista un microbiom "perfect" care ar trebui reprodus la toata lumea. Compozitia comunitatilor microbiene difera considerabil intre oameni, iar efectele variaza in functie de afectiune, de microorganismele implicate si de particularitatile fiecarui organism. Viata umana depinde de trilioane de parteneri microscopici Cercetarile din ultimele decenii asupra microbiomului au schimbat imaginea corpului uman, privit ca un sistem care isi indeplineste singur toate functiile. Celulele noastre si microorganismele au propriul material genetic si propriile mecanisme biologice, dar activitatea lor este permanent interconectata. Bacteriile proceseaza componente alimentare pe care enzimele umane nu le pot descompune, produc molecule recunoscute de celulele noastre si participa la reglarea metabolismului si a sistemului imunitar. Organismul uman, la randul sau, modeleaza mediul in care traiesc microorganismele si produce molecule capabile sa le influenteze comportamentul. Iar aceasta interdependenta nu este un accident biologic. Microorganismele si gazdele lor au evoluat impreuna, dezvoltand mecanisme de interactiune care fac dificila intelegerea fiziologiei umane daca microbiomul ar fi privit separat de organism. Cercetarile, incepute in urma cu doar cateva decenii, continua sa dezvaluie amploarea implicarii acestuia, atat in functionarea normala a organismului, cat si - in cazul dezechilibrelor sale - in aparitia si evolutia unor boli. Pentru ca, in ciuda complexitatii extraordinare a corpului uman, o parte din procesele care mentin organismul nostru in functiune depind fundamental de relatia continua cu lumea microscopica pe care o gazduim.