MICROBIOTA: องค์ประกอบหน้าที่และตำแหน่งที่พบ - ชีววิทยา - 2025

microbiota ปกติของมนุษย์คือชุดของเชื้อจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในร่างกายในวิธีการมาตรฐานที่ไม่ก่อให้เกิดโรคใด ๆ ปัจจุบันคำว่าพืชแบคทีเรียถือว่าไม่เหมาะสม

ในทางอนุกรมวิธานไมโครไบโอต้าประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตที่หลากหลายตั้งแต่แบคทีเรียอาร์เคียและยูคาริโอตไปจนถึงไวรัส ชุมชนจุลินทรีย์มีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญในพื้นที่ต่างๆของร่างกาย กล่าวอีกนัยหนึ่งองค์ประกอบของจุลินทรีย์ในปากไม่สอดคล้องกับที่พบในลำไส้

ที่มา: pixabay.com

เมื่อเราคิดถึงแบคทีเรียและจุลินทรีย์โดยทั่วไปเรามักจะทำให้เกิดความรู้สึกดูถูกเหยียดหยามเกี่ยวกับการมีอยู่ของสิ่งเหล่านี้ในร่างกายของเรา แม้ว่าจะเป็นความจริงที่ว่าแบคทีเรียหลายชนิดก่อให้เกิดโรคร้ายแรง แต่การสรุปแนวคิดนี้ไม่ถูกต้อง

จุลินทรีย์ในร่างกายของเราเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้และสร้างความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันและใกล้เคียงกับสิ่งมีชีวิตของเรา ไมโครไบโอต้าของเราส่งผลกระทบอย่างมากต่อสรีรวิทยาของเราทั้งทางตรงและทางอ้อม - มีส่วนช่วยในการเผาผลาญอาหารหลายอย่างปกป้องเราจากเชื้อโรคให้ความรู้ระบบภูมิคุ้มกันและหน้าที่อื่น ๆ

ปัจจัยที่แตกต่างกันมีผลต่อองค์ประกอบของจุลินทรีย์ของมนุษย์ สิ่งที่โดดเด่นที่สุด ได้แก่ อาหาร - ทั้งในทารกและผู้ใหญ่ - โหมดการเกิดการใช้ยาปฏิชีวนะเงื่อนไขทางการแพทย์บางอย่างจีโนไทป์ของโฮสต์และอื่น ๆ

ปัจจุบันมีวิธีการทางโมเลกุลแบบใหม่ที่ช่วยให้สามารถระบุลักษณะของไมโครไบโอต้าโดยใช้เทคนิคการหาลำดับขั้นสูงและรวดเร็ว ยีนที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือยีนที่เป็นรหัสสำหรับ 16S ribosomal RNA และเปรียบเทียบกับฐานข้อมูล

ไมโครไบโอต้าคืออะไร?

ไมโครไบโอต้าหมายถึงการรวมตัวของจุลินทรีย์ที่มีอยู่ในสภาพแวดล้อมที่กำหนด ในกรณีนี้จุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกับร่างกายมนุษย์ คำนี้เสนอโดย Lederberg และ McCray ซึ่งเน้นถึงผลที่ตามมาและประโยชน์ของหน่วยงานทางชีววิทยาเหล่านี้ต่อสุขภาพของมนุษย์

มีคำที่คล้ายกันมากคือไมโครไบโอม ในวรรณคดี microbiome และ microbiota มักเป็นแนวคิดที่ใช้แทนกันได้ อย่างไรก็ตามหากเราต้องการความแม่นยำไมโครไบโอมคือแคตตาล็อกของจุลินทรีย์ร่วมกับยีนของพวกมัน

คำที่เกี่ยวข้องคือแบคทีเรีย "ฟลอรา" จุลินทรีย์หรือลำไส้ ทั้งสองใช้มาหลายทศวรรษและมีความเกี่ยวข้องโดยเฉพาะอย่างยิ่งในวรรณคดีทางการแพทย์และวิทยาศาสตร์

อย่างไรก็ตามคำนี้มีอายุตั้งแต่ปี 1900 ไม่เหมาะสมเนื่องจากฟลอราเป็นคำที่มาจากดอกไม้ละตินซึ่งเกี่ยวข้องกับพืชที่อาศัยอยู่ในภูมิภาคใดภูมิภาคหนึ่ง และเนื่องจากไม่ได้มีการอ้างอิงถึงชุดของจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในร่างกายมนุษย์จึงต้องละทิ้งคำนี้และแทนที่ด้วยไมโครไบโอต้าหรือไมโครไบโอมแล้วแต่กรณี

องค์ประกอบของไมโครไบโอต้าปกติ

จำนวน

ไมโครไบโอต้าประกอบด้วยจุลินทรีย์หลายชนิดที่อาศัยอยู่ในร่างกายของแต่ละคน ในแง่ตัวเลขมีอยู่ระหว่าง 10 ถึง 100 ล้านล้าน (เกินจำนวนเซลล์โฮสต์) ของสิ่งมีชีวิตทางชีวภาพเหล่านี้ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในระบบทางเดินอาหาร

ปัจจัยที่มีผลต่อองค์ประกอบของไมโครไบโอต้า

จุลินทรีย์เริ่มก่อตัวตั้งแต่แรกเกิดของทารกซึ่งร่างกายของมันแสดงถึงสภาพแวดล้อมใหม่สำหรับการตั้งรกรากของจุลินทรีย์ การตั้งรกรากนี้ขึ้นอยู่กับรูปแบบการเกิดนั่นคือการคลอดตามธรรมชาติหรือการผ่าตัดคลอด (หลังมีผลต่อไมโครไบโอตาอย่างมีนัยสำคัญ)

เมื่อทารกเติบโตและพัฒนาความหลากหลายของไมโครไบโอต้าจะเพิ่มขึ้นในเชิงเส้นขึ้นอยู่กับโคโลไนเซอร์ตัวแรก สิ่งนี้จะเปลี่ยนแปลงไปโดยขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการเช่นการให้นมแม่การบริโภคอาหารบางชนิดการพัฒนาของโรคเป็นต้น

การวิจัยในปัจจุบันระบุว่าอาหารเป็นปัจจัยสำคัญที่สุดที่ช่วยกำหนดชนิดของไมโครไบโอต้าที่จะมีอยู่ในแต่ละบุคคล

อนุกรมวิธาน

อนุกรมวิธานจุลินทรีย์เหล่านี้อยู่ในสามโดเมนของชีวิต: ยูคาริโอตแบคทีเรียและอาร์เคีย

เอกลักษณ์ของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีความผันแปรระหว่างบุคคลบริเวณร่างกายของแต่ละบุคคลและพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่พวกมันอาศัยอยู่ ในส่วนถัดไปเราจะอธิบายรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับเอกลักษณ์ทางอนุกรมวิธานของไมโครไบโอต้าทั่วไปของแต่ละส่วนของร่างกาย

เราเป็นมนุษย์จริงๆหรือ?

ตอนนี้เมื่อทราบถึงความหลากหลายมากมายของสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในร่างกายของเราเราต้องถามตัวเองว่าเราเป็นใครและเราสามารถพิจารณาตัวเองเป็นบุคคลได้หรือไม่

มุมมองที่เพียงพอมากขึ้นคือการพิจารณาตัวเราเองว่าเป็นสิ่งมีชีวิตที่เหนือกว่าหรือโฮโลบิออนเนื่องจากเราประกอบด้วยเซลล์จุลินทรีย์ 90% และยีน 99% จากจุลินทรีย์

มันตั้งอยู่ที่ไหน?

ร่างกายของเราเป็นแหล่งรวมของจุลินทรีย์ที่อุดมสมบูรณ์ซึ่งโครงสร้างแต่ละส่วนเป็นช่องที่มีศักยภาพสำหรับการพัฒนาของพวกมัน ความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันเหล่านี้มักมีความเฉพาะเจาะจงในพื้นที่โดยที่จุลินทรีย์บางกลุ่มก่อตัวเป็นอาณานิคมในบริเวณเฉพาะของร่างกาย ภูมิภาคที่สำคัญที่สุด ได้แก่ :

จุลินทรีย์ในลำไส้

ภายในซอกต่างๆที่ร่างกายมนุษย์จัดเตรียมไว้ไม่ต้องสงสัยเลยว่าสิ่งที่ศึกษาได้ดีที่สุด - ในแง่ของไมโครไบโอต้าคือระบบทางเดินอาหาร

พบหลายพันชนิดในลำไส้ของบุคคลที่โตเต็มวัยซึ่งถูกครอบงำโดย phyla Bacteroidetes, Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria และ Verrucomicrobia

การตั้งรกรากนี้แตกต่างกันไปตามระบบทางเดินอาหาร ในลำไส้เล็ก Lactobacillaceae, Erysiopelotrichaceae และ Enterobacteriaceae มีอำนาจเหนือกว่าอุดมด้วยสกุล Bacteroides spp., Clostridium spp., Bifidobacterium spp.

ในลำไส้ใหญ่ผู้อาศัยที่พบมากที่สุด ได้แก่ Bacteroideceae, Prevotellaceae, Rikenellaceae, Lachnospiraceae และ Ruminococcaceae

ความแตกต่างในครอบครัวของแบคทีเรียทั่วทั้งลำไส้สะท้อนให้เห็นถึงความแตกต่างทางสรีรวิทยาที่มีอยู่ทั่วลำไส้

ในลำไส้เล็กการเจริญเติบโตของแบคทีเรียจะถูก จำกัด โดยความเข้มข้นของออกซิเจนการมีเปปไทด์ต้านจุลชีพและค่า pH ในขณะที่ปริมาณแบคทีเรียในลำไส้ใหญ่จะสูงขึ้น

นอกจากนี้ยังมีข้อ จำกัด ของแบคทีเรียในลำไส้เล็กเพื่อหลีกเลี่ยงการแข่งขันในการดูดซึมสารอาหารระหว่างจุลินทรีย์และโฮสต์

ในอุจจาระสิ่งสำคัญที่ตรวจพบเป็นของโดเมนแบคทีเรียแม้ว่าจะมีตัวแทนของอาร์เคีย (สั่งซื้อเมทาโนแบคทีเรีย) และยูคาริโอต (สั่ง Saccharomycetales)

ไมโครไบโอต้าในช่องปาก

ช่องปากและส่วนขยายที่ต่อเนื่องกันแสดงถึงบริเวณที่อยู่อาศัยที่เหมาะสมสำหรับจุลินทรีย์บางประเภทรวมถึงผิวฟันพื้นผิวของลิ้นและโครงสร้างที่มีเคราตินและไม่มีเคราตินอื่น ๆ

ส่วนประกอบพื้นฐานของช่องปากคือน้ำลาย ในของเหลวหนึ่งมิลลิลิตรเราสามารถพบเซลล์แบคทีเรียได้มากถึง 100 ล้านเซลล์ ในจำนวนนี้มีการระบุสิ่งมีชีวิตประมาณ 300 ชนิดในขณะที่อีก 360 ชนิดไม่ได้รับการกำหนดเอกลักษณ์ทางอนุกรมวิธาน

ไฟลัมที่ครอบงำช่องปากคือ Firmicutes ตามด้วย Proteobacteria, Bacteroides, Actinobacteria, Spirochaetes และ Fusobacteria

เกี่ยวกับความหลากหลายของ archaea สกุล Methanobrevibacter ถูกแยกออกจากช่องปากหลายครั้ง

การศึกษาพบว่าการปรากฏตัวของอาร์เคียเกี่ยวข้องกับการพัฒนาของโรคปริทันต์ ดังนั้นบทบาทของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ในการสร้างความสัมพันธ์แบบใกล้ชิดกับแขกยังไม่ชัดเจน

เชื้อราที่โดดเด่นในช่องปากเป็นของสกุล Candida เช่นเดียวกับสายพันธุ์อาร์เคียพวกมันเกี่ยวข้องกับการพัฒนาของโรคหลายชนิด สกุลที่พบบ่อยอื่น ๆ ในโพรง ได้แก่ Cladosporium, Aureobasidium, Saccharomycetales, Aspergillus และ Fusarium

ในที่สุดไวรัสที่พบบ่อยที่สุดในช่องปากคือไวรัสเริม ประมาณว่า 90% ของประชากรเป็นเจ้าของพวกมัน

ไมโครไบโอตาในระบบสืบพันธุ์

ระบบทางเดินปัสสาวะหญิง

จุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ภายในช่องคลอดอยู่ในความสัมพันธ์ที่ดีและสมดุลของชนิดซึ่งกันและกันปกป้องโฮสต์และการแลกเปลี่ยนสารอาหารเพื่อแลกเปลี่ยนกับสภาพแวดล้อมที่ไม่เป็นพิษที่เหมาะสมสำหรับการเจริญเติบโต

ในสตรีวัยเจริญพันธุ์ช่องคลอดมีกรดแลคติกและสารต้านจุลชีพอื่น ๆ จำนวนมากซึ่ง จำกัด การเติบโตของไมโครไบโอต้า สภาพแวดล้อมนี้ได้รับการดูแลเนื่องจากมีแบคทีเรียที่ผลิตกรดแลคติกโดยเฉพาะ Lactobacillus spp

ในความเป็นจริงแบคทีเรียที่อยู่ในสกุลนี้ได้รับการพิจารณาตั้งแต่ปีพ. ศ. 2435 ว่าเป็นสัตว์ที่ขาดไม่ได้สำหรับสุขภาพช่องคลอด

นอกจากแลคโตบาซิลลัสแล้วช่องคลอดยังมีลักษณะของจุลินทรีย์ในสกุล: Staphylococcus, Ureaplasma, Corynebacterium, Streptococcus, Peptostreptococcus, Gardnerella, Bacteroides, Mycoplasma, Enterococcus, Escherichia, Veillonella, Bifidobandida และเชื้อรา

เมื่อผู้หญิงอายุมากขึ้นและระดับฮอร์โมนแปรปรวนไมโครไบโอต้าจะถูกปรับเปลี่ยน

ทางเดินปัสสาวะชาย

เมื่อเทียบกับระบบทางเดินปัสสาวะของผู้หญิงแล้วไมโครไบโอต้าของผู้ชายได้รับการศึกษาเพียงเล็กน้อยและยังไม่ทราบรายละเอียดมากนัก

บางสกุลที่มีรายงานในอวัยวะเพศชาย ได้แก่ Staphylococus epidermidis, Corynebacterium spp., Lactobacillus spp. และอื่น ๆ

Microbiota ของปอด

ปอดเป็นอวัยวะที่น่าสนใจสำหรับการศึกษาไมโครไบโอต้า อย่างไรก็ตามมีการศึกษาที่ จำกัด มากในเรื่องนี้ประกอบกับความยากลำบากในการเก็บตัวอย่าง แม้ว่าก่อนหน้านี้จะถือว่าเป็นพื้นที่ปลอดเชื้อ แต่ปัจจุบันวิสัยทัศน์นี้ได้รับการแก้ไขแล้ว

พบการปรากฏตัวของ Streptococcus genera และในบางตัวอย่าง Haemophilus, Rothia, Prevotella, Veillonella และ Fusobacterium

Microbiota ของผิวหนัง

อวัยวะที่ใหญ่ที่สุดของมนุษย์คือผิวหนังซึ่งปกคลุมไปด้วยจุลินทรีย์หลากหลายชนิดและเป็นอาณานิคมของพวกมันตั้งแต่ช่วงแรกเกิด

มีการระบุแบคทีเรียประมาณ 200 ชนิดซึ่งถือว่าเป็นผู้อยู่อาศัยของผิวหนัง สายพันธุ์เหล่านี้ส่วนใหญ่อยู่ในสามไฟลา ได้แก่ : Actinobacteria, Firmicutes และ Proteobacteria

องค์ประกอบของไมโครไบโอต้าของผิวหนังมีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับประเภทผิวนิสัยและพันธุกรรมของโฮสต์ทำให้มีความแปรปรวนอย่างมาก

จุลินทรีย์ส่วนใหญ่กินสารคัดหลั่งจากผิวหนังดังนั้นพวกมันจึงสร้างความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดกันมาก

คุณสมบัติ

การย่อยอาหารและการผลิตวิตามิน

ไมโครไบโอต้าทำหน้าที่ต่างๆในร่างกายมนุษย์โดยเน้นถึงบทบาทในการปรับปรุงการย่อยอาหาร

แบคทีเรียที่อาศัยอยู่ที่ส่วนปลายของลำไส้ใหญ่เกี่ยวข้องกับความแตกแยกของโพลีแซ็กคาไรด์ที่ไม่สามารถเผาผลาญได้อย่างมีประสิทธิภาพในลำไส้เล็กซึ่งจะเพิ่มการดูดซึมสารอาหาร

นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าแบคทีเรียที่แตกต่างกันสามารถผลิตวิตามินที่จำเป็นซึ่งจะถูกดูดซึมโดยโฮสต์ ตัวอย่างนี้เป็นหนึ่งในสิ่งมีชีวิตที่นักวิทยาศาสตร์รู้จักกันดี ได้แก่ E. coli

การแข่งขันและการป้องกันเชื้อโรค

การแข่งขันหมายถึงปฏิสัมพันธ์ที่เป็นปฏิปักษ์ซึ่งเกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิตสองชนิดหรือมากกว่าที่แข่งขันกันเพื่อทรัพยากรร่วมกัน

สเปกตรัมของจุลินทรีย์ที่ไม่เป็นอันตรายที่เราอาศัยอยู่ในร่างกายของเรานั้นแข่งขันกับเชื้อโรคอย่างต่อเนื่องและในกรณีส่วนใหญ่พวกมันสามารถกำจัดพวกมันได้เนื่องจากสิ่งที่อยู่ในระบบนิเวศเรียกว่าหลักการของการกีดกันทางการแข่งขัน

เชื่อว่าจะสร้างแนวป้องกันแรกจากการติดเชื้อจากเชื้อโรคที่อาจเกิดขึ้นเหล่านี้

ไมโครไบโอต้ามีการศึกษาอย่างไร?

การศึกษาไมโครไบโอต้าย้อนกลับไปในสมัยของ Antonie van Leewenhoek เมื่อต้นปี 1680 นักวิจัยคนนี้ได้ศึกษาเปรียบเทียบจุลินทรีย์ต่าง ๆ ที่อาศัยอยู่ในช่องปากและในอุจจาระโดยสังเกตเห็นความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในทั้งสองพื้นที่

ความแตกต่างนั้นเกินขอบเขตของร่างกายเนื่องจากนักวิจัยคนนี้ยังรวมการเปรียบเทียบระหว่างบุคคลที่มีสุขภาพดีและป่วยในการออกแบบการทดลองของเขา ด้วยวิธีนี้เขาสามารถแสดงความสำคัญของจุลินทรีย์ต่อสุขภาพของมนุษย์

ในอดีตการศึกษา microbiota เกี่ยวข้องกับการลงทุนเวลาและพลังงานในการสร้างพืชผลหลายชนิด

ในปัจจุบันวิธีการนี้ถูกแทนที่ด้วยวิธีการทางโมเลกุลที่ช่วยให้สามารถวิเคราะห์ลำดับทางพันธุกรรมของจุลินทรีย์ได้ (โดยทั่วไปเครื่องหมายโมเลกุลที่ใช้คือยีนสำหรับ 16S และ 18S ไรโบโซมอาร์เอ็นเอ)

ด้วยการวิเคราะห์ลำดับเหล่านี้อนุกรมวิธาน (ยูคาริโอตแบคทีเรียหรืออาร์เคีย) สามารถกำหนดให้อยู่ในระดับอนุกรมวิธานที่แตกต่างกันจนกว่าเราจะไปถึงสปีชีส์

คำว่า metagenomics เดิมใช้สำหรับการกำหนดลักษณะของดีเอ็นเอทั้งหมดและในปัจจุบันมีการใช้อย่างแม่นยำมากขึ้นเพื่ออ้างถึงการศึกษาเครื่องหมายทางพันธุกรรมเช่นยีนดีเอ็นเอ 16S ไรโบโซม

จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อความไม่สมดุลเกิดขึ้นในไมโครไบโอต้า?

แม้ว่าจะไม่มีโครงร่างที่ชัดเจนและแม่นยำของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่อาศัยอยู่ในร่างกายมนุษย์ แต่ก็เป็นที่ทราบกันดีว่าการเปลี่ยนแปลงความอุดมสมบูรณ์และองค์ประกอบของพวกมันมีผลต่อสุขภาพตั้งแต่ความผิดปกติของการย่อยอาหารไปจนถึงการพัฒนาพฤติกรรมวิตกกังวล

ปัจจุบันการรักษาที่มุ่งเน้นไปที่การสร้างไมโครไบโอต้าที่ดีต่อสุขภาพกำลังถูกนำมาใช้ในผู้ป่วยที่ทุกข์ทรมานจากความผิดปกติบางอย่าง

อ้างอิง

1. Donaldson, GP, Lee, SM และ Mazmanian, SK (2016). ชีวภูมิศาสตร์ของจุลินทรีย์ในกระเพาะอาหาร บทวิจารณ์ธรรมชาติ. จุลชีววิทยา, 14 (1), 20–32.
2. Lloyd-Price, J. , Abu-Ali, G. , & Huttenhower, C. (2016). ไมโครไบโอมของมนุษย์ที่ดีต่อสุขภาพ ยาจีโนม, 8 (1), 51.
3. Marchesi, JR (Ed.). (2014) ไมโครไบโอตาของมนุษย์และไมโครไบโอมของมนุษย์ CABI
4. Marchesi, JR, & Ravel, J. (2015). คำศัพท์เกี่ยวกับการวิจัยไมโครไบโอม: ข้อเสนอ ไมโครไบโอม, 3, 31.
5. Mimee, M. , Citorik, RJ, & Lu, TK (2016). Microbiome therapeutics - ความก้าวหน้าและความท้าทาย การทบทวนการจัดส่งยาขั้นสูง, 105 (Pt A), 44–54
6. Mohajeri, MH, Brummer, R. , Rastall, RA, Weersma, RK, Harmsen, H. , Faas, M. , & Eggersdorfer, M. (2018). บทบาทของไมโครไบโอมต่อสุขภาพของมนุษย์: ตั้งแต่วิทยาศาสตร์พื้นฐานไปจนถึงการประยุกต์ใช้ทางคลินิก European Journal of Nutrition, 57 (Suppl 1), 1–14
7. Thursby, E. , & Juge, N. (2017). รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับจุลินทรีย์ในลำไส้ของมนุษย์ วารสารชีวเคมี, 474 (11), 1823–1836
8. Ursell, LK, Metcalf, JL, Parfrey, LW และ Knight, R. (2012) การกำหนดไมโครไบโอมของมนุษย์ บทวิจารณ์ทางโภชนาการ, 70 Suppl 1 (Suppl 1), S38 - S44