ریزاندامگان چیست؟ — به زبان ساده

یک شهر شلوغ را در صبح روزهای هفته تصور کنید، پیاده‌روها مملو از افرادی است که برای رفتن به محل کار یا قرار ملاقات عجله می‌کنند. حالا این را در سطح میکروسکوپی تصور کنید و متوجه خواهید شد که ریزاندامگان یا میکروبیوم درون بدن انسان شامل تریلیون‌ها میکروارگانیسم از هزاران گونه مختلف هستند. در این مطلب به تعریف ریزاندامگان، انواع آن و ریزاندامگان انسانی و موجود در خاک می‌پردازیم.

ریزاندامگان چیست؟

ریزاندامگان یا میکروبیوم عبارت است از اجتماع میکروارگانیسم‌هایی که در یک زیستگاه خاص با هم زندگی می‌کنند. انسان‌ها، حیوانات و گیاهان دارای میکروبیوم‌های منحصر به فرد خود هستند، اما خاک‌ها، اقیانوس‌ها و حتی ساختمان‌ها نیز دارای همین ویژگی هستند. ریزاندامگان یا میکروبیوم شامل تمام مواد ژنتیکی درون یک میکروبیوتا (کل مجموعه میکروارگانیسم‌ها در یک جایگاه خاص، مانند روده انسان) است.

فیلم آموزش علوم تجربی – پایه هفتم در فرادرس

کلیک کنید

همچنین می‌توان از آن به عنوان متاژنوم میکروبیوتا یاد کرد. این‌ها نه تنها باکتری‌ها بلکه قارچ‌ها، انگل‌ها و ویروس‌ها را شامل می‌شوند. در یک فرد سالم، این انگل‌ها به طور مسالمت آمیز زندگی می‌کنند، بیشترین تعداد ریزاندامگان علاوه بر روده کوچک و بزرگ در سراسر بدن نیز یافت می‌شود. ریزاندامگان یا میکروبیوم حتی یک اندام حمایتی نیز نامیده می‌شود زیرا نقش‌های کلیدی زیادی در ارتقاء عملکردهای روزانه بدن انسان دارند.

هر فرد دارای یک شبکه کاملاً منحصر به فرد از ریزاندامگان است که در ابتدا توسط DNA فرد تعیین می‌شود. فرد ابتدا در دوران نوزادی در حین زایمان در مجرای زایمان و از طریق شیر مادر در معرض میکروارگانیسم‌ها قرار می‌گیرد. این که نوزاد دقیقاً در معرض چه میکروارگانیسم‌هایی قرار گیرد فقط به گونه‌های موجود در مادر بستگی دارد. بعداً، قرار گرفتن در معرض محیط زیست و رژیم غذایی می‌تواند میکروبیوم فرد را تغییر دهد که ممکن است یا برای سلامتی مفید باشد یا فرد را در معرض خطر بیشتری برای بیماری قرار دهد. ریزاندامگان شامل میکروب‌هایی است که هم مفید هستند و هم به طور بالقوه می‌توانند مضر باشند.

بیشتر میکروبیوم‌ها زندگی همزیستی دارند (که هم بدن انسان و هم سایر ریزاندامگان از آن سود می‌برند) و برخی دیگر، در تعداد کمتری، بیماری زا هستند (باعث بیماری می‌شوند). در یک بدن سالم، ریزاندامگان بیماری‌زا و همزیست بدون مشکل وجود دارند. اما اگر اختلالی در این تعادل ایجاد شود که ناشی از بیماری‌های عفونی، رژیم‌های غذایی خاص، یا استفاده طولانی مدت از آنتی بیوتیک‌ها یا داروهای دیگر که باکتری‌ها را از بین می‌برند است دیس بیوزیس رخ می‌دهد و این تعاملات طبیعی را متوقف می‌کند، در نتیجه، بدن ممکن است مستعد بیماری‌ها شود.

ریزاندامگان برای بدن انسان چه فوایدی دارند؟

میکروبیوتا سیستم ایمنی بدن را تحریک می‌کنند، ترکیبات غذایی بالقوه سمی را تجزیه می‌کنند و برخی اسیدهای آمینه و ویتامین‌ها از جمله ویتامین‌های گروه B و ویتامین K را سنتز می‌کنند. به عنوان مثال، آنزیم‌های کلیدی مورد نیاز برای تشکیل ویتامین B12 فقط در باکتری‌ها یافت می‌شود نه در گیاهان و حیوانات. قندهایی مانند شکر مصرفی و لاکتوز (قند شیر) به سرعت در قسمت فوقانی روده کوچک جذب می‌شوند، اما کربوهیدرات‌های پیچیده‌تر مانند نشاسته و فیبرها به آسانی هضم نمی‌شوند و ممکن است به سمت پایین روده بزرگ حرکت کنند، در آنجا، ریزاندامگان به تجزیه این ترکیبات با آنزیم‌های گوارشی آن‌ها کمک می‌کنند.

فیلم آموزش علوم تجربی پایه ششم در فرادرس

کلیک کنید

تخمیر فیبرهای غیرقابل هضم باعث تولید اسیدهای چرب زنجیره کوتاه (SCFA) می‌شود که می‌تواند توسط بدن به عنوان منبع تغذیه مورد استفاده قرار گیرد، اما همچنین نقش مهمی در عملکرد ماهیچه‌ها و احتمالاً پیشگیری از بیماری‌های مزمن دارد. فلور طبیعی بر آناتومی، فیزیولوژی، حساسیت به عوامل بیماری‌زا و عوارض میزبان تأثیر می‌گذارد.

مطالعات بالینی نشان داده است که SCFA ممکن است در درمان کولیت اولسروز، بیماری کرون و اسهال مرتبط با آنتی بیوتیک مفید باشد. میکروبیوتای یک فرد سالم همچنین در برابر موجودات بیماری زایی که از طریق نوشیدن یا خوردن آب یا غذای آلوده وارد بدن می‌شوند محافظت می‌کند. خانواده‌های بزرگ باکتری‌های موجود در روده انسان شاملPrevotella ، Ruminococcus ، Bacteroides و Firmicutes هستند. در روده بزرگ، محیط کم اکسیژن، باکتری‌های بی هوازی Peptostreptococcus ، Bifidobacterium ، Lactobacillus و Clostridium را خواهید یافت. در ادامه میکروبیوم برخی از بخش‌های مختلف بدن را بررسی می‌کنیم.

ریزاندامگان و فلور مجرای تنفسی و دهانی

فلور دهان در پوسیدگی دندان و بیماری‌های پریودنتال دخیل است که حدود 80 درصد از جمعیت غرب کره زمین را درگیر می‌کند. بی هوازی‌ها در فلور دهان مسئول بسیاری از عفونت‌های مغز، صورت و ریه هستند که اغلب با تشکیل آبسه ظاهر می‌شوند. حلق و نای در درجه اول حاوی آن جنس باکتریایی هستند که در حفره طبیعی دهان یافت می‌شوند (به عنوان مثال، استرپتوکوک‌های α- و β- همولیتیک) با این حال، بی هوازی، استافیلوکوک، نایسریا، دیفتروئیدها و انواع دیگر نیز وجود دارند. ارگانیسم‌های بالقوه بیماری زا مانند هموفیلوس، مایکوپلاسما و پنوموکوک و همچنین ارگانیسم‌های بی‌هوازی نیز ممکن است در حلق یافت شوند.

دستگاه تنفسی فوقانی اغلب محل کلون سازی اولیه توسط عوامل بیماری‌زا (Neisseria meningitides ، C. diphtheriae ، Bordetella pertussis و بسیاری دیگر) است و می‌تواند اولین منطقه حمله برای چنین ارگانیسم‌هایی در نظر گرفته شود. در مقابل، دستگاه تنفسی تحتانی (نایژه‌های کوچک و آلوئول‌ها) معمولاً استریل هستند، زیرا اندازه ذرات باکتری‌ها به آسانی به آن نمی‌رسند. اگر باکتری‌ها به این مناطق برسند، با مکانیسم‌های دفاعی میزبان مانند ماکروفاژهای آلوئولی، که در حلق وجود ندارند، روبرو می‌شوند.

فلور چشم و ریزاندامگان ملتحمه

فلور ملتحمه پراکنده است. تقریباً 17 تا 49 درصد نمونه‌های کشت منفی هستند. لیزوزیم ترشح شده در اشک ممکن است با تداخل در تشکیل دیواره سلولی باکتری‌ها در کنترل مقدار آن‌ها نقش داشته باشد. وقتی نمونه‌های مثبت باکتری‌ها را نشان می‌دهند، کورینه باکتری‌ها، نایسریا و موراکسل کشت داده می‌شوند. استافیلوکوک‌ها و استرپتوکوک‌ها نیز وجود دارند و گزارشات اخیر نشان می‌دهد که Haemophilus parainfluenzae در 25 درصد نمونه‌های ملتحمه وجود دارد.

فلور ادراری تناسلی

نوع فلور باکتریایی موجود در واژن بستگی به سن، pH و سطح هورمونی میزبان دارد. لاکتوباسیلوس spp. در نوزادان دختر (pH واژن، تقریبا 5) در ماه اول زندگی غالب است. به نظر می‌رسد ترشح گلیکوژن از حدود 1 ماهگی تا بلوغ متوقف می‌شود. در این مدت، دیفتروئیدها، S. epidermidis ، استرپتوکوک‌ها و E. coli در pH بالاتر (تقریبا pH 7) غالب هستند. در سن بلوغ، ترشح گلیکوژن از سر گرفته می‌شود، PH کاهش می‌یابد و زنان به فلور بالغ دست می‌یابند که در آن L. acidophilus ، کورینباکتریا، پپتوسترپتوکوک، استافیلوکوک، استرپتوکوک و باکتریوئیدها غالب هستند. پس از یائسگی، pH دوباره افزایش می‌یابد، گلیکوژن کمتری ترشح می‌شود و فلور به حالت قبل از بلوغ باز می‌گردد. مخمرها (Torulopsis و Candida) گهگاه در واژن (10 تا 30 درصد از زنان) یافت می‌شوند. این موارد گاهی اوقات افزایش می‌یابد و باعث ایجاد واژینیت (التهاب واژن) می‌شود.

در مجرای ادرار قدامی انسان ، S. epidermidis ، انتروکوک و دیفتروئیدها اغلب دیده می‌شوند. گاهی اوقات E. coli ، Proteus و نایسریا به عنوان 10 تا 30 درصد گونه‌های غیر بیماری‌زا گزارش می‌شوند. به دلیل فلور طبیعی ساکن در مجرای ادراری، در تفسیر بالینی کشت ادرار باید مراقبت کرد. اگر نمونه‌ای از جریان میانی (تمیز) دریافت نشود، ممکن است نمونه‌های ادرار در سطح 10⁴ در میلی لیتر باشند.

فلور دستگاه گوارش

معده محیطی نسبتاً خطرناک و سخت برای میکروارگانیسم‌ها، حاوی باکتری‌هایی است که همراه غذا بلعیده شده و از دهان خارج شده اند. اسیدیته معده تعداد باکتری‌ها را که بیشترین میزان آن‌ها بعد از غذا (تقریباً 10³ تا 10⁶ ارگانیسم در گرم از محتویات) و کمترین پس از هضم بوده را کاهش می‌دهد. برخی از گونه‌های هلیکوباکتر می‌توانند معده را محل سکونت خود کرده و با گاستریت نوع B و بیماری زخم معده مرتبط هستند.

فیلم آموزش میکروبیولوژی پزشکی – میکروب شناسی در فرادرس

کلیک کنید

آسپیرات‌های دوازدهه در بیشتر افراد حاوی تقریباً 10³ ارگانیسم در میلی لیتر است. تصور می‌شود که اکثر باکتری‌های کشت شده (استرپتوکوک‌ها، لاکتوباسیل‌ها، باکتروئیدها) گذرا هستند. سطوح 10⁵ تا حدود 10⁷ باکتری در میلی لیتر در چنین آسپیراتی معمولاً نشان دهنده ناهنجاری در سیستم گوارش (به عنوان مثال، کلر هیدریا یا سندرم سوء جذب) است. پرستالیز سریع و وجود صفرا ممکن است تا حدی کمبود موجودات زنده در دستگاه گوارش فوقانی را توضیح دهد.

در امتداد ژژونوم (بخش میانی روده باریک) و داخل ایلئوم (دراز روده یا بخش انتهایی روده باریک)، جمعیت باکتری‌ها شروع به افزایش می‌کند و در محل اتصال ایلئوسکال به سطوح 10⁶ تا 10⁸ ارگانیسم در میلی لیتر می‌رسند که استرپتوکوک‌ها، لاکتوباسیل‌ها، باکتروئیدها و بیفیدوباکتری‌ها در آن غالب هستند. غلظت 10⁹ تا 10¹¹ باکتری در گرم محتویات روده بزرگ و مدفوع انسان یافت می‌شود. این فلور شامل مجموعه‌ای گیج کننده از باکتری‌ها است (بیش از 400 گونه شناسایی شده است). با این وجود، 95 تا 99 درصد متعلق به جنس‌های بی هوازی مانند Bacteroides ، Bifidobacterium ، Eubacterium ، Peptostreptococcus و Clostridium هستند. در این ناحیه بسیار بی هوازی روده، این جنس‌ها تکثیر می‌شوند، بیشتر موقعیت‌های مناسب موجود را اشغال می‌کنند و مواد زائد متابولیکی مانند اسیدهای استیک، بوتیریک و لاکتیک تولید می‌کنند.

شرایط سخت بی‌هوازی، محرومیت فیزیکی (همانطور که در بسیاری از مطالعات روی حیوانات نشان داده شده است) و مواد زائد باکتریایی عواملی هستند که مانع از رشد سایر باکتری‌ها در روده بزرگ می‌شوند. اگرچه فلور طبیعی می‌تواند عوامل بیماری‌زا را مهار کند، اما بسیاری از اعضای آن می‌توانند بیماری را در انسان ایجاد کنند. بی هوازی‌ها در دستگاه گوارش عوامل اصلی آبسه‌های داخل شکمی و پریتونیت (التهاب صفاق) هستند. بی هوازی‌ها همچنین می‌توانند مشکلاتی را در لومن دستگاه گوارش ایجاد کنند. درمان با آنتی بیوتیک‌ها ممکن است اجازه دهد گونه‌های بی هوازی خاصی غالب شوند و باعث بیماری شوند.

بیماری های مرتبط با میکروبیوم لوله گوارش

رابطه بین تغییرات در ترکیب ریزاندامگان و پاتوژنز بیماری نامشخص است. دانشمندان به دنبال پاسخ به این سوال هستند که آیا عدم تعادل میکروبی بدن (دیس بیوزیس) با ابتلا به بیماری‌ها ارتباطی دارد یا خیر. بیماری التهابی روده (IBD) یکی از گسترده ترین شرایط بالینی است که با ریزاندامگان روده مرتبط است. ترکیب میکروبیوتای روده از نظر غنای گونه‌ای (یعنی تعداد گونه‌های باکتریایی) و فراوانی گونه‌ها (یعنی تعداد افراد در هر گونه) بین افراد سالم و بیماران مبتلا به IBD متفاوت است. همانطور که باکتری‌ها با تعیین توالی و نه با ویژگی‌های عملکردی در آزمایشگاه کشت شناسایی می‌شوند، گونه‌ها یا جنس‌های باکتریایی جداگانه (بسته به طبقه بندی داده‌های توالی) معمولاً به عنوان واحدهای طبقه بندی عملیاتی در تحقیقات میکروبیوتا شناخته می‌شوند. مطالعات نشان داده است که بیماران مبتلا به IBD تنوع باکتریایی را کاهش داده و فراوانی Firmicutes و Bacteroidetes و افزایش پروتئوباکتریوم در مقایسه با افراد سالم در آن‌ها کاهش یافته است.

آخرین تحقیقات نشان می‌دهد که بیماری زایی IBD به دلیل تعامل عوامل محیطی (مانند سیگار کشیدن، رژیم غذایی و استرس) و حساسیت ژنتیکی میزبان است، که تحت تأثیر میکروبیوتای هم زیست قرار می‌گیرد، که پاسخ‌های ایمنی بیماری‌زا یا محافظ را فعال می‌کند. شواهد ناشی از مدل‌های موشی پشتیبانی بیشتری از نقش میکروبیوتای روده در پاتوژنز IBD ارائه می‌دهد. انتروکولیت نکروزان (NEC) یا پاتوژنز NEC چند عاملی است، اگرچه تصور می‌شود که میکروبیوتای روده نقش مهمی را ایفا می‌کند. مطالعات روی انسان و حیوانات تغییرات در میکروبیوتای روده را شامل کاهش تنوع باکتریایی و افزایش فراوانی پروتئوباکتریوم در نوزادان نارس مبتلا به NEC در مقایسه با نوزادان نارس سالم توصیف کرده است. با این حال، نتایج در مطالعات مختلف ناسازگار بوده است و تا به امروز، هیچ مجموعه عامل واحدی از میکروارگانیسم‌ها شناسایی نشده است.

بیماری‌های آتوپیک شرایطی مانند اگزما، آسم و آلرژی غذایی در حال افزایش است که اغلب با فرضیه‌های بهداشت مرتبط است. تصور می‌شود که عدم مواجهه اولیه با آنتی ژن‌های میکروبی در کشورهای توسعه یافته بهداشتی، ترکیب میکروبیوتای روده نوزاد را تغییر می‌دهد، که باعث اختلال در توسعه سیستم ایمنی و ایجاد بیماری آلرژیک می‌شود. به عنوان مثال، گونه‌هایی مانند Bacteroides fragilis تحمل ایمنی را از طریق مسیرهای پیام رسانی گیرنده‌های ایمنی ایجاد می‌کند. همچنین میکروبیوم روده نوزاد تحت تأثیر عوامل محیطی از جمله حیوانات خانگی ساکن در خانه‌های روستایی و خواهر و برادرها قرار می‌گیرد که دارای اثرات محافظتی در برابر آسم و آلرژی هستند.

این مفهوم که تغییر ترکیب ریزاندامگان، بر حساسیت به بیماری آلرژیک دوران کودکی تأثیر می‌گذارد، با داده‌های مطالعات اپیدمیولوژیکی هم‌خوانی دارد به این ترتیب که شیوع بالاتری از بیماری‌های آتوپیک در نوزادانی که از طریق سزارین، نوزادان تغذیه شونده با شیر خشک و کسانی که در معرض آنتی بیوتیک‌ها قرار دارند مشاهده شده است. مشخص شده است میکروبیوتای روده در تنظیم محور متابولیک ایمنی نقش دارد. در رابطه با بیماری دیابت نوع یک اثبات شده است که بیفیدوباکترها نقش مثبتی داشته اند. برعکس باکتری‌های دیگری مانند پروتئوباکترها به عنوان ریسک فاکتورها یا عوامل خطر ایجاد کننده این بیماری‌ها شناخته شده اند. به طور مشابه، تغییرات در میکروبیوم روده ناشی از شیوه زندگی (به عنوان مثال، نحوه زایمان و رژیم غذایی) مانند زایمان به روش سزارین خطر ابتلا به دیابت نوع 1 را تا 20 درصد افزایش می‌دهد و از عوامل خطر شناخته شده برای ایجاد دیابت نوع 1 است.

اختلال طیف اوتیسم (ASD) بیماری دیگری است که میکروبیوتای روده می‌‌تواند با تعدیل محور روده - مغز از طریق مسیرهای پیام رسانی غدد درون ریز (کورتیزول)، ایمنی (سیتوکین‌ها) و عصبی (عصب واگ و سیستم عصبی روده‌ای) بر رفتار انسان تأثیر بگذارد. چندین مطالعه، تغییر میکروبیوتای روده در کودکان مبتلا به ASD را در مقایسه با کودکان طبیعی از نظر رشد توصیف کرده اند. با این حال، برای تعیین اینکه آیا این امر در پاتوژنز بیماری مهم است، به کار بیشتری نیاز است. امروزه استفاده هدفمند از آنتی بیوتیک‌ها برای از بین بردن ریزاندامگان منتخب، پروبیوتیک‌ها و پری بیوتیک‌ها برای تشویق گسترش باکتری‌های مفید و ارتباط میکروبیوتای مدفوع برای احیای جوامع باکتریایی برخی از رویکردهایی هستند که در حال حاضر در دست بررسی یا استفاده هستند. این مطالعات درک متقابل میزبان - میکروبیوم را که بر بیماری تأثیر می‌گذارد، افزایش می‌دهد.

تاثیر رژیم غذایی بر ریزاندامگان روده انسان

رژیم غذایی علاوه بر ژن‌های خانوادگی، محیط و استفاده از داروها، نقش زیادی در تعیین نوع ریزاندامگان روده بزرگ دارد. همه این عوامل می‌توانند باعث تفاوت میکروبیوم از فردی به فرد دیگر شوند. رژیم غذایی سرشار از فیبر به ویژه بر نوع و میزان میکروبیوتای روده تأثیر می‌گذارد. فیبر غذایی فقط توسط آنزیم‌های میکروبیوتای ساکن روده بزرگ تجزیه و تخمیر می‌شود. اسیدهای چرب زنجیره کوتاه (SCFA) در نتیجه تخمیر آزاد می‌شوند. این باعث کاهش pH روده بزرگ می‌شود، که به نوبه خود نوع میکروبیوتای موجود در این محیط اسیدی را تعیین می‌کند. PH پایین‌تر، رشد برخی از باکتری‌های مضر مانند Clostridium difficile را محدود می‌کند. تحقیقات فزاینده در مورد SCFA به بررسی تأثیرات گسترده آن‌ها بر سلامتی، از جمله تحریک فعالیت سلول‌های ایمنی و حفظ سطح طبیعی گلوکز و کلسترول خون می‌پردازد.

غذاهایی که از افزایش سطح SCFA پشتیبانی می‌کنند کربوهیدرات‌ها و فیبرهای غیرقابل هضم هستند مانند اینولین، نشاسته‌های مقاوم، صمغ‌ها، پکتین‌ها و فروکتولیگوساکاریدها. اگرچه مکمل‌های حاوی فیبرهای پری بیوتیک وجود دارند، اما بسیاری از غذاهای سالم به طور طبیعی حاوی پری بیوتیک‌ها هستند. بیشترین مقدار در نسخه‌های خام زیر یافت می‌شود: سیر، پیاز، تره فرنگی، مارچوبه، کنگر فرنگی، سبزی قاصدک، موز و جلبک دریایی. به طور کلی، میوه‌ها، سبزیجات، لوبیا و غلات کامل مانند گندم، جو و جو دوسر همه منابع خوبی از فیبرهای پری بیوتیک هستند. توجه داشته باشید که مصرف زیاد غذاهای پری بیوتیک، به ویژه اگر به طور ناگهانی مصرف شود، می‌تواند تولید گاز (نفخ) و نفخ را افزایش دهد. افرادی که دارای حساسیت‌های گوارشی مانند سندرم روده تحریک پذیر هستند باید این غذاها را در مقادیر کم معرفی کنند تا ابتدا میزان تحمل آن‌ها ارزیابی شود. با استفاده مداوم، قدرت تحمل ممکن است با عوارض جانبی کمتری بهبود یابد.

پروبیوتیک ها و میکروبیوم بدن

اگر ریزاندامگان برای سلامتی ما بسیار حیاتی است، باید بتوانیم از وجود انواع مناسب یا کافی اطمینان حاصل کنیم. ممکن است با پروبیوتیک‌ها آشنا باشید یا شاید قبلاً از آن‌ها استفاده کرده اید. پروبیوتیک‌ها غذاهایی هستند که به طور طبیعی حاوی میکروبیوتا هستند یا قرص‌های مکمل حاوی باکتری‌های فعال زنده که برای ارتقاء سلامت گوارش توصیه می‌شوند. فروش مکمل‌های پروبیوتیک در سال 2015 از 35 میلیارد دلار فراتر رفت و پیش بینی می‌شود تا سال 2024 به 65 میلیارد دلار افزایش یابد. دکتر آلن واکر، استاد تغذیه در دانشکده پزشکی هاروارد، معتقد است که اگرچه تحقیقات منتشر شده متناقض است، اما شرایط خاصی وجود دارد که مکمل‌های پروبیوتیک می‌توانند مفید باشد.

این استاد دانشگاه هاروارد همچنین اشاره می‌کند که پروبیوتیک‌ها می‌توانند در هر دو طیف سنی مؤثرتر باشند، زیرا ممکن است که میکروب‌های بدن شما به اندازه معمول قوی نباشند. همچنین شرایطی برای بدن ممکن است به وجود بیاید که پروبیوتیک‌ها ممکن است مفید باشند، مانند کاهش شدت اسهال پس از قرار گرفتن در معرض عوامل بیماری زا، یا پر کردن باکتری‌های طبیعی در روده پس از استفاده بیمار از آنتی بیوتیک‌ها.

غذاهای پروبیوتیک حاوی ریزاندامگان زنده مفید هستند که ممکن است میکروبیوم فرد را تغییر دهد. این موارد شامل غذاهای تخمیر شده مانند کفیر، ماست با کشت‌های فعال، سبزیجات ترشی، تمپه، چای کامبوچا، کیمچی، میسو و کلم ترش است. میکروبیوم یک محیط پویای زنده است که در آن فراوانی نسبی گونه‌ها بسته به رژیم غذایی، داروها، ورزش و بسیاری دیگر از عوامل محیطی ممکن است روزانه، هفتگی و ماهانه در نوسان باشد. با این حال، دانشمندان هنوز در مراحل اولیه درک نقش وسیع میکروبیوم در سلامتی و میزان مشکلاتی هستند که می‌توانند از وقفه در فعل و انفعالات عادی بین میکروبیوم و میزبان آن به وجود آیند.

ریزاندامگان پوست انسان چیست؟

محیط متنوع پوست منجر به جمعیت‌های متراکم یا کمیاب میکروارگانیسم‌ها می‌شود و ارگانیسم‌های گرم مثبت (به عنوان مثال، استافیلوکوک‌ها، میکروکوک‌ها، دیفتروئیدها) غالب هستند. پوست که به عنوان رابط خارجی بدن انسان با محیط نقش داشته، به عنوان یک مانع فیزیکی عمل می‌کند تا از تهاجم عوامل بیماری‌زای خارجی جلوگیری کرده و در عین حال محلی برای ریزاندامگان همزیست ایجاد کند. پوست ما خانه میلیون‌ها باکتری، قارچ و ویروس است که ریزاندامگان پوست را تشکیل می‌دهند.

فیلم آموزش میکروبیولوژی پزشکی – میکروب شناسی در فرادرس

کلیک کنید

پوست به عنوان بزرگ‌ترین اندام بدن انسان، توسط میکروارگانیسم‌های مفید احاطه شده و به عنوان یک مانع فیزیکی برای جلوگیری از تهاجم عوامل بیماری‌زا عمل می‌کند. در شرایطی که سد شکسته شود یا وقتی تعادل بین جنبه‌های مشترک و عوامل بیماری‌زا بر هم می‌خورد، بیماری‌های پوستی یا حتی بیماری‌های سیستمیک ایجاد می‌شود. نقاط پوست انسان را می‌توان بر اساس ویژگی‌های فیزیولوژیکی آن‌ها، یعنی چرب، مرطوب یا خشک طبقه بندی کرد.

میکروارگانیسم‌های پوست برای استفاده از مواد مغذی کمیاب موجود بر روی پوست سازگار شده اند. برای زنده ماندن در چنین محیط خنک، اسیدی و خشک شده‌ای ریزاندامگان مقیم پوست ما برای استفاده از منابع موجود در عرق، چربی و لایه شاخی پوست هماهنگ شده اند. بسیاری از ریزاندامگان پوستی می‌توانند مولکول‌هایی تولید کنند که همزیستی سایر میکروارگانیسم‌ها را مهار کرده یا رفتار آن‌ها را تغییر دهند. به عنوان مثال، بی هوازی اختیاری P. acnes قادر است با استفاده از پروتئازها ازاسید آمینه آرژنین در پروتئین‌های پوست، در غده چربی رشد کند و لیپازها باعث تجزیه لیپیدهای تری گلیسیرید در سبوم می‌شوند. این روند باعث آزاد شدن اسیدهای چرب آزاد شده که موجب چسبندگی باکتری‌ها می‌شود. ریزاندامگان متنوعی مانند Staphylococcus spp استراتژی‌های زیادی از جمله توانایی تحمل پذیری مقدار زیاد نمک عرق و استفاده از اوره موجود در عرق به عنوان منبع نیتروژن برای زنده ماندن روی پوست ایجاد کرده اند.

روش اسکراب بیشترین و دقیق ترین شمارش میکروارگانیسم‌ها را برای یک ناحیه خاص از پوست به دست می‌دهد. اکثر میکروارگانیسم‌ها در لایه‌های سطحی لایه شاخی و در قسمت‌های بالای فولیکول‌های مو زندگی می‌کنند. با این حال، برخی از باکتری‌ها در نواحی عمیق فولیکول‌های مو زندگی می‌کنند و از روش‌های معمول ضدعفونی خارج از دسترس هستند. این باکتری‌ها مخزنی برای کلونی سازی مجدد پس از حذف باکتری‌های سطحی هستند. در ادامه برخی از انواع ریزاندامگان پوست انسان را بررسی می‌کنیم.

• استافیلوکوکوس اپیدرمیدیس. S. epidermidis ساکن اصلی پوست است و در برخی مناطق بیش از 90 درصد فلور هوازی ساکن را تشکیل می‌دهد.
• استافیلوکوکوس اورئوس. بینی و پرینه (فاصله بین مجرای واژن و مقعد در زنان و فاصله بین کیسه بیضه و مقعد در مردان) شایع ترین محل‌های حضور S. aureus است که در 10 تا 40 درصد از بزرگسالان عادی وجود دارد.S. aureus  67 درصد در پوست واژن شایع است. حضور آن در مجاری بینی با افزایش سن متفاوت است، در نوزادان بیشتر و در بزرگسالان کمتر است. اسافلوکوکوس اورئوس (80 تا 100 درصد) روی پوست بیماران مبتلا به بیماری‌های پوستی خاص مانند درماتیت آتوپیک بسیار شایع است، اما دلیل این یافته مشخص نیست.
• میکروکوک‌ها. میکروکوک‌ها به اندازه استافیلوکوک‌ها و دیفتروئیدها رایج نیستند با این حال، آن‌ها اغلب بر روی پوست معمولی وجود دارند. میکروکوکوس لوتئوس، گونه غالب، معمولاً 20 تا 80 درصد از میکروکوک‌های جدا شده از پوست را تشکیل می‌دهند.
• استرپتوکوک‌ها. استرپتوکوک‌ها، به ویژه استرپتوکوک‌های بتا - همولیتیک، به ندرت در پوست طبیعی دیده می‌شوند. کمبود استرپتوکوک‌های β - همولیتیک روی پوست تا حدی به وجود لیپیدها بر روی پوست نسبت داده می‌شود، زیرا این چربی‌ها برای استرپتوکوک‌ها کشنده هستند. گروه‌های دیگر استرپتوکوک‌ها، مانند استرپتوکوک‌های α - همولیتیک، عمدتا در دهان وجود دارند، از جایی که ممکن است در موارد نادر به پوست سرایت کنند.
• باسیل‌های گرم منفی. باکتری‌های گرم منفی بخش کوچکی از فلور پوست را تشکیل می‌دهند. با توجه به تعداد فوق العاده آن‌ها در روده و در محیط طبیعی، کمیابی آن‌ها بر روی پوست قابل توجه است. آن‌ها نه روی پوست خشک بلکه در نواحی مرطوب مانند تار انگشتان پا و زیر بغل دیده می‌شوند. خشک شدن عامل اصلی جلوگیری از تکثیر باکتری‌های گرم منفی بر روی پوست سالم است، اکولی، انتروباکتر، کلبسیلا و سویه‌های پروتئوس از میکروارگانیسم‌های گرم منفی غالب بر روی پوست هستند.

فلور ناخن

میکروبیولوژی ناخن معمولی به طور کلی شبیه به پوست ناخن است. بسته به نوع تماس ناخن، ذرات گرد و غبار و سایر مواد جانبی ممکن است در زیر ناخن گیر کنند. این ذرات گرد و غبار علاوه بر فلور ساکن پوست، ممکن است حامل قارچ و باسیل باشند. کلستریدیوم، پنی‌سیلیوم، آسپرژیلوس و موکور انواع اصلی قارچ‌های موجود در زیر ناخن‌ها هستند.

میکروبیوم مرتبط با آکنه چیست؟

بیماری شایع نوجوانان آکنه ولگاریس یک بیماری التهابی مزمن پوستی است که با باکتری P. acnes، فراوان ترین ارگانیسم در ریزاندامگان بزرگسالان سالم همراه است. در سطح عملکردی، پروفایل‌های بیان ژنی P. acnes بین افراد مبتلا به آکنه و افراد بدون آکنه متمایز است. با افزایش ترشح سبوم پوست میزان آکنه پوست افراد افزایش پیدا می‌کند. مکمل ویتامین B12 در زیر گروهی از افراد با آکنه همراه است، این امر با سرکوب بیوسنتز ویتامین B12 در P. acnes مرتبط است، این شرایط متعاقباً تولید پورفیرین‌ها را افزایش می‌دهد که می‌تواند باعث التهاب پوست و ایجاد آکنه شود. جالب اینجاست که سویه‌های P. acnes مرتبط با آکنه سطح قابل توجه بالاتری از پورفیرین‌ها را تولید می‌کنند و در نتیجه خود باعث التهاب بیشتر پوست خواهند شد.

ریزاندامگان خاک

محققان درگیر در پروژه ریزاندامگان یا میکروبیوم زمین از سال 2010 به طور هماهنگ در حال مطالعه میکروبیوم خاک بوده و انواع گام‌های انقلابی را در ترکیب مکانیسم‌های آن برداشته اند. به عنوان مثال، ما اکنون می‌دانیم که یک قاشق خاک کشاورزی حاوی 30،000 گونه میکروب طبقه بندی شده است. در بین آن‌ها چندین متر رشته‌‌های قارچی وجود دارد که مواد مرده را به زیست توده تبدیل می‌کنند یا به ریشه‌های گیاه متصل می‌شوند تا جذب مواد مغذی آن‌ها را افزایش دهند.

فیلم آموزش بیولوژی خاک در فرادرس

کلیک کنید

به علاوه تا یک میلیارد باکتری که گاز نیتروژن را به ترکیباتی تبدیل می‌کنند در خاک وجود دارند که گیاهان و دیگر موجودات را تغذیه می‌کنند. چند ده نماتد و چند هزار تک یاخته که جمعیت باکتری‌ها را تحت کنترل دارند، مواد مغذی را معدنی کرده و گیاهان را از عوامل بیماری زا محافظت می‌کنند.

هنگامی که میکروبیوم خاک سالم و متعادل است، به طور مستقیم، بر سلامت گیاهانی که در آن رشد می‌کنند تأثیر می‌گذارد و از آن‌ها در برابر خشکسالی یا آفات محافظت می‌کند، به عنوان مثال این می‌تواند عوامل بیماری زایی که قصد حمله به گیاهان را دارند، از بین ببرد و همچنین گیاهان را برای دفاع از خود تحریک کند. همچنین ریزاندامگان خاک دارای عملکردهای مهم دیگری در اکوسیستم است. مهم‌تر از همه، این میکروارگانیسم‌ها به عنوان یک منبع کربن عمل می‌کند و به کنترل کربن اتمسفر برای مزایای مهم آب و هوایی کمک می‌کند.

ارتباط بین ریزاندامگان خاک و گوارش انسان

پروژه میکروبیوم انسانی، یکی دیگر از زمینه‌های مطالعه عظیم و بین رشته‌ای است که توسط موسسات ملی بهداشت امریکا (NIH) از 2007 تا 2016 تأمین مالی شده است. ارتباط موثری بین میکروبیوم خاک و میکروبیوم روده ما، که هر دو تقریباً دارای یک تعداد میکروارگانیسم فعال هستند، وجود دارد (همچنین ارتباطی بین میکروبیوم روده انسان و میکروبیوم اقیانوس وجود دارد، آن‌ها حدود 73 درصد از میکروب‌های خود را مشترک دارند). میکروبیوم خاک به احتمال زیاد همزمان با میکروبیوم انسان و 39 تریلیون میکروب آن که بینی و دهان، زیر بغل و کف دست و بیش از همه روده به ویژه روده بزرگ انسان را اشغال کرده است تکامل یافته است. سلامت ما نه تنها بر اساس فعالیت میکروب‌ها در روده، بلکه با توجه به میکروب‌هایی است که ما مستقیماً (از ژئوفاژی هدفمند، یا بلعیدن تصادفی خاک) و غیر مستقیم (به شکل محصولات گیاهی) از خاک مصرف می‌کنیم.

میکروب‌های روده آنزیم‌هایی را تولید می‌کنند که به ما در هضم غذا و تجزیه آن به مواد مغذی ضروری کمک کرده و ویتامین‌هایی تولید می‌کند که بدن ما قادر به تولید آن‌ها به تنهایی نیست. همچنین با تنظیم سیستم ایمنی بدن و آموزش نحوه مبارزه با مهاجمان، بدن را از باکتری‌های عامل بیماری محافظت کرده و  ترکیبات ضد التهابی تولید می‌کنند. ریزاندامگان افراد منحصر به فرد است که از مادر هنگام تولد منتقل می‌شود. به همین ترتیب، میکروبیوم‌های موجود در خاک بسته به منطقه، نوع خاک، مواد گیاهی و عوامل مختلف دیگر از نظر ترکیب متفاوت هستند. شیوه‌های کشاورزی صنعتی نقش بسیار بزرگی در تخریب میکروبیوم خاک دارند. زراعت کردن کربن خاک را آزاد می‌کند و باکتری‌ها، قارچ‌ها و بندپایان را مختل کرده و به آن‌ها آسیب می‌رساند.

تک محصولی مواد مغذی خاک را از بین می‌برد و میکروب‌های مفید موجود در آن را کاهش می‌دهد و منجر به رشد ضعیف‌تر گیاه و افزایش حساسیت به عفونت‌ها و بیماری‌های گیاهی می‌شود. علاوه بر این، تک کشت بستگی زیادی به ورودی‌های شیمیایی دارد، این موارد روی عملکردهای بیولوژیکی میکروب‌ها، تنوع، ترکیب آن‌ها و فرآیندهای بیوشیمیایی تأثیر منفی گذاشته و بر اساس تحقیقات چند رشته‌ای از سال 2020 که در مجلات علمی Land منتشر شده است، خطرات جدی برای محیط خاک و سلامت انسان ایجاد می‌کند. با از بین رفتن این میکروب‌ها، خاک و گیاهان آن آسیب می‌بینند و همانطور که انواع کمتری از موجودات کوچک را وارد میکروبیوم‌های روده می‌کنیم سلامتی ما نیز آسیب می‌بیند، برخی از این میکروب‌ها در واقع در خطر انقراض هستند، در حالی که اثرات آن بر سلامت انسان کاملاً درک نشده است.

علاوه بر این، رژیم‌های غذایی انسان امروزی وابسته به غذاهای فرآوری شده و چرب هستند که به درستی میکروب‌های همزیست انسان را تغذیه نکرده و ما را مستعد بیماری‌هایی مانند چاقی، دیابت و سرطان روده بزرگ می‌کند. همانطور که تنوع میکروبی در خاک توسط مواد شیمیایی کشاورزی کاهش می‌یابد، تنوع میکروبی روده ما نیز توسط آنتی بیوتیک‌ها کاهش می‌یابد. آنتی بیوتیک‌ها و آفت کش‌های مصنوعی مداخلات بسیار مهمی در جامعه از جمله آسیب جانبی به میکروبیوم‌های انسان و خاک بوده است. کشف نحوه بازسازی و محافظت از میکروبیوم‌ها در خاک، در انسان، در اقیانوس‌ها و هوا کار محققان در سال‌های آینده خواهد بود که برای حمایت از حیات موجودات و انسان در سیاره زمین ضروری است.