Mikrobiom człowieka

Powszechnie mówi się, że “drobnoustroje są wszędzie”. Co to właściwie oznacza? Czy są na stole, przy którym jemy? Czy są w wodzie i jedzeniu, które spożywamy? A czy w powietrzu, którym oddychamy, też są? A może na naszych rękach?

Odpowiedź jest prosta i krótka: TAK. Mikroorganizmy są dosłownie wszędzie, nawet na i w naszych ciałach.

Mikrobiom skóry

Skóra jest granicą pomiędzy środowiskiem zewnętrznym a wnętrzem człowieka. Jednak istnieje jeszcze jedna warstwa na ciele, której nie widać gołym okiem. Jest to powłoka zbudowana z mikroorganizmów. Skóra nie jest “wygodnym” miejscem do bytowania dla drobnoustrojów. Zasiedlają się na niej obojętne lub korzystne, rzadziej patogenne mikroby. Należy pamiętać, że osobniki, które są bezpieczne na skórze, mogą być niebezpieczne po wniknięciu do wnętrza ciała, dlatego tak ważne jest mycie rąk, szczególnie przed jedzeniem, czy oczyszczanie ran. 

Różne części naszego ciała charakteryzują się różnymi warunkami. Miejsca takie jak pachy czy pachwiny mają nieco wyższą temperaturę i wilgotność, dlatego tam wyizolować można przede wszystkim pałeczki Gram-ujemne jak Staphylococcus aureus. Skóra, na której jest duże zagęszczenie gruczołów łojowych, charakteryzuje się obecnością bakterii lipofilnych (np. Propionibacterium spp.) i grzybów Malassezia spp.. Skóra nóg jest zazwyczaj bardziej przesuszona niż innych części ciała, dlatego liczebność mikrobów jest tam znacznie mniejsza. Co ciekawe, również wirusy mogą znajdować się na powierzchni skóry. Zróżnicowanie drobnoustrojów jest też zależne od wieku, płci, czynników środowiska, stosowanych leki czy kosmetyków. 

Mikroby na zdrowej skórze są jednym z czynników ochronnych przed patogenami. Indukują też odpowiedź układu odpornościowego — wysyłana jest informacja o tym, jaki patogen pojawił się na skórze. 

Mikrobiom jamy ustnej 

Jama ustna jest bardzo specyficznym miejscem. Ze względu na stały dostęp do wody, pożywienia, powietrza, a nawet gleby (nieodpowiednio umyte warzywa i owoce) mikroflora jamy ustnej jest bardzo zróżnicowana pod względem gatunków. Szacuje się, że w jamie ustnej występować może nawet 750 różnych gatunków drobnoustrojów. 

Pierwsza kolonizacja tego obszaru zaczyna się już w czasie porodu, od matki. Wtedy osiedlają się tam Streptococcus salivarius, S. mitis, S. oralis. Pierwsze miesiące życia dziecka są bardzo zmienne, jeśli chodzi o skład jakościowy flory jamy ustnej. Po około 3 miesiącach z jamy ustnej niemowlęcia wyizolować można Gram-ujemne beztlenowce tj.: Fusobacterium nucleatum, Prevotella melaninogenica i  Veillonella spp. W wieku dorosłym mikrobiota jamy ustnej jest już bardzo stabilna.

Podobnie jak w przypadku mikrobiomu skóry tak i tu na to, jakie drobnoustroje występują u danej osoby, wpływ ma kilka czynników: 

• potencjał oksydo-redukcyjny,  
• pH, 
• ślina (która jest źródłem składników odżywczych, usuwa zbędne produkty przemiany materii, zawiera też enzymy, a nawet przeciwciała),
• stan higieny (np. szczotkowanie i płukanie).

Jama ustna jest stosunkowo małym obszarem. Mimo to, na języku, na i pod dziąsłami, w ślinie, na policzkach, a nawet płytce nazębnej wyróżnić można odmienne gatunki drobnoustrojów. 

Mikrobiom układu oddechowego 

Układ oddechowy człowieka dzieli się na: 

• górne drogi oddechowe (jama nosowa, zatoki przynosowe, gardło, fragment krtani, do poziomu fałd głosowych), 
• dolne drogi oddechowe (pozostała część krtani, tchawica, oskrzela, wewnątrzpłucne drzewo oskrzelowe),
• płuca.

Każdy z tych odcinków charakteryzuje się dobrym dostępem tlenu, tak więc możemy spodziewać się tu drobnoustrojów tlenowych. Co więcej, każdej doby, do płuc trafia aż 8.000 l powietrza, co pozwala na bardzo łatwe “wejście” mikroorganizmów. To z kolei powoduje dość spore zróżnicowanie mikrobiologiczne. Odcinki te wykazują odmienne warunki dlatego, każdy z nich zamieszkiwać będą inne gatunki mikrobów. 

Górne drogi oddechowe

wykazują największe zróżnicowanie pod względem gatunkowym. Można przyjąć (w bardzo dużym uproszczeniu), że im bliżej płuc tym owo zróżnicowanie maleje. Wynika to oczywiście z odległości, jaką muszą przebyć mikroorganizmy ze środowiska zewnętrznego do poszczególnych części układu oddechowego. Co więcej, drobnoustroje bytujące na naszej skórze mają bardzo łatwy dostęp do przednich części nozdrzy. Dlatego też mikroflora w tym miejscu będzie zbliżona (pod względem gatunkowym) do tej na zewnątrz nosa. Badania dowodzą też, że mikrobiota nozdrzy znaczenie różni się od tej w krtani.

Ciekawostką jest, że u osób cierpiących na przewlekłe zapalenie zatok, stwierdzono mniejsze zróżnicowanie mikrobiologiczne i wzrost liczny bakterii Corynebacterium tuberculostrealiticum, w stosunku do mikrobiomu zdrowych osób. 

Dolne drogi oddechowe

są lepiej przygotowane do obrony przed możliwymi patogenami niż górne drogi oddechowe. Wyścielone są nabłonkiem rzęskowym oraz licznymi komórkami wydzielniczymi. Te cechy budowy tworzą barierę odpornościową tego odcinka. Dodatkowo odporność tę wzmagają komórki układu immunologicznego. Dlatego też przez wiele lat sugerowano, że dolne drogi oddechowe mogą być jałowe.

Dopiero nowoczesne metody sekwencjonowania genu pomogły ustalić, że dolne drogi oddechowe, jak i płuca zawierają specyficzną dla siebie mikroflorę. Jest ona odmienna od tej, występującej we wcześniejszych odcinkach. Nawet poszczególne obszary anatomiczne płuc zamieszkują inne szczepy bakterii. W płucach znaleźć można też wirusy, a co ciekawe występują nie tylko wirusy ssacze (atakujące komórki ciała ssaków), ale także bakteryjne (infekujące tylko bakterie) bakteriofagi. W drogach oddechowych ludzi szeroko rozpowszechnione są też grzyby.

Warto wspomnieć też, że kaszel (tzw. mokry) jest jednym ze sposobów, na usuwanie drobnoustrojów chorobotwórczych z układu oddechowego, dlatego w przypadku np. przeziębienia istotne jest przyjmowanie leków wykrztuśnych, a nie blokowanie odruchu kaszlu. 

Mikrobiom układu moczowo- płciowego 

Układ moczowo – płciowy, podobnie jak poprzednie wspomniane układy, jest narażony na ciągły kontakt z mikroorganizmami ze środowiska zewnętrznego.

Mikrobiota pochwy ulega zmianom w zależności od wieku, nawyków higienicznych i aktywności seksualnej, czy zmian hormonalnych zachodzących w organizmie. Funkcja mikrobioty pochwy to ochrona przed drobnoustrojami chorobotwórczymi oraz aktywacja odpowiedzi immunologicznej. Najbardziej rozpowszechnionym drobnoustrojem pochwy jest pałeczka kwasu mlekowego Lactobacillus spp.. Chroni ona pochwę przed bakteryjnym zakażeniem poprzez obniżenie pH. Pałeczki te są najbardziej rozpowszechnione u kobiet dojrzałych. Ich poziom jest znacznie mniejszy u dziewczynek przed pierwszą miesiączką oraz kobiet w okresie pomenopauzalnym. 

Mikrobiom układu moczowego jest bardzo słabo poznany. Bioróżnorodność mikroorganizmów tego układu jest znacznie mniejsza niż pozostałych. Podobnie z liczebnością. Występują tu głównie pałeczki kwasu mlekowego oraz bakterie z rodzaju Streptococcus, Staphylococcus, Corynebacteria i Gardnerella. Ich rola nie jest jeszcze poznana. 

Mikrobiom układu pokarmowego 

Mikrobiom układu pokarmowego to bardzo szeroki temat. Z jednej strony mamy tu kilka odcinków charakteryzujących się odmiennymi warunkami środowiska, z drugiej mikroorganizmy z tego obszaru ciała pełnią wiele funkcji dla naszego organizmu. Jest to na tyle obszerne zagadnienie, że przeczytasz o tym w osobnym artykule.

Zauważ, że świat drobnoustrojów naszego ciała jest bardzo bogaty. Znajdują się one wszędzie tam, gdzie tylko mogą dotrzeć ze środowiska zewnętrznego. Ich główna funkcja, czyli ochrona przed drobnoustrojami chorobotwórczymi, jest niezwykle ważna dla naszego bezpieczeństwa, dlatego, aby nasza współpraca mogła spełniać swoją rolę, powinniśmy dołożyć starań, aby zapewnić im bezpieczeństwo. Używanie odpowiednich kosmetyków, stosowanie prawidłowej diety, czy ogólnie pojętej higieny, to najlepsza droga do tego. 

Milena Żebrowska – inżynier żywienia człowieka i oceny żywności. 

Źródła:

1. Malinowska M., Tokarz-Deptuła B., Deptuła W.: Mikrobiom człowieka. POST. MIKROBIOL., 2017, 56, 1, 33–42. http://pm.microbiology.pl/web/archiwum/vol561201733.pdf 
2. Cogen, A.L., Nizet, V. & Gallo, R.L. Skin microbiota: a source of disease or defence? Br. J. Dermatol. 2008, 158, 442–455.
3. Selkin B.A., Murakawa G.J.: Skin microflora and bacterial infections of the skin. Investig. Dermatol. Symp. Proc. 2001, 6, 170–174
4. Kong H.H.: Skin microbiome: genomics-based insight into the diversity and role of skin microbes. Trends.Mol. Med. 2011, 17, 320–328
5. Wanke I., Steffen H., Christ C., Krismer B., Gotz F., Peschel A., Schaller M., Schittek B., Skin commensals amplify the innate immune response to pathogens by activation of distinct signaling pathways. J. Invest. Dermatol. 2011, 13, 282–290.
6. Grice E.A., Segre J.A.: The skin microbiome. Nature Rev. Microbiol. 9, 244–253 (2011).
7. Nelson K.E: Metagenomics of the human body. Springer Science + Business Media. London, 2011.
8. Probst A.J., Auerbach A.K., Miosll-Eichinger C.: Archea on Human skin. PLoS One, 8, e65388 (2013)
9. Baturo W. [w:] Biologia, Encyklopedia Szkolna PWN, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2005, wybrane pojęcia
10. Avila M., Ojcius D.M., Yilmaz O.: The oral microbiota: living with a permanent guest. DNA Cell Biol. 28, 405–411 (2009)
11. Strużycka I.: The oral microbiome in dental caries. Pol. J. Micro. 63, 127–135 (2014)
12. Jenkinson H.F., Lamont R.J.: Oral microbial communities in sickness and in health. Trends. Microbiol. 12, 589–595 (2005).
13. Chałas R., Wójcik-Chęcińska I., Woźniak MJ et al.: Płytka bakteryjna jako biofilm – zagrożenia w jamie ustnej oraz sposoby zapobiegania. Post. Hig. Med. Dosw. 69, 1140–1148 (2015)
14. Dworecka-Kaszak B.: Mycobiome – a cross-talk between fungi and their host. XVI Conference DIGMOL 2015, ,,Molecular biology in diagnostics if infectious disease and biotechnology”, Warszawa 2015, p. 67–71
15. Hoffmann A.R., Proctor L.M., Surette M.G., Suchodolski J.S.: The microbiome: the trillions of microorganisms that maintain health and cause disease in humans and companion animals. Vet. Pathol. 53, 10–21 (2016) 
16. Yi H., Yong D., Cho YJ., Chun J.: Profiling bacterial community in upper respiratory tract. BMC Infect. Dis. DOI:10,1186 /s12879-014-0583-3 (2014)
17. Abreu N.A., Nagalingam N.A., Song Y., Roediger F.C., Pletcher  S.D., Goldberg A.N., Lynch S.V.: Sinus microbiome diversity depletion and Corynebacterium tuberculosterealiticum enrichment mediates rhinosinustis. Sci. Transl. Med. DOI: 10.1126/scitranslmed.3003783 (2012)
18. Willner D., Furlan M., Haynes M., Schmieder R., Angly F.E., Silva J., Tammadoni S., Nosrat B., Conrad D., Rohwer F.: Metagenomic analysis of respiratory tract DNA viral communities in cystic fibrosis and non-cystic fibrosis individuals. PLoS ONE, DOI: 10.1371/journal.pone.0007370 (2009)
19. Ma B., Forney LJ., Ravel J.: The vaginal microbiome: rethinking health and diseases. Annu. Rev. Microbiol. 66, 371–389 (2012)
20. Zhou X., Brown C., Abdo Z., Davis C.C., Hansmann M.A., Joyce P., Foster J.A., Forney L.J.: Differences in the compostion of vaginal microbial communities found in healthy Caucasian and black women. ISME 1, 121–133 (2007)
21. Brubaker L , Wolfe A. The female uriniary microbiota, urinary health and common urinary disorders. Annals of Translational Medicine 2017 ; 5(2):34.
22. Obrazek wyróżniający: zdjęcie z pixabay.com, Mizianitka.