Микробиом

Микробиом (micro — «кішкентай», bios — «өмір») — белгілі бір тіршілік ету ортасында өмір сүретін микроағзалардың (бактериялар, археялар, саңырауқұлақтар, вирустар) қауымдастығы және олардың генетикалық материалының жиынтығы. Бұл ұғым көбіне «микробиота» терминімен байланысты қолданылады, алайда микробиом микроағзалардың өзінен бөлек олардың геномдарын да қамтиды. Микробиом адам ағзасының әртүрлі бөліктерінде, соның ішінде асқорыту жүйесінде, теріде, тыныс алу жолдарында және басқа да мүшелерде кездеседі. Ол иммундық жүйенің қалыптасуына, зат алмасу процестеріне және жалпы ағзаның физиологиялық тепе-теңдігіне маңызды әсер етеді. Микробиом тек адам ағзасында ғана емес, топырақта, суда және басқа да экожүйелерде кездесіп, биогеохимиялық айналымдарға және экожүйелердің тұрақтылығына ықпал етеді. Терминнің шығу тегі «Микробиом» термині ХХ ғасырдың ортасында ғылыми әдебиетте пайда болды. Алғаш рет бұл ұғым 1952 жылы су экожүйелеріндегі микроағзалар қауымдастығын сипаттау үшін қолданылған. Кейіннен терминнің мағынасы кеңейіп, белгілі бір ортада тіршілік ететін микроағзалардың жиынтығын ғана емес, олардың генетикалық ақпаратын да қамтитын болды. Қазіргі микробиологияда «микробиом» ұғымы молекулалық-генетикалық әдістердің, соның ішінде ДНҚ секвенирлеу технологияларының дамуына байланысты кеңінен қолданылады. Микробиом мен микробиотаның айырмашылығы Микробиом мен микробиота ұғымдары бір-біріне жақын болғанымен, мағыналық айырмашылықтары бар. Микробиота белгілі бір ортада тіршілік ететін барлық микроағзалардың (бактериялар, археялар, саңырауқұлақтар және вирустар) жиынтығын білдіреді. Ал микробиом ұғымы микроағзалардың өзімен қатар олардың генетикалық материалын, яғни геномдарын да қамтиды. Осы себепті микробиом түсінігі микроағзалардың функционалдық мүмкіндіктерін және олардың иесімен немесе қоршаған ортамен өзара әрекеттесуін зерттеуде кеңінен қолданылады. Адам микробиомы Адам микробиомы — бұл адам ағзасында тіршілік ететін барлық микроорганизмдер мен олардың генетикалық материалдарының жиынтығы. Оған бактериялар, археялар, вирустар, саңырауқұлақтар және басқа да микроорганизмдер кіреді. Микробиом адам денсаулығының көптеген аспектілеріне тікелей әсер етеді, оның ішінде ас қорыту, иммундық жүйе, тері саулығы, метаболизм және психикалық денсаулық. Негізгі сипаттамалары # Түрлерінің көптүрлілігі: Адам ағзасында мыңдаған микроорганизм түрлері бар. Ішекте олардың ең көп мөлшері кездеседі. # Орналасуы: Микробиом ағзаның әртүрлі бөліктерінде кездеседі: ішек, тері, ауыз қуысы, тыныс жолдары, жыныс мүшелері. # Динамикалық құрылым: Микробиом жасқа, тамақтануға, қоршаған ортаға және өмір салтына байланысты өзгеріп отырады. # Генетикалық потенциал: Микробиомның генетикалық материалы адам геномынан әлдеқайда көп, бұл оның функцияларының әртүрлілігін көрсетеді. Функциялары * Ас қорыту: Тамақты қорытуды жеңілдету, витаминдер мен ферменттер синтезі. * Иммунитетті қолдау: Патогендерге қарсы қорғаныс, иммундық жүйенің қалыптасуы. * Метаболизм: Қант, май және энергия алмасуына әсер етеді. * Психикалық денсаулық: «Ішек–ми» осі арқылы эмоциялар мен көңіл-күйге ықпал етеді. * Ауруларға әсері: Микробиомның теңгерімсіздігі семіздік, диабет, аллергия, ас қорыту аурулары және кейбір психикалық мәселелермен байланысты болуы мүмкін. Адам микробиомының зерттелуі * Human Microbiome Project (HMP): Адам микробиомын жүйелі зерттейтін халықаралық жобалар. * Метагеномика, 16S рРНҚ секвенирлеу: Микроорганизмдер мен олардың гендерін анықтау әдістері. * Пребиотиктер мен пробиотиктер зерттеулері: Микробиомды теңгеру және денсаулыққа әсерін зерттеу. ----Қысқаша айтқанда, адам микробиомы — бұл ағзамыздағы өмірдің «микробтық экожүйесі», ол біздің денсаулығымыздың әр аспектісін қолдайды және қорғап отырады. Асқорыту жүйесінің микробиомы * Орналасуы: Негізінен ішекте (colon) шоғырланған, бірақ ауыз, асқазан, өңеш сияқты ас қорыту жолдарының әртүрлі бөліктерінде де кездеседі. * Функциялары: ** Тамақты қорытуды жеңілдетеді (әсіресе күрделі көмірсулар мен талшықтарды). ** Витаминдер (B12, K және т.б.) синтездейді. ** Иммундық жүйені ынталандырады және патогенді микроорганизмдерге қарсы қорғаныс жасайды. * Мысалы: Bacteroides, Lactobacillus, Firmicutes тобының бактериялары. Тері микробиомы * Орналасуы: Терінің әртүрлі аймақтарында түрлі микроорганизмдер кездеседі: май бездері, тері қабаттары, қолтық, саусақ аралары. * Функциялары: ** Теріні қорғаушы қабат ретінде қызмет етеді. ** Тері ауруларына (мысалы, безеу немесе экзема) ықпал етеді. ** Иммундық жауапқа қатысады. * Мысалы: Staphylococcus epidermidis, Propionibacterium acnes. Экожүйелердегі микробиом * Микробиом тек адам ағзасында ғана емес, табиғатта әртүрлі экожүйелерде кездеседі: топырақта, судағы экожүйелерде, өсімдіктердің тамырында. * Функциялары: ** Қоректік заттарды айналымға енгізу (нитрогенді фиксация, көміртек айналымы). ** Экожүйелердің тұрақтылығын қамтамасыз ету. ** Қоршаған ортадағы токсиндерді бұзуға қатысу. Микробиомды зерттеу әдістері * Метагеномика: Микробиомдағы барлық ДНҚ-ны талдау арқылы микроорганизмдердің түрін және генетикалық потенциалын анықтау. * 16S рРНҚ секвенирлеу: Бактерияларды идентификациялау үшін қолданылатын дәстүрлі әдіс. * Метатранскриптомика: Микробтардың экспрессияланған гендерін зерттеу, олардың белсенділігін анықтау. * Метаболомика: Микробиом арқылы түзілетін заттарды (метаболиттер) талдау. Маңызы 1. Денсаулыққа әсері: Ас қорыту, иммунитет, тері саулығы, психикалық денсаулыққа қатысады. 2. Ауруларды алдын алу: Диабет, семіздік, аллергия, ас қорыту аурулары және кейбір психикалық мәселелерге ықпал етуі мүмкін. 3. Табиғаттағы рөлі: Экожүйелердің тұрақтылығын сақтау және қоршаған ортаны тазалау. 4. Медицинада қолданылуы: Пробиотиктер, пребиотиктер, микробиомды трансплантация (FMT) арқылы емдеу. Дереккөздер 1. Human Microbiome Project Consortium. Structure, function and diversity of the healthy human microbiome. Nature, 2012. 2. Turnbaugh PJ, Ley RE, Hamady M, Fraser-Liggett CM, Knight R, Gordon JI. The human microbiome project. Nature, 2007. 3. Cho I, Blaser MJ. The human microbiome: at the interface of health and disease. Nature Reviews Genetics, 2012. 4. Belkaid Y, Hand TW. Role of the microbiota in immunity and inflammation. Cell, 2014. 5. Marchesi JR, Ravel J. The vocabulary of microbiome research: a proposal. Microbiome, 2015.