מיקרוביוטה

מִיקְרוֹבִּיּוֹטָה (על פי האקדמיה ללשון העברית: יְצוּרָה זְעִירָה) היא קהילה אקולוגית של מיקרואורגניזמים, הכוללים ברובם מיני חיידקים, אך גם נגיפים, טפילים, פטריות, בקטריופאג'ים ופרוטיסטות, הנמצאים בתוך הגוף החי ומקיימים סימביוזה קומנסלית ופתוגנית עם הגוף. אף שלעיתים נעשה שימוש במונח מיקרוביום כמילה נרדפת למיקרוביוטה, מאמרים מדעיים מבחינים בין מיקרוביוטה, שהיא כלל המיקרואורגניזמים בגוף, לבין מיקרוביום, שהוא הרצף הגנומי של כל המיקרוביוטה.

מקור השם: מיקרו (μικρο) מיוונית עתיקה-קטן, זעיר, ביוטה מיוונית עתיקה- ביוטה (βιοτα) -חיים.

רוב הרקמות בגוף אינן מאפשרות קיום של מיקרואורגניזמים, אך ביתר הרקמות הריריות (כגון העין, הפה, דרכי המין, דרכי השתן, מערכת הנשימה), העור, מערכת העיכול קיימת כמות עצומה של מיקרואורגניזמים. בעבר ההערכה הייתה כי גוף האדם מכיל בערך פי עשרה תאים של מיקרואורגניזמים מאשר תאים אנושיים, אך כיום ההערכות נוטות ליחס של כ-3:1 ואפילו 1:1. למרות זאת, המסה של המיקרוביוטה מהווה רק 1-3% ממשקלו של האדם, בערך 1,400 גרם. מחקרים מ-1990 מצאו שקיים יחס סימביוטי הדוק בין המיקרוביוטה לגוף. ניתן להתייחס למיקרוביוטה כ"איבר נוסף" השולט באופן עצמאי על חלק מהתהליכים בגוף, כגון המערכת החיסונית. למיקרוביוטה תפקיד חשוב בלחימה במחלות אוטואימוניות כגון סוכרת, דלקת מפרקים שיגרונית, טרשת נפוצה, דאבת וכנראה גם סרטן. מחקרים בזבובים הראו שהמיקרוביוטה יכולה להשפיע על העדפה מינית, קולינרית או על מצב הרוח של המארח.

הפלורה הטבעית - כינוי לנוכחות הטבעית של חיידקים (בדרך סימביוטיים) הנמצאת באיבר מסוים, למשל: עור, מעיים, נרתיק. הם מהווים תפקיד חשוב בעיכול המזון, ובהגנה מפני חדירה ושגשוג של מיקרואורגניזמים פתוגנים.

חלק מהמיקרוביוטה הוא ה-Human virome, היינו כלל הנגיפים שבאדם. ההערכות הן כי קיימים עשרה נגיפים על כל חיידק, ובסדר גודל של כמה מאות טריליונים.

המגוון הגנטי של המיקרוביום הוא רב ונקרא "הגנום השני", ושל המאכסן נקרא "הגנום הראשון", יחדיו הם מהווים "הולוביום".

ממוזער|סכמה של אופן אכלוס חיידקים על ידי פקעת של תפוחי אדמה

 סוגי יחסים של חיידקים-פונדקאים 
טקסט=Cycas coralloid root XS high|ממוזער|צילום במיקרוסקופ אור של חיידקי ציאנובקטריה בשורשים של צמח הציקס Cycas

 קומנסליות 
קומנסליזם הוא מושג שפותח על ידי פייר ז'וזף ואן בנדן  (1809–1894), זואולוג בלגי באוניברסיטת לוון במהלך המאה התשע-עשרהPoreau B., Biologie et complexité : histoire et modèles du commensalisme. PhD Dissertation, University of Lyon, France, 2014. הוא מושג מרכזי במיקרוביום, שבו המיקרוביוטה מאכלסת פונדקאי בדו-קיום לא מזיק. הקשר עם הפונדקאי נקרא הדדי כאשר אורגניזמים מיקרוביאליים מבצעים פעילות שימושית עבור המארח, 

צמחים הם מארחים מתאימים עבור מיקרואורגניזמים מכיוון שהם מספקים מגוון של חומרים מזינים. מיקרואורגניזמים על צמחים יכולים להיות אפיפיטים, נמצאים על הצמחים או אנדופיטים הנמצאים בתוך רקמת הצמח. עובשים ספרופיטים ופתוגנים של צמחים פיתחו, באמצעות אבולוציה מתכנסת, מורפולוגיה דומה ותופסים נישות אקולוגיות דומות. הם מפתחים קורי תפטיר, מבנים דמויי חוט שחודרים לתא המארח. במצבים הדדיים הצמח מחליף לעיתים קרובות סוכרי הקסוז בפוספט לא אורגני מהסימביונט הפטרייתי. חיידקים מעודדי גידול צמחים (PGPB)  המספקים לצמח שירותים תפקודים, כגון קיבוע חנקן, ומסיסות של מינרלים כגון זרחן, מעודדים סינתזה של הורמונים צמחיים, שיפור ישיר של ספיגת מינרלים והגנה מפני פתוגנים. PGPBs עשויים להגן על צמחים מפני פתוגנים, על ידי תחרות עם הפתוגן על נישה אקולוגית או מצע, ייצור אללו-כימיקלים מעכבים, או גרימת עמידות מערכתית בצמח המארח לפתוגן. מיקרוביוטה של צמחים המורכבת בעיקר מסוגים שונים של חיידקים ושמרים ולפעמים גם עובשים, החיים ביחסים סימביוטיים עם הצמח המארח, נחשבים לזני-בר שעשויים להפוך לסטארטר של תסיסה טבעי בייצור של מזונות שונים, כגון, משקאות אלכוהוליים, רטבים של סויה ואורז, חומץ, ועיבוד של פולי קפה, קקאו ועלי תה.

 טפילות 
טפילות מתרחש כאשר המיקרואורגניזם מזיק למארח. או לחלופין, למארח אין תועלת. חילופי חומרים מזינים עשויים להיות דו כיווניים או חד כיווניים, עשויים להיות תלויי הקשר ועלולים להתרחש בדרכים מגוונות. מיקרוביוטה שצפויה להיות נוכחת, ושבנסיבות רגילות אינה גורמת למחלה, נחשבות לצמחייה תקינה או למיקרוביוטה תקינה ; פלורה נורמלית יכולה לא רק להיות לא מזיקה, אלא יכולה להגן על המארח.

 המיקרוביוטה של מערכת העיכול 

המיקרוביוטה של מערכת העיכול היא קהילה מורכבת של מיקרואורגניזמים משלוש ממלכות העל של החיים – חיידקים, ארכאה ואיקריוטיים – אך מורכבת בעיקר מחיידקים, שחיים בדרכי העיכול של בני אדם ובעלי חיים נוספים. במערכת העיכול האנושית, המיקרוביוטה כוללת את המספר הרב ביותר ואת מגוון הסוגים הרחב ביותר של חיידקים בהשוואה לשאר חלקי הגוף. היא מכילה כ-500–1000 מינים שונים ומספר תאי החיידקים בה הוא כמספר התאים האנושיים. בנוסף היא מכילה חומר גנטי שמכיל גנים חיידקיים שמספרם המוערך גדול פי 100 ממספר הגנים האנושיים.

נמצא מתאם בין חוסר ויסות של המיקרוביוטה במערכת העיכול האנושית לבין אירועי דלקת גופניים ובעיות במערכת החיסון. מגוון רחב יותר של סוגי מיקרוביוטה נמצא במתאם עם בריאות טובה יותר ואילו מגוון מצומצם של סוגי מיקרוביוטה נמצא במתאם עם מגוון של מחלות. הרכב המיקרוביוטה במערכת העיכול של האדם משתנה לאורך זמן, כתוצאה משינויים בתזונה ובמצבו הבריאותי. בשנת 2024 פותחה גלולה שמנסה ללכוד דגימות מאוכלוסיות החיידקים לאורך המעי הדק.Ruben Del-Rio-Ruiz et al., Soft autonomous ingestible device for sampling the small-intestinal microbiome, Device, June 20, 2024

 ציר המיקרוביוטה-מערכת העיכול-מוח 

ציר מערכת העיכול-מוח הוא ציר של תקשורת דו-צדדית, ביוכימית בין מערכת העיכול ומערכת העצבים המרכזית. ציר זה חשוב לשמירה על הומאוסטזיס וכולל את מערכת העצבים המרכזית, המערכת הנוירו-אנדוקרינית, המערכת הנוירו-חיסונית ומערכת העצבים האוטונומית, כולל מערכת העצבים האנטרית (ENS) ועצב הואגוס. המונח ציר המיקרוביוטה-מערכת העיכול-מוח משמש לתיאור תפקידה של המיקרוביוטה במערכת העיכול כחלק ממערכת היחסים שבין מערכת העיכול והמוח. קיימים מסלולים מרובים, ישירים ועקיפים, שדרכם המיקרוביוטה במערכת העיכול יכולה לווסת את הציר מערכת העיכול-מוח. אלה כוללים מסלולים אנדוקריניים (קורטיזול), חיסוניים (ציטוקינים) ועצביים (עצב הואגוס ומערכת העצבים האנטרית). המוח מגייס מנגנונים אלה כדי להשפיע על הרכב המיקרוביוטה במערכת העיכול, למשל בתנאים של לחץ.

 המיקרוביוטה של מערכת המין 
ממוזער|צביעת גרם של חיידקי Lactobacilus ותאי קשקש של הנרתיק
פלורת הנרתיק, מיקרוביוטה נרתיקית או מיקרוביום נרתיקי הם המיקרואורגניזמים המתיישבים בנרתיק שהתגלו על ידי הגינקולוג הגרמני אלברט דודרליי  בשנת 1892 והם חלק מהפלורה האנושית הכוללת. כמות וסוג החיידקים הקיימים בהם משפיעים באופן משמעותי על בריאותה הכללית של האישה.. החיידקים העיקריים המתיישבים אצל אדם בריא הם מהסוג Lactobacillus (90-95%), הנפוצים ביותר הם L. crispatus, L. iners, L. jensenii ו-L. gasseri . מאז התיאור הראשון של חיידקי לקטובצילוס על ידי דודרליין, חיידקי לקטובצילוס נחשבים בדרך כלל לשומרי הסף של המערכת האקולוגית הנרתיקית. חיידקי לקטובצילוס הוכחו כמעכבים צמיחה in vitro של מיקרואורגניזמים פתוגניים, למשל Bacteroides fragilis, Escherichia coli, Gardnerella vaginalis, Mobiluncus spp., Neisseria gonorrhoeae, Peptostreptococcus anaerobius, Prevotella bivia ו-Staphylococcus aureus על ידי יצירת החומצה הלקטית והורדת ה-pH, בנוסף, הלקטובצילים מסייעים למניעת התיישבות ארוכת של החיידקים הפתוגניים לתאי האפיתל של הנרתיק על ידי המפחית את הידבקותם וחדירתם של חיידקים פתוגנים לרירית של הנרתיק.

לקטובצילים בנרתיק מייצרים בקטריוצינים,  שהם פפטידים אנטי-מיקרוביאליים הפועלים על קרום התא של חיידקים פתוגניים, כמו הלקטוצין 160 וקריספסין, בעלי פעילות מעכבת בייחוד ב-pH נמוך.

החומרים המעכבים המיוצרים על ידי לקטובצילוס בנרתיק הם גורם עיקרי בהגנה על המיקרוביוטה הנרתיקית יחד עם חומצות אורגניות, ומי חמצן. אלה פועלים באופן סינרגטי כנגד זיהום עם חיידקים פתוגנים.

מיני לקטובצילוס המצויים בפלורה הנרתיקית נבדלים זה מזה אצל נשים לפני גיל המעבר:

L. crispatus, L. jensenii, L. iners, L. gasseri (ואולי Limosilactobacillus vaginalis),

הוכח כי לקטובצילוס בנרתיק משתמשים בפילי שלהם כאמצעי לחיבור לקולטנים של תאי האפיתל בנרתיק. המספר המוגבל של מיני לקטובצילוס המצוי בנרתיק האנושי הוא יוצא דופן בעקבות מאפיינים יוצאי דופן המאפשרים להם ליישב בהצלחה את הנרתיק. עם זאת, הווגינוטרופיזם אינו חל רק על קבוצה נבחרת זו של לקטובצילים המייצגים נרתיק בריא, אלא גם על מיני החיידקים הקשורים לווגינוזיס של הנרתיק. נראה כי המיקרוביוטה שזוהתה באיברי המין ובמעיים האנושיים אינה גדלה מחוץ למארח וסביר להניח שהיא מסתמכת על מגע קרוב בין הורים לילדיהם לצורך העברה, למשל העברת המיקרופלורה של איברי המין מהאם ליילוד, ככל הנראה גם עם המיקרופלורה של המעיים המפוזרת בצורה הומוגנית על פני גוף התינוק, כולל עור, חלל הפה, אף-לוע וצואה.

מיקרוביוטה נרתיקית בריאה ותקינה, הנשלטת על ידי לקטובצילים, עשויה להיות שונה בין קבוצות אתניות מסוימות. מינים נרתיקיים לא פתוגניים הם חלק מהמיקרוביוטה התקינה של חלק מהנשים. מספר מחקרים הראו כי חלק משמעותי (7-33%) מהנשים הבריאות ללא תסמינים, במיוחד נשים שחורות והיספניות, חסרות מספר ניכר של מיני לקטובצילוס בנרתיק, ובמקום זאת יש להן מיקרוביוטה נרתיקית המורכבת מחיידקים אחרים המייצרים חומצת חלב מהסוגים: Atopobium, Leptotrichia, Leuconostoc, Megasphaera, Pediococcus, Streptococcus ו-Weissella, לכל האוכלוסיות האתניות יש קהילות מיקרופלורה נרתיקיות המכילות חיידקים המייצרים חומצת חלב. משמעות הדבר היא שלא כל הקהילות עשויות להיות עמידות באותה מידה, כך שאם עמידותה של קהילה נרתיקית נמוכה, אזי שינויים חולפים במבנה של קהילות אלו עשויים להתרחש ביתר קלות בתגובה להפרעות מסוגים שונים, כולל וסת, יחסי מין, שטיפה ושיטות למניעת הריון. הבדלים אלו במבנה ובהרכב של קהילות מיקרוביאליות עשויים להוות בסיס להבדלים ידועים ברגישותן של נשים מקבוצות גזעיות אלו לדלקת הנרתיק-BV ולזיהומים נרתיקיים שונים. למרות שהמיקרופלורה הנרתיקית עשויה להיות מופרעת, וחומצה לקטית מיוצרת על ידי מינים אחרים, רמת החומציות וייצור החומצה בנרתיק יוצרים מיקרוביוטה נרתיקית תקינה. רמת החומציות יורדת עוד יותר במהלך ההריון. מיקרוביום נרתיקי בריא מסייע במניעת וגינוזיס חיידקי, זיהומי שמרים ובעיות אפשריות אחרות על ידי שמירה על pH חומצי (< 4.5) שאינו נוח לגדילת פתוגנים נפוצים, כגון Gardnerella vaginalis . הלקטובצילים הנמצאים במיקרוביום נרתיקי בריא תופסים גם הם נישה אקולוגית שאחרת הייתה זמינה לניצול על ידי אורגניזמים פתוגניים. עם זאת, חיידקים מזיקים או חוסר איזון בחיידקים יכולים להוביל לזיהום.

השפעת השימוש בטמפונים על הפלורה הנרתיקית נתונה במחלוקת, אך נראה כי שימוש בטמפונים אינו משנה באופן משמעותי את מאזן נוכחות החיידקים. הריון משנה את המיקרוביוטה עם הפחתה בגיוון המינים/הסוגים.

מיני חיידקים אחרים נמצאים לעיתים קרובות בנרתיק, כגון:Atopobium vaginae, Peptostreptococcus spp., Staphylococcus spp., Streptococcus spp., ו-Bacteroides spp., Fusobacterium spp., Gardnerella vaginalis, Mobiluncus, Prevotella spp., ואורגניזמים מעיים גראם-שליליים, כגון Escherichia coli . מיקופלזמה ואוראפלזמה נמצאות לעיתים קרובות בנרתיק. חלק מהחיידקים האנאירוביים, האובליקטוריים והפקולטטיביים, קשורים לחיידק הפתוגני - Neisseria gonorrhoeae, המועבר במגע מיני.

ישנם גורמים רבים תורמים להרכב המיקרוביוטה הנרתיקית: לחץ, גיל, אורח חיים, תזונה, מיקרוביוטה של מערכת העיכול,, נטילת אנטיביוטיקה, פרוביוטיקה וזיהומים בנרתיק. אורח חיים יכול להשפיע על המיקרוביוטה באמצעות היגיינה אישית. מחקרים מצביעים על כך ששטיפה וגינלית קשורה לסיכון מוגבר ל-דלקת נרתיקית. כמו כן, הוא מראה כי פעילויות מיניות הכוללות מספר בני זוג מיניים יכולות להגביר את רמות הדלקת הנרתיקית או לפגוע בהרכב המיקרוביוטה היציב. עישון וצריכת אלכוהול יכולים גם הם להגביר את הסבירות להתפתחות דלקת נרתיקית, מכיוון שהם משפיעים בעקיפין על פרופיל ייצור המטבוליטים בנרתיק. מחקר התומך ברעיון שרמות מתח מוגברות יכולות להשפיע על מאזן חיידקי חומצת החלב בנרתיק על ידי העלאת רמות הקורטיזול, הפחתת גליקוגן בנרתיק, הורדת כמות חיידקי החלב, העלאת רמת החומציות בנרתיק והגברת התגובה הפרו-דלקתית. מחקרים מראים כי תזונה עשירה בחומרים מזינים עם אינדקס גליקמי נמוך וצריכת שומן, נמוכה עשויה להיות קשורה לירידה בסיכוי לחלות בדלקת נרתיקית. מחקרים הצביעו על כך כי נוכחות של לקטובצילים בנרתיק קשורה לשכיחות נמוכה יותר של זיהומים המועברים במגע מיני. 

קישורים חיצוניים

 מיקרוביום – היחסים המורכבים עם החיידקים בגופנו - ארגון רופאים לתזונה



 הינדוס המיקרוביום בעתיד

 הערות שוליים 

קטגוריה:מיקרוביולוגיה
קטגוריה:בקטריולוגיה
קטגוריה:אנטומיה של יונקים
קטגוריה:בוטניקה
קטגוריה:מחלות דלקתיות של איברי האגן בנשים