tomron87/hebrew-wikipedia-sentences-corpus huggingface dataset:
המערך מורכב ממשטח המספק תמיכה, כגון זכוכית, ממברנת ניטרוצלולוזה, פלטה ביולוגית, מיקרו או ננו חרוזים, עליו מעגנים את מולקולות הקישור הרצויות, בעיקר חלבונים.
למערך מוסיפים את המולקולות שברצוננו לאפיין (כגון, תערובת חלבונים), אשר לרב מסומנות בסמנים פלואורסצנטים או סמני צבע.
כל קישור בין המולקולות המסומנות לבין מולקולות הקישור המעוגנות על המשטח יוצר פליטה פלואורסצנטית או שינוי צבע מקומי, אותו ניתן לקרוא על ידי סורק לייזר.
שיטת המיקרו מערכי חלבון היא מהירה, אוטומטית, חסכונית ורגישה מאוד הדורשת שימוש בכמויות קטנות מהדוגמה הנבדקת ומהסמנים.
העיקרון והמתודולוגיה של מיקרו מערכי חלבון הוצגו לראשונה במיקרו מערך של נוגדנים (המכונה גם מטריצת נוגדן) בשנת 1983, ופורסמו מספר פטנטים בנושא.
טכנולוגיה זו מיישמת את אותן העקרונות של טכנולוגיית מיקרו מערכי דנ"א/רנ"א.
מיקרו מערכי חלבון פותחו בעקבות המגבלות של שיטת מיקרו מערכי דנ"א או רנ"א לקבוע ביטוי גנים בתחום הפרוטאומיקה.
לעיתים קרובות כמות הרנ"א שליח בתא אינו משקף את הביטוי האמיתי של החלבונים המתורגמים מהם.
שיטה זו פותחה מאחר שהחלבונים הם המשפיעים העיקריים על תפקוד התא.
בנוסף, לעיתים מתבצעים שינויים בחלבון לאחר התרגום, דבר שהכרחי לתפקודו הסופי, אך לא ניתן להבחין בשינוי זה בשיטת מיקרו מערכי דנ"א.
שיטת מיקרו מערכי חלבון מחליפה את השיטות המסורתית בתחום פרוטאומיקה כגון אלקטרופורזה דו-ממדית בג'ל כרומטוגרפיה, שיטות שהן טרחניות יחסית הדורשות עבודה רבה וגוזלות זמן יקר, בעת שכמותם של החלבונים בדוגמה הנבדקת זעום יחסית.
מערך החלבונים מעוגן על גבי משטחים מוצקים כגון זכוכית, ממברנות, מיקרו או ננו חרוזים או פלטות מרובות באריות (צלחת מיקרוטיטר).
משטחים אלו משמשים מצע לקישור החלבונים.
המשטחים צריכים להיות בעלי מאפייני קישור לחלבון, כך שישמרו על המבנה הטבעי שלו באופן כזה שלא ייפגע פעולתו.
שימוש בחומרים כמו זכוכית או סיליקון נפוצה מאוד משום שהם מותאמים למערך הרובוטי וסורקי הלייזר הקיימים שפותחו לשיטת מיקרו מערכי דנ"א.
המשטח שנבחר עבור המערך מכוסה בציפוי שתפקידו לעגן את החלבונים לפני השטח, למנוע דנטורציה, לאפשר מיצוב נכון של החלבונים במרחב כך שאתרי הקישור יהיו נגישים למולקולות המטרה ולספק סביבה הידרופילית כדי שהקישור יתבצע.
בנוסף, יש לשמור על רמת קישור לא ספציפית מינימלית על מנת למזער רעשי רקע.
יתר על כן, המערך צריך להיות תואם למערכות קריאה מגוונות.
תרכובות המשמשות לעיגון החלבונים כוללות שכבות של אלומיניום או זהב, פולימרים הידרופיליים וג'ל העשוי מפוליאקרילאמיד, ופולימרים אחרים בעלי קבוצות אלדהיד או אפוקסי.
משתמשים בטכנולוגיות שכבות דקות כמו PVD ו-CVD כדי להכין את הציפויים על המשטח.
סביבה מימית היא חיונית בכל שלבי ייצור ותפעול המערך למניעת הגרעה (דגרדציה) של החלבון, לפיכך משתמשים בבופרים המכילים אחוז גבוה של גליצרול (כדי להגדיל את נקודת קיפאון), כמו כן הלחות בסביבת הייצור מבוקרת בקפדנות.
שימוש בפלטות מרובות באריות מהווה יתרון כפול הן במתן סביבה מימית והן במניעת זיהום בין דגימות בשל הדפנות החוצצות ביניהן.
השיטה הנפוצה להכנת מערך חלבון היא הטבעה של חלבונים או ליגנדים במספר גדול באמצעות רובוטים על משטח מוצק בתבנית מוגדרת מראש, שיטה המכונה "הטבעה רובוטית" או "הכתמה רובוטית".
שיטת ייצור מערך חלבון נוספת מבוססת על טכנולוגיית הזרקת דיו, המבוצעת ללא מגע ישיר עם המשטח המוצק ונועדה לפזר את הפולימרים החלבוניים בדפוס הרצוי.
הכתמה פיאזואלקטרית מיישמת אותן עקרונות בהזרקת דיו, בה ראש ההדפסה זז על פני המערך, ובעזרת גירוי חשמלי מזריק מולקולות על פני המשטח במערך מסודר, ללא מגע ישיר עם המצע.
שיטה נוספת היא פוטוליתוגרפיה, בה מצפים את המצע בפוטורזיסט ולאחר מכן מקרנים אור אולטרה סגול דרך מסכה בתבנית הרצויה.
לאחר תהליך הפיתוח מוטבעת התבנית שבמסכה על פני שטח המצע.
סדרה של טיפולים כימיים משלימים מאפשרים את קיבועו של החלבון על פני התבנית שנוצרה.
דוגמאות למולקולות המוטבעות על המשטח המוצק הן נוגדנים, אנטיגנים, ליגנדים, מולקולות המבוססות על חומצות גרעין, Affibody (מולקולות קטנות מהונדסות המדמות נוגדנים חד שבטיים) וחלבונים תפקודיים.
מקורם של מולקולות אלו הם: בידוד חלבונים ממערכות המבוססות על ביטוי תוך תאי של חלבונים רקומביננטיים, מיצוי ממקורות טבעיים, ייצור אין ויטרו וסינתזת פפטידים.
חלק משיטות אלו מבוצעות בתהליכים אוטומטיים לייצור בתפוקה גבוה בתנאים המונעים דנטורציה של החלבון, אשר עלול לפגוע ביכולת הקישור שלהם, דבר ההופך את המערך לחסר תועלת.
חלבונים רגישים מאוד לשינויים בסביבתם הטבעית.
עובדה זו מציבה אתגר לשמירה על יציבות מערכי החלבון לפרקי זמן ממושכים.
בשיטת אין סיטו התגברו על אתגר זה על ידי סינתזה של החלבונים על גבי המשטח, ישירות מדנ"א, בעזרת מערכת ביטוי חלבונים ללא תאים.
הדנ"א היא מולקולה יציבה, ולכן היא מתאימה לאחסון לטווח ארוך.
זאת ועוד, גישה זו עוקפת את התהליכים המייגעים והיקרים של הפרדת חלבונים ושיבוט בעזרת דנ"א, שכן החלבונים במערך מופקים ומוטבעים בשלב אחד על פני המשטח.
ישנם שלושה סוגים של מיקרו מערכי חלבון המשמשים לקביעת הפעילות הביוכימית של חלבונים:
מיקרו מערכים אנליטיים (הידועים גם כמקרו מערכים לוכדים) - ספרייה של נוגדנים, אפטמרים או מולקולות קטנות מהונדסות מעוגנות על פני משטח תמיכה ומשמשות כמולקולות קושרות באופן ספציפי חלבון מטרה.
למערך מוסיפים את תמיסת המטרה המכילה מרכיבים חלבוניים, כגון ליזט תאים (ציטופלזמת תאים).
כאשר מולקולת המטרה או חלבון המטרה מתקשרים למערך מופיע אות הקישור המתגלה בעזרת שיטות גילוי כימיות, אופטיות ומגנטיות, בהתאם לאופיו של האות.
באופן זה ניתן ללמוד על רמות ביטוי של חלבונים במדגם, זיקה וספציפיות הקישור.מיקרו מערך זה הוא שימושי במיוחד להשוואת ביטויי חלבון בתמיסות שונות.
לדוגמה, ניתן ללמוד על השפעת של טיפולים שונים שבוצעו בתאים על ידי השוואת הליזט של התאים שעברו טיפול כנגד הליזט של תאי בקרה.
יישום נוסף הוא זיהוי ואפיון של רקמות חולות.
מיקרו מערכים של חלבון פונקציונלי (הידוע גם כמערכי חלבון מטרה) - במיקרו-מערכים אלו קושרים מספר גדול של חלבונים לפני השטח, המשמשים לזיהוי אינטראקציות ספציפיות כגון חלבון-חלבון, חלבון-דנ"א, חלבון-רנ"א, חלבון-פוספוליפיד, וחלבון-מולקולות קטנות, זאת כדי לבדוק פעילות אנזימטית, זיהוי נוגדנים, ולהוכחת הקישור הסלקטיבי שלהם.
במערך זה מעגנים חלבונים, או מקטע חלבוני.
ניתן לחקור את הפעילות הביוכימית של כל הפרוטאום בניסוי יחיד בעזרת מערך זה.
מיקרו מערך חלבוני בפאזה הפוכה - משתמשים במיקרו מערכים אלו כאשר בוחנים דגימות מורכבות, כגון ליזט של ריקמה.
הליזט מוטבע על פני המשטח ואליו מוסיפים נוגדנים כנגד חלבון המטרה בליזט.
נוגדנים אלו מזוהים בדרך כלל על ידי מבחני כמילומינסנציה, פלואורסצנציה או צבע.
פפטידי ביקורת הספציפיים לנוגדנים מודפסים על משטח התמיכה כדי לאפשר כימות חלבון בליזט.
מיקרו מערכים אלו מאפשרים קביעת נוכחות של חלבונים שעברו שינוי מבני, או אלמנטים אחרים ספציפיים המאפיינים מחלות.
בשיטות זיהוי מערך חלבונים חייב להיווצר אות גבוה ורעש רקע נמוך ככל שניתן.
השיטה הנפוצה היא תיוג פלואורסצנטי, אשר רגישה מאוד, בטיחותית ומותאמת לעבודה עם סורקי לייזר זמינים.
ניתן להשתמש בתגים נוספים, כגון תגי זיקה, פוטוכימי או רדיו-איזוטופי.
דא עקא, תגים אלו המחוברים למולקולות המטרה יכולים להפריע לקישור בין מולקולות אלו לחלבון המעוגן.
מספר שיטות זיהוי הנמנעות משימוש בתגים הן: תהודה פלסמונית מקומית, ננו-צינורית פחמן, חיישני ננוחוטי פחמן (שבו הזיהוי מתרחש באמצעות שינויים במוליכות) ומערכות מיקרו-אלקטרו מכניות (MEMS).
שיטות אלו הן שיטות חדישות יחסית ואינן מתאימות עדיין לגילוי אינטראקציות חלבון בתפוקה גבוהה.
עם זאת, הן בעלות פוטנציאל לשימוש עתידי.
ישנם חמישה תחומים עיקריים בהם משתמשים במיקרו מערכי חלבון:
אבחון: זיהוי של אנטיגנים ונוגדנים בדגימות דם לשם קביעת פרופיל של סרום או לזיהוי סמנים ביולוגיים חדשים עקב מחלה, ניטור התקדמות מחלה, תגובה לטיפול הניתן ברפואה אישית וניטור איכות הסביבה ומזון.
פרוטאומיקה: פרופיל ביטוי חלבון, כלומר אילו חלבונים מתבטאים בליזט של תא מסוים.
אנליזת תפקוד חלבונים: זיהוי אינטראקציות בין חלבונים (למשל, זיהוי החלבונים המרכיבים קומפלקס חלבוני), אינטראקציות חלבון-פוספוליפידים, מולקולות קטנות, מערכים אנזימטיים (במיוחד מערכים של קינאזות) ואינטראקציות רצפטור-לגנד.
אפיון נוגדנים: אפיון תגובות צולבות (Cross-reactivity ), ספציפיות ומיפוי אפיטופים.
פיתוח תרופתי: פיתוח טיפולים ספציפיים לאנטיגנים, למחלות אוטואימוניות, סרטן ואלרגיות; זיהוי מולקולות קטנות היכולות לשמש כתרופות חדשות
למרות ההשקעה המרובה שנעשתה על ידי מספר חברות, מיקרו מערכים חלבוניים אינם נמצאים בשימוש נרחב.
היצרנים מצאו כי קשה למדי לטפל ולעבוד עם מערכות חלבוניות.
מיקרו מערך חלבוני דורש שלבי הכנה רבים יותר מאשר מיקרו מערך הדנ"א.
מציאת משטח ושיטת קיבוע המאפשרים לחלבונים לשמור על המבנה השניוני והשלישוני, כדי לשמר את הפעילות הביולוגית שלהם והאינטראקציות עם מולקולות אחרות.
ייצור מערך עם חיי מדף ארוכים, כך שהחלבונים על המערך לא יעברו דנטורציה לאחר פרק זמן קצר.
זיהוי ובידוד נוגדנים או מולקולות קושרות אחרות כנגד כל החלבונים בגנום האנושי.
כימות רמות חלבון הנקשר למערך, תוך הבטחת רגישות גבוהה והימנעות מרעשי רקע.
שחרור החלבון הקשור למערך על מנת לבצע אנליזות נוספות עליו.
צמצום קישורים לא ספציפיים לפני המשטח.
הגדלת הקיבולת של המיקרו מערך כדי לאפשר ייצוג של פרוטאום שלם.
שיפור רגישות השיטה לזיהוי חלבונים נדירים, כגון מולקולות המשמשות ליצירת אותות ביולוגיים וקולטנים, שכן חלבונים נפוצים יותר ממסכים את זיהויים.
חלבונים נדירים אלו הם בעלי חשיבות רבה בהיבט הרפואי.
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".
קומנסליזם הוא מושג שפותח על ידי פייר ז'וזף ואן בנדן (1809–1894), זואולוג בלגי באוניברסיטת לוון במהלך המאה התשע-עשרה 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 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 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.
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.
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.
מאז התיאור הראשון של חיידקי לקטובצילוס על ידי דודרליין, חיידקי לקטובצילוס נחשבים בדרך כלל לשומרי הסף של המערכת האקולוגית הנרתיקית.
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:
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.
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.
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.
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.
מיקרוהילאים (שם מדעי: Microhyloidea) היא על-משפחה מתת-סדרת ניאובטרכיה (Neobatrachia) שבסדרת חסרי הזנב.
אלו צפרדעים הנמצאות בשלב הראשוני של הצפרדעים המפותחות (Neobatrachia) והן בעלות גוף עגלגל ולסת שקועה מעט.
לחלקם פיות צרים וקצרים ואחרים בעלי לסת מתרחבת.
הם מטילים ביצים שמחלקם בוקעות צפרדעים בוגרות ולא ראשנים.
הם חיים ביערות טרופיים או אזורי ביצות ברחבי האזורים הטרופיים בעולם.
ברוויסיפיטיים או צפרדעי גשם (Brevicipitidae)
לעיתים מוסיפים גם את תת-משפחת האסטילוסטרניים (Astylosterninae) שבמשפחת הארטרולפתיים למשפחה עצמאית.
מיקרואירופיל הוא מיקרואורגניזם (לרוב חיידק) שזקוק לחמצן על מנת להפיק אנרגיה, אולם בלחץ חלקי של חמצן הנמוך מזה שבאטמוספירה (פחות מ-21% הנמצאים באוויר; לרוב בסביבה בה הריכוז נע בין 2%–10% חמצן), שכן ריכוזים גבוהים של חמצן עלולים להרוג מיקרואירופילים).
מיקרואירופילים רבים הם גם קפנופילים (Capnophiles), כלומר כאלה שזקוקים לריכוז מוגבר של פחמן דו-חמצני בסביבה על מנת לגדול.
אורגניזמים אווירניים משתמשים בתהליך של זרחון חמצוני, בו מהווה החמצן קבל אלקטרונים סופי, על מנת להפיק את האנרגיה הדרושה להם מסוכרים וחומצות שומן.
שני חומרים אלה הם מחמצנים חזקים שנוטים להגיב עם חומרים אורגניים רבים ובכך לשנות את הרכבם.
מיקרואורגניזמים מיקרואירופיליים, בדומה לאורגניזמים אווירניים אובליגטוריים משתמשים בחמצן בלבד על מנת להפיק אנרגיה ומייצרים את שלושת האנזימים המוזכרים לעיל, אך בכמות קטנה מן הרגיל ועל כן הם מוכרחים להימצא בסביבה בה ריכוז החמצן נמוך.
על מנת לתרבת חיידקים מיקרואירופיליים על מצע אגר מוצק יש צורך להוריד באופן ניכר את ריכוז החמצן בסביבה.
לשם כך ניתן להשתמש בשתי שיטות:
צנצנת נר – את צלחות הפטרי עליהם נזרעו החיידקים המיקרואירופיליים יש לשים בתוך צנצנת בעלת אפשרות לאיטום ביחד עם נר.
את הנר יש להדליק ומיד אחר כך לאטום את הצנצנת.
להבת הנר תכלה את מרבית החמצן בצנצנת עד שתכבה ותותיר סביבה מועשרת בפחמן דו-חמצני וענייה מאוד בחמצן.
חומר סופח – את צלחות הפטרי עליהם נזרעו החיידקים המיקרואירופיליים יש לשים בתוך צנצנת בעלת אפשרות לאיטום ביחד עם חומר סופח חמצן-משחרר פחמן דו-חמצני, ומיד אחר כך לאטום את הצנצנת.
החומר שמוכנס לתוך הצנצנת יוצר באופן מלאכותי תנאים מיקרואירופיליים הולמים.
בתוך מצע נוזלי יגדלו המיקרואירופילים בחלקה העליון של המבחנה אך לא בקצה העליון, שכן שם ריכוז החמצן גבוה בשל פעפועו .
הרשימה הבאה כוללת מיקרואורגניזמים מיקרואירופיליים שכיחים שעלולים לגרום לזיהומים בבני אדם:
חיידקים בסוג Campylobacter, דוגמת Campylobacter jejuni, שגורמים למקרי דלקות מעיים ושלשולים רבים, מסוגלים לגדול בתרבית בריכוז חמצן ופחמן דו-חמצני של 3-15% ו-3-5% בהתאמה.
חיידקים בסוג Helicobacter, דוגמת Helicobacter pylori שעלול לגרום לכיב פפטי ולדלקת רפידת הקיבה, מסוגל לגדול בתרבית בריכוזים נמוכים של חמצן כאשר כמותו נמוכה ובריכוזי חמצן אטמוספיריים כשכמותו רבה.
חיידקים מהסוג Bartonella: Bartonella henselae שגורם למחלת שריטת החתול ו-Bartonella quintana שגורם לקדחת השוחות.
חיידק מהסוג Treponema: Treponema pallidum שגורם למחלת העגבת, מסוגל לגדול בתרבית תאים בריכוז חמצן של 0.03-10% (ריכוז אידיאלי 1.5-5%).
חיידקים בסוג Capnocytophaga, דוגמת Capnocytophaga canimorsus שהוא חלק מהפלורה הטבעית בפה של כלבים, עלול לגרום לזואונוזיס בבני אדם.
טפילים בסוג Plasmodium, שגורמים למחלת המלריה, מסוגלים לגדול בתרבית בריכוז חמצן ופחמן דו-חמצני של 3% ו-1% בהתאמה.
מיקרוביולוגיה קלינית היא ענף של מדע הרפואה העוסקת במניעה, אבחון וטיפול במחלות זיהומיות.
בנוסף לכך, תחום זה של מדע עוסק במחקרים קליניים יישומיים שונים על אורגניזמים פתוגניים, לשיפור הטיפול והגברת הידע הרפואי.
קיימים ארבעה סוגים של מיקרואורגניזמים מחוללי מחלות זיהומיות (פתוגנים): חיידקים, פטריות, חד-תאיים, תולעים, ונגיפים.
כמו כן קיים סוג נוסף של הדבקה על ידי חלבון בשם פריון.
מיקרוביולוג קליני חוקר את המאפיינים של הפתוגנים, את מנגנוני ההעברה וההדבקות, ואת מנגנוני הזיהום והצמיחה.
באמצעות מידע זה, ניתן להנגיש את הטיפול המתאים.
מיקרוביולוגים קליניים משמשים לעיתים קרובות כיועצים לרופאים, על ידי זיהוי ואפיון הפתוגנים המעורבים וייעוץ לאפשרויות טיפול שונות.
פעילויות אחרות עשויות לכלול זיהוי של סיכון בריאותי פוטנציאלי לקהילה או לניטור התפתחות פוטנציאלית של מחלות מתפרצות חדשות או התפתחות של זנים עמידים לתרופות אנטיביוטיות של פתוגנים, עיסוק הסברה וחינוך במסגרת הקהילה וכן סיוע בפיתוח פרקטיקות רפואיות.
הם עשויים לסייע גם במניעה ובקרה של מגפות והתפרצויות של מחלות.
לא כל המיקרוביולוגים הקליניים חוקרים חיידקים פתוגניים; יש ביניהם העוסקים בחקר זני חיידקים לא-פתוגניים במגמה ללמוד על המאפיינים שלהם, כדי ללמוד על דרכים לפיתוח תרופות אנטיביוטיות חדשות או שיטות טיפול אחרות.
בעוד שאפידמיולוגיה עוסקת בחקר דפוסים, גורמים והשפעות בריאות ומחלות באוכלוסיות, המיקרוביולוג קליני מתמקד בעיקר בנוכחות והצמיחה של זיהומים מיקרוביאליים של יחידים, ההשפעות שלהם על הגוף האנושי, ובשיטות הטיפול בזיהומים אלה.
בשנת 1676, הבחין הסוחר ההולנדי אנטוני ואן לוונהוק בחיידקים ומיקרואורגניזמים אחרים, תוך שימוש במיקרוסקופ בעל עדשה אחת שפיתח.
בשנת 1796, פיתח אדוארד ג'נר שיטה באמצעות תרכיב שנוצר מאבעבועות הפרות והצליח לחסן ילד נגד אבעבועות שחורות.
עקרונות זהים משמשים גם כיום לפיתוח חיסונים.
בהמשך, פיתח לואי פסטר בשנת 1857, חיסונים נגד מספר מחלות כגון אנתרקס, ותרכיב נגד כלבת.
כמו כן פיתח פסטר את תהליך הפיסטור לשימור מוצרי מזון הקרוי על שמו.
בשנת 1867 פיתח ג'וזף ליסטר, הנחשב כאבי שיטת החיטוי, את טכניקת החיטוי במהלך הניתוח, על ידי עיקור המכשירים באמצעות חומצה קרבוקסילית מדוללת וכן שימוש בחומצה זו לצורך ניקוי וחיטוי פצעים.
כתוצאה מכך, שיעור הזיהומים לאחר ניתוחים פחתו מאוד, מה שהפך את הניתוח לבטוח יותר עבור המטופלים.
בין השנים 1876 ל-1884 הצליח רוברט קוך לספק מספר תובנות לגבי מהותן של מחלות זיהומיות.
הוא היה אחד המדענים הראשונים שהתמקד על בידודם של חיידקים ופיתח שיטות לתרבית טהורה של חיידקים, מה שהוביל בסופו של דבר לפיתוחה של תאוריית החיידקים (Germ theory), שגרסה של התפרצותה של מחלה מסוימת עלולה להיגרם כתוצאה מנוכחותו של מיקרואורגניזם מסוים.
קוך פיתח סדרה של קריטריונים סביב תאוריה זו.
קריטריונים אלה ידועים כיום בשם ההשערות (פוסטולציות) של קוך.
ציון דרך משמעותי נוסף בהתפתחות המיקרוביולוגיה הקלינית הייתה פיתוחה של שיטת צביעה הקרויה צביעת גראם.
בשנת 1884 פיתח הנס כריסטיאן גראם שיטה לצביעת חיידקים במגמה להפוך את המבנים התאיים שלהם לגלויים יותר וניתנים להבחנה מבדלת תחת מיקרוסקופ.
טכניקה זו מצויה בשימוש נרחב גם כיום.
בשנת 1929 פיתח אלכסנדר פלמינג את השימוש בחומר האנטיביוטי הנפוץ גם כיום: פניצילין.
רצוף DNA, שיטה שפותחה על ידי וולטר גילברט ופרדריק סאנגר בשנת 1977, וגרמה לשינוי מהיר בפיתוחם של חיסונים (תרכיבים), טיפולים רפואיים חדשניים, וכן בשיטות אבחון מעבדתיות חדשות.
ניתן למנות ביניהם למשל את הייצור הסינתטי של אינסולין, שהופק ב-1979 באמצעות DNA רקומביננטי המהונדס גנטית הראשון.
כמו כן פיתוחו של החיסון כנגד הפטיטיס B, בשנת 1986.
בשנת 1995 חקר ופיצח צוות של המכון המחקר הגנומי – The Institute for Genomic Research (שבינתיים התאחד עם מכון מחקר אחר ליצור את J.
חודשים מספר מאוחר יותר, הושלם הרצוף הראשון של גנום התא האויקריוטי.
לפתוח זה נודעת חשיבות רבה לאין שיעור בטכניקות האבחון.
מחוללי מחלות ומעבירי מחלות זיהומיות
זיהומים עלולים להיגרם על ידי חיידקים, נגיפים, פטריות וטפילים.
מחולל מחלה יכול להיות אקסוגני (חיצוני – נרכש ממקור חיצוני; מהסביבה, מבעלי חיים או מאנשים אחרים, למשל כמו במקרה השפעת) או אנדוגני (פנימי – כתוצאה מפעילות פתוגנית של פלורה נורמלית המצויה בגוף, למשל פטריות מסוג Candida שעלולות לגרום לקנדידיאזיס).
האתר שדרכו חודר הפתוגן לגוף מכונה פורטל (פתח) החדירה.
אלה כוללים את מערכת הנשימה, מערכת העיכול, דרכי המין והשתן, העור, הקרומים הריריים וכו'.
פתח החדירה לפתוגן מסוים תלוי בדרך כלל באופן ההעברה שלו מהמאחסן הטבעי שלו למאחסן החדש.
קיימות דרכים שונות שבהן מחלה יכולה להיות מועברת בין אנשים.
מגע ישיר – מגע ישיר בין המאחסן המודבק למאחסן הנדבק, לרבות מגע מיני
מגע עקיף – מגע באמצעות משטחים מזוהמים
הדבקה טיפתית – שיעול או התעטשות
העברה אוראלית – מהצואה לפתחי מערכת העיכול, בעת צריכה של מזון או מים ממקורות מזוהמים
הדבקה אווירית – פתוגן נושא נבגים נישא באוויר
וקטור העברה – אורגניזם שאינו מחולל המחלה עצמה, אלא מעביר את הזיהום על ידי העברת פתוגנים ממאחסן אחד למשנהו
עצם העברה – חפץ דומם, או חומר המסוגל לשאת מחוללי מחלות
סביבה – זיהום נרכש בבתי חולים (זיהומים נוזוקומיאליים)
גם הנגיפים, כמו פתוגנים אחרים, משתמשים בשיטות העברה כלעיל על מנת לחדור לגוף, אך קיים שוני: הנגיפיים חייבים לחדור גם לתאי המאחסן.
ברגע שנגיף קיבל גישה לתא המאחסן, בהיותו רובו ככולו בנוי מחומצות גרעין שהם חומר גנטי (RNA או DNA) הוא משתלב בתא, תוך השתלטות על מנגנון השכפול הגנטי של התא.
אופן שכפול הנגיפים מגוון מאוד, תלוי בסוג הגנים המעורבים.
רוב ה-DNA של הנגיפים מורכב בגרעין בעוד שרוב ה-RNA הנגיפי מתפתח אך ורק בתוך הציטופלסמה.
מנגנוני הדבקה, התרבות ונוכחות רציפה של נגיף בתאי המאחסן, קריטיים להישרדותו.
לדוגמה, במחלות מסוימות כמו במחלת החצבת, משתמש הנגיף באסטרטגיה של התפשטות בסדרה של מאחסנים.
בצורות זיהום נגיפי אלה, מטופלת המחלה לעיתים קרובות על ידי הגוף עצמו באמצעות התגובה החיסונית, ולכן הנגיף "נדרש" לחדור למאחסנים חדשים לפני שהוא נהרס על ידי מערכת החיסון של המאחסן או מות המאחסן.
לעומת זאת, קיימים פתוגנים נגיפיים כגון נגיף לוקמיה של חתולים, הנגיפים מסוגלים לעמוד בפני התגובה החיסונית, וכן מסוגלים להגיע לטווח אחסון ארוך בפרט מאחסן מסוים, תוך שמירת יכולתו להדביק מאחסנים עוקבים נוספים.
מיקרוביולוג קליני הוא מיקרוביולוג בהשכלתו האקדמית, העוסק באבחון וזיהוי מיקרואורגניזמים פתוגניים, חוקר את המאפיינים שלהם לרבות עמידות לאנטיביוטיקה, ומציע דרכים לטיפול בחולים שנדבקו בהם.
מקרה מיוחד הוא רופא בעל השכלה רפואית – רופא עם מומחיות במיקרוביולוגיה קלינית שיכול להשתלב במעבדה רפואית בכל אחד מן הדירוגים כלהלן 2–4.
לגבי מיקרוביולוג קליני כמו כל שאר מקצועות המעבדה קיים בישראל דירוג לפי השכלה, ותק ומומחיות:
עובד מעבדה בכיר במיקרוביולוגיה קלינית (עם תת-חלוקה לבקטריולוגיה, וירולוגיה, פרזיטולוגיה ומיקולוגיה)
תחומי העיסוק של המיקרוביולוגיה הקלינית
תחת התחום הרחב של מיקרוביולוגיה קלינית מצויים ארבע תתי תחומים עיקריים, לפי סוגי מחוללי המחלות – הפתוגנים:
אבחון של מחלה זיהומית קלה, עשוי להתבסס על סממנים קליניים; כגון מחלות במערכת העיכול, דלקות בעור.
לביצוע מושכל של אבחון סוג הפתוגן – מחולל המחלה, יש לקחת בחשבון גורמים אפידמיולוגיים, כגון של הסבירות שהחולה נחשף לפתוגן החשוד וכן את שכיחות נוכחות זן הפתוגן הספציפי בקהילה.
אבחון של מחלות זיהומיות נעשה כמעט תמיד תוך בחינת ההיסטוריה רפואית של המטופל, תוך ביצוע בדיקה גופנית.
אבחון מפורט יותר מערב טכניקות לזיהוי מיקרואורגניזמים המעורבים כמו של תרביות מיקרוביאליות, מיקרוסקופייה, בדיקות ביוכימיות ואבחון גנוטיפי (genotyping).
בטכניקות אחרות פחות נפוצות (כגון צילומי רנטגן, סריקות CT, סריקות PET או NMR) משמשים כדי ליצירת הדמיות פנימיות של חריגות במבנה הרקמות כתוצאה מצמיחת הפתוגן.
תרביות מיקרוביולוגיות הן השיטה העיקרית לבידוד מחוללי מחלות זיהומיות לבדיקות של דגימות רקמה או נוזל במעבדה.
הדגימות נבדקות לנוכחות של פתוגן ספציפי למחלה, אשר נקבעת על ידי צמיחה בררנית או דיפרנציאלית במדיום צמיחה סלקטיבי.
3 סוגים עיקריים של מדיה משמשים לבדיקה הם:
תרבית מוצקה: מצע משטח יציב הנוצר באמצעות תערובת של חומרי הזנה, מלחים ואגר.
מיקרואורגניזם בודד יכול לצמוח על צלחת אגר תוך יצירת מושבה המכילה אלפי תאים (מושבה שבהם התאים זהים אחד לשני).
בתרביות כאלה משתמשים בעיקר כדי להרבות חיידקים ופטריות.
תרבית נוזלית: התאים גדלים בתוך מצע נוזלי.
צמיחה מיקרוביאלית מוגדרת על ידי הזמן שלוקח לנוזלים ליצור תרחיף קולודיאלי (תרחיף של חלקיקים גדולים יחסית, בלתי מסיסים, בתוך נוזל).
טכניקה זו משמשת לאבחון טפילים וזיהוי חיידקי שחפת (Mycobacterium tuberculosis).
תרבית תאים: תרביות תאים מאדם או חיה, מודבקים במיקרואורגניזם הנבדק.
תרביות אלה נבחנות על מנת לקבוע את ההשפעה של הפתוגן על התאים.
טכניקה זו משמשת לזיהוי נגיפים.
מטרת לקיחת התרבית היא כדי לקבוע האם לחולה יש פתוגנים (מחוללי מחלות) בדם.
חשוב שההליך יתבצע באופן סטרילי עד כמה שניתן, למניעת תמונת מצב שגויה בדם והתרבית תצביע לכאורה על נוכחות פתוגנים שגויה.
הדם נאסף לתוך בקבוקים מיוחדים להעברה.
כמות הדם שנאספת קריטית להתאוששות מיטבית של מיקרואורגניזמים.
כאשר נאסף מהמטופל דם יתר על המידה, עשוי הדבר לגרום לאנמיה במטופל.
בנוסף לכך, יחס דם / מצע מזון גבוה מדי יוביל לצמיחה לא אופטימלית.
דגימות הדם מודגרות בבקבוקים, ביחידות מיוחדות למשך 24 שעות טרם מבצעים עליהם בדיקות.
שלב זה מאפשר למספר נמוך מאוד של חיידקים להיות מוכפלים בסדרי גודל, לרמה מספקת לצורך בדיקת גילוי וזיהוי של החיידק וקביעת עמידותו לאנטיביוטיקה.
לעיתים קרובות כאשר משתמשים בטכניקות של תרביות משתמשים בבדיקה מיקרוסקופית כדי לסייע בזיהוי של המחולל/פתוגן.
מכשירים כמו מיקרוסקופ אור מסייעים בהערכת היבטים קריטיים של המיקרואורגניזם.
שיטה זו יכולה להתבצע מיד לאחר שהדגימה נלקחה מן המטופל, ומשתמשים בה בדרך כלל בשילוב עם טכניקות צביעה, המאפשרות רזולוציה של תכונות תאיות שונות.
במיקרוסקופיה אלקטרונית ומיקרוסקופיה פלואורסצנטית ניתן לבחון מיקרואורגניזמים ברזולוציה גבוהה יותר.
בדיקות ביוכימיות פשוטות הן דרך מהירה יחסית לזיהוי פתוגנים.
לזיהוי חיידקים, השימוש באפיון מטבולי או אנזימטי נפוץ בשל יכולתם להגיב לפחמימות בדפוסים אופייניים לסוג ולמין.
חומרים שונים כמו חומצות, אלכוהולים וגזים ניתנים בדרך כלל לזיהוי פשוט בבדיקות אלה, כאשר החיידקים גדלים במצע סלקטיבי נוזלי או מוצק.
על מנת לבצע את הבדיקות הללו בעומסים האופייניים למעבדות גדולות בקופות חולים ובתי חולים גדולים, משתמשים במכשור אוטומטי.
מכשור כזה מסוגל לבצע מספר בדיקות ביוכימיות בו זמנית, באמצעות כרטיסים המכילים בארות (בדרך כלל שורות חורים קטנים בתוך מעמדים מחומר פלסטי) עם מגיבים (ריאגנטים) שונים לביצוע תגובות ביוכימיות שונות.
מרכיבים שונים של המיקרואורגניזם יגיבו באופן ספציפי וייתנו חיווי מתאים למין ולזן המיקרואורגניזם.
בדיקות סרולוגיות שיטות רגישות, ספציפיות, לעיתים קרובות גם מאוד מהירות לאבחון וזיהוי סוגים שונים של מיקרואורגניזמים.
הבדיקות מבוססות על היכולת של נוגדנים ספציפיים להתקשר לאתר מיוחד של אנטיגן.
אנטיגן (שהוא בדרך כלל חלבון או פחמימה שנוצר על ידי הפתוגן) נקשר על ידי הנוגדן, מאפשר לבצע סוג זה של בדיקה עבור אורגניזמים שאינם חיידקים.
קישור זה מפעיל שרשרת של אירועים שניתן לזהות ולאבחן בקלות, בתלות בבדיקה.
כאשר משתמשים בסדרת תגובות מורכבות יותר הידועות כאימונואסיי על בסיס מנגנון דומה ניתן לזהות, או למדוד, אנטיגנים הן של פתוגנים והן של חלבונים שנוצרו על ידי המאחסן המודבק על ידי הפתוגן כתגובה להדבקה.
תגובת שרשרת של פולימראז (PCR) הם מבחנים הנפוצים ביותר בשימוש בטכניקות מולקולריות לצורך זיהוי וחקר חיידקים.
בהשוואה לשיטות אחרות, שיטת הריצוף וניתוח הרצפים היא החלטית, מדויקת, אמינה ומהירה.
היום שיטת PCR כמותי (Real-time polymerase chain reaction) הוא הטכניקה העיקרית בשימוש, כיוון ששיטה זו מספקת נתונים במהירות גדולה יותר לעומת מבחן ה-PCR המסורתי.
כך למשל בטכניקות PCR מסורתיות, נדרש השימוש בג'ל אלקטרופורזה כדי להמחיש את ההגברה של מולקולות ה-DNA לאחר סיום התגובה.
PCR כמותי אינו מחייב זאת, כמו כן PCR כמותי מונע את הסיכון של הזדהמות שעלול לחול בעת הרצת מבחן PCR מסורתי.
יתרון נוסף של שימוש PCR כדי לזהות וללמוד חיידקים זיהומיים חדשים המתגלים, זה השוואת רצף ה-DNA שלהם עם זנים או מינים שכבר רשומים ומפוענחים גנטית במאגר מידע.
מה שמסייע ומאפשר להגדיל את ההבנה על האורגניזם מחולל המחלה הזיהומית, ולכן גם מאפשר קבלת מידע על שיטות טיפול אפשריות.
טכניקה זו משמשת בעשור השני של המאה ה-21 באופן תקני באבחון זיהומים נגיפיים כגון איידס וצהבת.
משמשת באופן שגרתי במיקרוביולוגיה קלינית להפרדה של DNA ו-RNA, או מולקולות חלבון, תוך שימוש בתכונות של שדה חשמלי והפרדה לפי גודל צורה ומטען חשמלי של המולקולות.
שיטה להעברה של מולקולות חלבון, או DNA או RNA לתוך ממברנות (למשל מניילון, ניטרוצלולוזה, פוליוינילידן פלואוריד וכו'), לאחר ג'ל אלקטרופורזה בדרך כלל.
אפשר אחרי כן לצבוע או לסמן אותם בדרך אחרת, לקשור אותם עם נוגדנים ספציפיים ולהגיב עם אנזימים ספציפיים ובאופן זה להבחין בהם, לצלם אותם, ולזהותם ביחס לחומרי ייחוס ידועים.
שיטה חדשנית יותר, המחליפה פעמים רבות את שיטות הבלוטינג, מאפשרת חקירתם של אלפי רצפים שונים של פתוגנים שונים, (באוויר, במים ברקמות וכו') בו זמנית תוך זמן קצר.
השיטה משמשת דם לגלות שוני גנטי בין זנים שונים של מיקרואורגניזמים.
משמשת כבר עשורים אחדים במחקר מיקרואורגניזמים.
קיים כיום מאגר עצום של רצוף גנום מפוענח לגבי אלפי מינים של מיקרואורגניזמים.
טכניקה שבה מולקולות RNA משמשות לעיכוב הביטוי של גנים או התרגום שלהם על ידי ניטרול מולקולות mRNA.
מרגע שהרופא איבחן וזיהה זיהום, עליו להעריך את האפשרויות השונות לטיפול המתאים, תוך התייעצות עם רופא מומחה למחלות זיהומיות או המיקרוביולוג הקליני.
זיהומים מסוימים יכולים להיות מטופלים על ידי המערכת החיסונית של הגוף עצמו, אך זיהומים קשים יותר מטופלים באמצעות תרופות אנטימיקרוביאליות.
זיהומים חיידקיים מטופלים עם חומרים אנטיבקטריאליים (הקרויים בדרך כלל אנטיביוטיקה) ואילו זיהומים פטרייתיים ונגיפיים מטופלים על ידי חומרים אנטי פטרייתיים או אנטי נגיפיים בהתאמה.
שורה שלמה של תרופות המכונות אנטיפרזיטיות (antiparasitics) משמשות לטיפול במחלות טפיליות.
מיקרוביולוגים קליניים ממליצים לעיתים קרובות לרופא המטפל על טיפול המבוסס על איבחון זן הפתוגן ועל מידת העמידות האנטיביוטית שלו, אתר ההדבקה, פוטנציאל הרעילות של התרופות המיקרוביאליות והאלרגיות הידועות של המטופל לתרופות.
בנוסף לכך תרופות הידועות כספציפיות לסוג מסוים של האורגניזם (חיידקים, פטריות, וכו'), ישנן תרופות מסוימות אשר פועלות ספציפית כנגד מינים או זנים מסוימים של המיקרואורגניזם, ולא יפעלו על מיקרואורגניזמים אחרים.
מסיבה זו חובתם של המיקרוביולוגים הקליניים לשקול את יעילות של התרופות האנטיביוטיות בעת מתן ההמלצות.
בנוסף לכך, זנים מסוימים של מיקרואורגניזמים עשויים להיות עמידים בפני סוג מסוים או משפחה מסוימת של תרופות, גם כאשר הן בדרך כלל יעילות נגד אותו מין.
זנים אלה, שכונו זנים עמידים, מעמידים בעיה רצינית בפני רשויות בריאות הציבור קיימת דאגה הולכת וגוברת לתעשיית התרופות ככל שהעמידות לאנטיביוטיקה מתפשטת.
עמידות אנטימיקרוביאלית היא עניין בעייתי יותר ויותר המוביל מיליוני מקרי מוות בכל שנה.
בעוד שעמידות לתרופות בחיידקים קשורה בדרך כלל מעורבות כימית על ידי עיכוב פעילות התרופה האנטימיקרוביאלית או עיכוב מכני של ספיגת התרופה על ידי התא, קיימת צורה נוספת של התרופה עמידות היכולה לנבוע מהיווצרות של ביופילמים.
חיידקים מסוימים מסוגלים ליצור ביופילם על ידי הידבקות למשטחים של להתקנים מושתלים כגון צנתרים ותותבות תוך יצירת מטריצה חוץ-תאית, המאפשרים הצמדות של תאים אחרים.
דבר זה מאפשר קיומה של סביבה יציבה שממנה החיידקים יכולים להתפזר ולהדביק חלקים אחרים של המאחסן.
בנוסף לכך, המטריצה החוץ-תאית ושכבת התאית החיידקית החיצונית הצפופה מאפשרת הגנה לחיידקים שבפנים השכבה, מפני התרופות האנטיביוטיות.
מיקרוביולוגיה קלינית אינה עוסקת באבחון וטיפול במחלה בלבד, היא עוסקת גם בחקר חיידקים מועילים.
חיידקים הוכחו כמועילים במאבק נגד מחלות זיהומיות, וקידום בריאות.
טיפולים יכולים להתפתח מחיידקים, כפי שהודגם על ידי אלכסנדר פלמינג תוך גילוי הפניצילין, כמו גם פיתוח של אנטיביוטיקה חדשה מחיידק מסוג Streptomyces וכך מחיידקים אחרים.
מיקרואורגניזמים אינם משמשים כמקור לאנטיביוטיקה בלבד, אלא יכולים לפעול גם כפרוביוטיקה כדי לספק יתרונות בריאותיים למאחסן, כגון הספקת שיפור בריאות מערכת העיכול או עיכוב פתוגנים.
מיקרו פוקוס הייתה חברה בין-לאומית בתחום טכנולוגיית המידע שמרכזה בניוברי (Newbury), אנגליה, הממלכה המאוחדת.
תחומי הפעילות העיקריים שלה היו אספקת תוכנה וייעוץ.
החברה נסחרה בבורסה לניירות ערך בלונדון (2005⁠–2023) ובבורסה לניירות ערך בניו יורק (2017⁠–2023), והיא הייתה אחת החברות במדד FTSE 100. בינואר 2023 היא נרכשה על ידי חברת התוכנה הקנדית OpenText תמורת כ-6 מיליארד דולר, והפכה להיות חברת בת שלה.
החברה נוסדה ב-1976. ב-1981 היא הייתה החברה הראשונה שזכתה בפרס המלך לתעשייה רק בזכות פיתוח מוצר תוכנה.
המוצר היה CIS COBOL, יישום קובול תואם תקן עבור מיקרו-מחשבים.
ב-1998 רכשה החברה את החברה האמריקנית Intersolv Inc, שהתמחתה בהפעלת יישומים, תמורת 534 מיליון דולר, והחברה המשותפת קיבלה את השם מרנט (Merant).
באותה שנה רכשה החברה את XDB Systems יחד עם מערכת מסד הנתונים היחסי שלה XDB Enterprise Server.
ב-2001 התפצל העסק המקורי ממרנט בעזרת מימון מקרן ההון Golden Gate Capital Partners, והפכה בחזרה למיקרו פוקוס.
החברה החל להיסחר בבורסה לניירות ערך בלונדון.
ביוני 2008 רכשה החברה את חברת התוכנה הישראלית נטמנג' (NetManage), שנסחרה בבורסת הנאסד"ק האמריקנית, תמורת 73.3 מיליון דולר.
ביולי 2008 החברה רכשה את חברת התוכנה הפרטית ליאנט (Liant Software Corporation) שמקום מושבה באוסטין בטקסס בעבור קווי המוצרים RM/COBOL ו-PL/I.
בבעלותה של ליאנט היו הנכסים של חברת רייאן-מקפרלנד (Ryan-McFarland Corporation) שהייתה מתחרה של מיקרו פוקוס בשנות ה-80 של המאה ה-20.
ביולי 2009 רכשה מיקרו פוקוס את חברת בורלנד שהתמחתה בנושא ניהול מחזור חיי פיתוח התוכנה, כמו גם את מחלקת "פתרונות איכות" (Quality Solutions), של חברת התוכנה האמריקנית Compuware, שפיתחה את המוצר TestPartner, שנועד לסייע בבניית ממשק משתמש גרפי.
ב-2010 שכרה את חברת Numis כסוכן המניות של החברה, תפקיד אותו היא ממשיכה לנהל.
ב-2011 החברה טענה שמשטרת ניו סאות' ויילס באוסטרליה וסוכניות נוספות השתמשו ב-16,500 עותקים של תוכנת ViewNow שלה על מחשבים שונים כאשר המשטרה והסוכנויות הנוספות רכשו 6,500 רישיונות בלבד.
החברה דרשה תחילה נזקים בשווי 10 מיליון דולר אוסטרלי, אבל אחר כך הגדילה את התביעה ל-12 מיליון לאחר שבחנה את התוצאה של ביקורת על המחשבים של המשטרה בעקבות צו של בית המשפט.
המשטרה טענה במהלך הדיונים בבית המשפט ששילמה רישיון אתר (site licence) שהעניק לה את הזכות להתקנות בלא הגבלה של התוכנה עבור כל השוטרים שלה.
למרות זאת, הגיעה המשטרה לפשרה מחוץ לכותלי בית המשפט ב-2012 תמורת סכום שלא פורסם.
הסוכנויות האחרות הגיעו קודם לפשרה מחוץ לכותלי בית המשפט.
גם כאן לא פורסם הסכום.
בדצמבר 2013 רכשה מיקרו פוקוס את קו מוצרי התוכנה Orbix, Orbacus ו-Artix מחברת התוכנה האמריקנית Progress Software.
יישומים מובילי שוק אלו של תקן ה-CORBA פותחו במקור על ידי חברת התוכנה האירית IONA Technologies.
ב-15 בספטמבר 2014 הכריזה מיקרו פוקוס שהיא תרכוש את קבוצת Attachmate תמורת 1.2 מיליארד דולר במניות, שיעניק לה בעלות על קווי המוצרים של Attachmate, NetIQ, נובל וסוזה.
ב-2015 רכשה מיקרו פוקוס את חברת התוכנה ההולנדית Authasas, שפיתחה תווכה להזדהות.
ב-22 במרץ 2016 הודיעה מיקרו פוקוס על כוונתה לרכוש את חברת התוכנה האמריקנית Serena Software שאז הוערכה ב-540 מיליון דולר.
הרכישה הושלמה ב-2 במאי 2016.
ב-7 בספטמבר 2016 הכריזה מיקרו פוקוס על כוונתה להתמזג עם מגזר התוכנה של HP אנטרפרייז (המוכרת בשם HPE).
הרכישה הושלמה ב-1 בספטמבר 2017.
ב-4 באוקטובר 2016 הודיעה מיקרו פוקוס שרכשה את חברת Gwava Inc, חברה קנדית המתמחה באחסון בארכיון של מידע.
ב-19 במרץ 2018 נפלה המניה של מיקרו פוקוס ב-55% ל-849p לאחר שהחברה הזהירה מירידה חדה ברווחים והמנכ"ל, כריס סו (Chris Hsu) התפטר, והוחלף על ידי סטיבן מרדוך (Stephen Murdoch).
ב-2 ביולי 2018 הכריזה מיקרו פוקוס כי תמכור את מגזר העסקים של סוזה לקרן EQT Partners תמורת 2.53 מיליארד דולר.
ב-2022 דווח כי החברה תימכר ל-OpenText תמורת סכום של כ-6 מיליארד דולר.
נכון לאוקטובר 2017 עבדו בסניף הישראלי של מיקרו פוקוס 950 עובדים.
מטה החברה בישראל נמצא בפארק מת"ם והוא מבוסס על משרדי NetMange שמיקרו פוקוס רכשה ב-2008. מרכז הפיתוח של החברה נמצא ביהוד והוא מבוסס על עובדי HPE לשעבר.
לאחר שמיקרו פוקוס רכשה את מגזר התוכנה של HPE פוטרו קרוב ל-200 עובדים (כ-20% מכוח העבודה) ממרכז הפיתוח.
בנוסף יש למיקרו פוקוס משרדים ברעננה, כולל הנציגות הישראלית של חברת נובל שמיקרו פוקוס רכשה ב-2014.
מיקרוונאטור (שם מדעי: Microvenator; מילולית: "צייד קטן") הוא סוג של דינוזאור תרופוד קטן שחי במשך הקרטיקון התחתון של אמריקה הצפונית לפני 110 מיליון שנה מזמננו.
הסוג תואר ב-1970 בידי החוקר ג'ון אוסטרום .
המאובנים של דינוזאור זה התגלו בתצורת קלוברלי במונטנה והתגלה ממנו שלד כמעט שלם של דינוזאור קטן מהקבוצה אובירפטורוזאוריה.
אף על פי שהיה קטן מאוד, באורך 1.5 מטר, חלק מהחוקרים סוברים שמדובר בפרט צעיר ופרט בוגר הגיע לאורך של 3 מטרים.
הוא היה בעל קסדה גרמית מעל ראשו והיה בעל מקור עם מעט שיניים ובעל זרועות קצרות, אולי מכוסות בנוצות.
במקור סברו שהיה גם בעל שיניים חדות שהתגלו לצידו, בהמשך התברר שמדובר בממצאים של דיינוניכוס.
כמה מממצאיו נשלחו למוזיאון של אוניברסיטת ייל שבניו הייבן, קונטיקט.
בשל גילו הקדום יחסית הוא נחשב לאחד מראשוני האובירפטורוזאורים, אך כיום משייכים אותו למשפחה קנגנתיים לצד הצ'ירוסטנוטס והגיגנטורפטור.
המיקרוביוטה של מערכת העיכול היא קהילה של מיקרואורגניזמים המורכבת משְלוש ממלכות העל של החיים – חיידקים, ארכאה ואיקריוטיים.
החלק העיקרי בה שייך לחיידקים, שגודלה עולה בהרבה על כל שאר קהילות המיקרואורגניזמים שנמצאות במערכות שונות בגוף.
היא מכילה כ-500–1,000 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.
אוכלוסיית החיידקים שמשתייכת למיקרוביוטה של מערכת העיכול אינה פתוגנית ברובה ונמצאת תחת פיקוח של מערכת החיסון.
היא מספקת לאדם פונקציונליות שלא הצליח לפתח בעצמו, כמו היכולת לפרק רב סוכרים צמחיים שאינם ניתנים לעיכול בעזרת אנזימים, טרנספורמציה ביולוגית של חומצות מרה, יצירה של ויטמינים מסוימים ועוד.
בשנת 2007 החל פרויקט המיקרוביום האנושי במטרה להבין את המגוון הגנטי והפיזיולוגי באדם, בעזרת אפיון המיקרוביוטה והגורמים המשפיעים על התפלגותם והתפתחותם של המיקרואורגניזמים המרכיבים אותה.
המיקרוביוטה האנושית מתחילה להיווצר מיד לאחר הלידה ומתעצבת בהדרגה לאורך כל חייו של האדם.
במבוגרים באוכלוסייה המערבית, אוכלוסיית החיידקים מורכבת מחברי המערכה Firmicutes, Bacteroidetes , וממערכות נוספות.
חוקרים מעריכים כי כ-40% ממאגר הגנים של החיידקים משותפים לאנשים שונים וכי הדמיון בין אנשים אינו נובע מדמיון בהרכב מיני החיידקים, אלא מהרכב הגנים המבוטאים על ידי החיידקים והרכב החומרים המיוצרים על ידם.
הרכב חיידקי המעי מושפע ממספר גורמים כמו תזונה – שמוערכת כגורם החשוב ביותר, רמת חומציות (pH), מיקום גאוגרפי, גנטיקה, מצב בריאותי ועוד.
חוקרים גילו שאוכלוסיות חיידקים בעכבר משתנות בהתאם לסוג התזונה שהוא מקבל.
למשל כשצרך תזונה משמינה, מינים מסוימים של חיידקים התרבו על חשבון אחרים ועברו כמה חודשים עד שאוכלוסיית החיידקים חזרה למצב שקדם להשמנה.
בנוסף, התפתחות מערכת החיסון תלויה במיקרוביוטה.
במחקרים נמצא שלעכברי מעבדה "סטריליים", שלא הכילו חיידקים בכלל, הייתה מערכת חיסון פחות מפותחת מזו של עכברים שגדלו בתנאים רגילים.
נראה כי החיידקים הם חלק בלתי נפרד מבני האדם ומי שהם ובדיוק כמו שהאדם צריך אותם, הם צריכים אותו.
הפה מכיל מיקרואורגניזמים רבים, ביניהם חיידקים, כ-85 זנים של פטריות שהנפוצה ביותר היא פטריית ה-Candida, וירוסים ופאג'ים, שסוגם ברובו קבוע בפה בכל שלבי החיים ויכול להשתנות בעקבות מחלות.
החיידקים בפה כוללים את המערכה Firmicutes, הסוג Bacillus והסדרה Actinomycetales שמורכבות מחיידקים גראם חיוביים, והמערכה Proteobacteria שמורכבת מחיידקים גראם שליליים.
החיידק Streptococcus mutans ששייך למערכה Firmicutes הוא המרכיב העיקרי של המיקרוביוטה של הפה.
בנוסף, הליקובקטר פילורי הוא חלק מאוכלוסיית הקיבה בחלק ניכר מאוכלוסיית האדם והוא מוכר בתרומתו להתפתחות דלקת קיבה ומחלות נוספות.
הביומסה של המיקרוביוטה נמוכה בחלק העליון של המעי הדק, בהשוואה למעי הגס שבסופו.
תכונות רבות כמו pH נמוך, נוכחות של מלחי המרה ונוכחות של נוגדנים מאפשרות לגוף האדם להגביל את הביומסה של חיידקי הקיבה והמעי הדק.
אוכלוסיית החיידקים שמקושרת עם השכבה הרירית של המעי הדק כוללת את המערכה Bacteroidetes וחיידקים נוספים מהסדרה Clostridiales .
המערכה Bacteroidetes מורכבת מחיידקים גראם שליליים, חלקם פתוגניים וחלקם סימביוטיים המתאימים למערכת העיכול.
המינים מהמחלקה הזו הם אנאירוביים אובליגטוריים, רובם גראם חיוביים.
המשפחה Enterobacteriaceae נמצאת בחלל הפנימי של המעי הדק.
זו משפחה גדולה של חיידקים גראם שליליים תחת המערכה Proteobacteria.
מאפיינים שונים של המעי הגס, כמו pH פחות חומצי, נפח גדול יותר וריכוז מלחי מרה נמוך יותר, מאפשרים התפשטות של חיידקים.
כמו במעי הדק, רוב חיידקי המעי הגס שמקושרים עם השכבה הרירית כוללים את המערכה Bacteroidetes והמערכה Firmicutes.
מערכות נוספות הן Actinobacteria המורכבת מחיידקים גראם חיוביים, Verrucomicrobia שכוללת מספר בודד של מינים ומערכות נוספות.
באופן כללי, קיים מגוון רחב של זני חיידקים במעי הגס.
אורגניזם חשוב במחקר המיקרוביוטה של מערכת העיכול באדם הוא העכבר.
אוכלוסיית חיידקי המעיים באדם ובעכבר דומה ב-90% ברמת המערכה ו-89% ברמת הסוג.
למרות הדמיון הרב, קיימים הבדלים בשפע החיידקים ובהרכב המערכות העיקריות- Bacteroidetes אשר בעכברים מורכבת בעיקר מהמשפחה S24-7 ו-Firmicutes שמורכבת בעיקר מ-Clostridiales.
מחקרים רבים משתמשים בעכברים חסרי חיידקים (Germ-free mice), בעזרת השתלת אוכלוסיית חיידקים ספציפית או דגימת צואה שלמה, על מנת לחקור את השפעת החיידקים בצורה מבודדת יותר.
היבט חשוב של המיקרוביוטה ביונקים הוא ההיבט החקלאי.
אוכלוסייה המורכבת מחיידקים, פטריות וארכאה, נמצאת במערכת הקיבות של מעלי הגירה, באיבר בשם כרס.
אוכלוסייה זו מקיימת אינטראקציה עם חומר צמחי שלא ניתן לעיכול על ידי בני אדם, כמו תאית ומספקת בצורה זו אנרגיה למארח.
החיידקים מהווים את המגוון הגדול ביותר באוכלוסייה זו והם מסוגלים להפיק אנרגיה ממגוון רחב של מצעים תזונתיים.
אינטראקציה זו מאפשרת ייצור חלב ובשר שעשירים בחלבונים, ויטמינים ומינרלים איכותיים.
על מנת לספק את תוצרי המזון הללו לאוכלוסיית העולם נעשים מאמצים רבים להבנה ואף לתמרון של אוכלוסיית החיידקים על מנת לגרום לעלייה בייצור.
המיקרוביוטה בבני אדם מכילה מגוון רחב של חיידקים, היא משתנה בין אנשים ואף באותו אדם לאורך הזמן, במיוחד בעקבות מחלה או במהלך ההתפתחות.
למרות ההרכב השונה של המיקרוביוטה, פרופיל הגנים הפונקציונליים דומה.
חיידקי המעיים מכילים כולם מסלולים לחילוף חומרים כמו פחמימות וחומצות אמינו, אך לא כל המסלולים מתבטאים ומכאן השוני בין אנשים שונים.
קיימות פונקציות שמוגבלות למין או זן ובנוסף גנים רבים מתבטאים רק בתנאים מסוימים.
שינויים בחומרים תזונתיים, כולל שומן, חלבון ופחמימות, מובילים לתזוזות משמעותיות במיקרוביוטה האנושית.
מחקר מקיף על חיידקי המעיים הראה כי תזונה מווסתת את ההרכב והתפקוד של קהילת חיידקי המעיים בבני אדם וביונקים אחרים.
באדם, המיקרוביוטה מגיבה במהירות לשינויים גדולים בתזונה ובדיאטה, זאת על פי דגימות של אנשים שעברו בין תזונה על בסיס צמחי לבשרי, הוסיפו יותר מ-30 גרם סיבים תזונתיים ספציפיים לתזונה היומית שלהם, ביצעו דיאטת דלת שומן או דלה בסיבים עתירי שומן ועוד.
בכל המקרים, הרכב ותפקוד המיקרוביוטה השתנו לאחר יום-יומיים.
למרות השינויים המהירים הללו, מחקרים מראים כי הרגלי תזונה ארוכי טווח משמעותיים בקביעת הרכב חיידקי המעיים של הפרט.
בנוסף לשונות באותו אדם, שינוי מסוים בתזונה יכול להשפיע בצורה שונה על אנשים שונים, בשל האופי האישי של המיקרוביוטה במעיים.
שומן תזונתי משפיע מאוד על הרכב ותפקוד המיקרוביוטה במעי, כאשר המיקרוביוטה משפיעה על חילוף החומרים של המארח.
דיאטה עתירת שומן רווי ודלת סיבים בעכברים, מביאה לירידה ב-Bacteroidetes ולעלייה ב-Firmicutes ו-Proteobacteria.
באופן ספציפי יותר, העלייה באחוזי השומן בעכברים שניזונים מתזונה עתירת שומן נקשרה באופן חיובי ל-Lactococcus ול-Allobaculum, אך נקשרה באופן שלילי למין Akkermansia.
באדם, אפילו שינויים מתונים ולאורך זמן קצר בצריכת השומן, מובילים לשינויים בהרכב המיקרוביוטה במעיים.
בדומה לשומן, תכולת החלבון במזון משפיעה על הרכב המיקרוביוטה במעיים.
בבני אדם, תזונה עשירה של חלבונים מן החי לטווח ארוך קשורה ל-Bacteroides.
לעומת זאת, תזונה של חלבונים מהצומח, המבוססת על חלבוני אפונה מסוכרים, מעלה באופן משמעותי את רמות Lactobacilli וה- Bifidobacteria ומגבירה את ייצור חומצות השומן הקצרות.
ההשפעה של פחמימות על מיקרוביוטה במעיים היא מורכבת ותלויה בסוגם ובכמותם.
חיידקים ספציפיים יכולים לגדול על סוגים מסוימים של פחמימות ולכן תזונה יכולה לגרום לשגשוג מינים מסוימים או להכחדתם.
בבני אדם הוכח כי צריכה ארוכת טווח של פחמימות מורכבות תורמת ל-Prevotella.
גם צריכת סיבים תזונתיים משפיעה על המיקרוביוטה של המעיים האנושיים ותורמת לשפע של Bacteroidetes.
כמו כן, תוספים תזונתיים שונים, כולל מתחלבים, ממתיקים מלאכותיים ופרוביוטיקה, גורמים לשינוי באוכלוסיית חיידקי המעיים בבעלי חיים ובבני אדם.
מלבד סוג התזונה, גם לתזמון האכילה יש השפעה על המיקרוביטה.
אצל אדם נתון, הבחינו בשונות משמעותית כאשר ארוחות זהות נצרכו בשעות שונות ביום.
לחיידקי מערכת העיכול תפקיד מרכזי בפירוק ובספיגה של מרכיבי מזון שונים והם בעלי השפעה על תהליכים מטבוליים בגוף המאכסן, שיכולים להשפיע על המשקל.
הבדלים אלו בהרכב משפיעים על משקל המאחסן ונובעים בין היתר מהבדלים בתהליכים מטבוליים.
נמצא כי הבדלים בהרכב המיקרוביוטה בתאומים, שאחד מהם סובל מהשמנת יתר ואילו השני רזה, מתאימים להבדלים בתסיסת חומצות שומן קצרות שרשרת, שמתבצעת יותר בתאום הרזה ובמטבוליזם של חומצות אמינו מסועפות, שמבצעת יותר בתאום הסובל מהשמנת יתר.
הרכב המיקרוביטה יכול להשתנות במאחסן בעקבות דיאטה, שבעקבותיה רואים עליה בחיידקי Bacteroidetes.
נמצא כי גידול בכלוב משותף, של עכברים רזים עם עכברים הסובלים מהשמנת יתר, הפך הרכב המיקרוביוטה של העכברים הסובלים מהשמנה למצב דמוי רזה, בעקבות פלישה של חיידקי Bacteroidetes.
הרכב החיידקים של מערכת העיכול משתנה לאורך חיי האדם.
נוכחות ראשונית של חיידקים בעובר ניתן לזהות כבר ברחם ובהמשך שלבי ההתפתחות מתרחשים שינויים במגוון החיידקים ובפונקציונליות שלהם.
בעבר, נחשב רחם האישה נחשב סטרילי מחיידקים, אך מחקרים הראו כי נוכחות ראשונית של חיידקי מערכת העיכול מתחילה לפני הלידה.
מקורות אפשריים של חיידקים אלו הם המיקרוביוטה של מערכת הרבייה הנקבית של האם, שמורכבת ברובה מ-Lactobacillus והמיקרוביוטה של הפה ומערכת העיכול של האם, בעלת מינים כמו Fusobacterium ו-Bacteroides.
המיקרוביוטה של מערכת העיכול בלידה בעלת מגוון נמוך יותר ושונות גבוהה יותר בין אנשים, בהשוואה למיקרוביוטה של הבוגר.
ממלכות החיידקים הדומיננטיות של מערכת העיכול בילוד הן Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteria ורמות נמוכות של Bacteroidetes, שדומיננטית באדם בוגר.
משך ההיריון ואופן הלידה משפיעים גם הם על המיקרוביוטה של הילוד בלידה.
המיקרוביוטה של ילודים שנולדים לפני הזמן בעל מגוון נמוך יותר.
בלידה קיסרית המיקרוביוטה מכילה גם חיידקים שדומים לחיידקים שנמצאים בעור האימהי, בניגוד ללידה רגילה בה המיקרוביוטה דומה למיקרוביוטה של נרתיק האם.
לא ידוע אם הבדלים אלו בעלי השפעה משמעותית על התפתחות המיקרוביוטה של הילוד.
שנת החיים הראשונה מייצגת תקופה משמעותית של שינויים והתבגרות של המיקרוביוטה, שבה מגוון החיידקים עולה עם הזמן, בעקבות חשיפה לסביבה ויניקת חלב אם.
בתחילת הינקות, המיקרוביוטה של מערכת העיכול מועשרת בגנים המעורבים בעיכול רב סוכרים מחלב האם ואילו בשלב מאוחר יותר המיקרוביוטה מועשרת בגנים המעורבים בעיכול חד סוכרים שנמצאים במזון המוצק ויצירת ויטמינים.