Det menneskelige mikrobiom: definition, mikrobiota og betydning for sundhed

Få indsigt i det menneskelige mikrobiom: hvad mikrobiota er, tarmfloraens rolle, og hvordan mikrober påvirker immunforsvar, fordøjelse og dit samlede helbred.

Det menneskelige mikrobiom (eller den menneskelige mikrobiota) er den samling af mikroorganismer, der lever på os. De lever på huden, i spyttet og munden, i øjnene og i tarmen og resten af mave-tarmkanalen. De omfatter bakterier, archaea, svampe og encellede eukaryoter ("protozoer"). Alle mennesker bærer rundt på langt flere af disse mikrober end antallet af menneskelige celler i kroppen. Menneskekroppen har ca. 100 billioner celler og har omkring ti gange så mange mikroorganismer alene i tarmene.

Mikrobiomet er "det økologiske samfund af kommensale, symbiotiske og patogene mikroorganismer, der bogstaveligt talt deler vores kropsrum". Udtrykket blev oprindeligt opfundet af Joshua Lederberg. Han mente, at de mikroorganismer, der lever i menneskekroppen i forbindelse med sundhed og sygdom, var vigtige. Mange videnskabelige artikler skelner mellem "mikrobiom" og "mikrobiota" for at beskrive enten de kollektive genomer af de mikroorganismer, der lever i en miljømæssig niche, eller mikroorganismerne selv. I henhold til de oprindelige definitioner er disse udtryk dog stort set synonyme.

Nogle af disse organismer er nyttige for mennesker. De fleste har dog ingen kendt virkning. De er blot symbionter: de lever sammen med os. De organismer, der forventes at være til stede, er medlemmer af den normale flora. Under normale omstændigheder forårsager de ikke sygdom, men kan endda være til gavn for vores helbred. I undersøgelser i 2009 blev der spurgt, om vores helbred bliver skadet, hvis vi reducerer denne biota. Dette er helt sikkert tilfældet med tarmfloraen.

Selv om "flora" henviser til planter snarere end til bakterier, er udtrykket "tarmflora" meget udbredt og velkendt for biologer. "Biota" henviser til den samlede samling af organismer i et økosystem. Udtrykket "mikrobiota" er bedst for bakterier og andre mikroorganismer, men der er ingen tvivl om, at "flora" ofte vil blive brugt.

De mikrober, der diskuteres, er generelt ikke-patogene (de forårsager ikke sygdom, medmindre de vokser unormalt); de eksisterer i harmoni og symbiose med deres værter.

Forskere har fundet ud af, at en stor del af de mikrober, der findes i menneskekroppen, ikke er bakterier, men en meget gammel klasse af encellede organismer kaldet archaea. De omfatter methanogener, som producerer metan og kan forårsage flatulens.

Funktioner og betydning for sundhed

Mikrobiomet spiller mange vigtige roller for menneskers sundhed. Nogle af de væsentligste funktioner er:

• Fordøjelse og energiproduktion: Tarmbakterier hjælper med nedbrydning af komplekse kulhydrater og fiber til kortkædede fedtsyrer (fx butyrat), som er en vigtig energikilde for tarmceller og har antiinflammatoriske effekter.
• Vitaminproduktion: Visse mikrober producerer vitaminer, herunder K-vitamin og nogle B-vitaminer.
• Udvikling og regulering af immunsystemet: Tidlig eksponering for mikrober træner immunsystemet og hjælper kroppen med at skelne mellem gavnlige og skadelige mikroorganismer. Mangfoldighed i mikrobiotaen er ofte forbundet med et mere velfungerende immunsystem.
• Kolonisationsresistens: En sund mikrobiel population kan beskytte mod invaderende patogene bakterier ved konkurrence om plads og næringsstoffer eller ved at producere antimikrobielle forbindelser.
• Metabolisk påvirkning: Mikrobiomet påvirker stofskifte, appetitregulation og kan spille en rolle i tilstande som fedme, metabolisk syndrom og type 2-diabetes.
• Kommunikation med hjernen: Via det såkaldte tarm-hjerne-akse påvirker mikroberne nervesystem, humør og adfærd gennem metabolitter, immunsignalering og vagusnerven.

Sammensætning og variation

Sammensætningen af mikrobiomet varierer mellem kropssteder (hud, mund, næse, kønsorganer, tarm osv.) og mellem individer. Faktorer som alder, kost, genetisk baggrund, miljø og medicinsk behandling påvirker hvilke mikrober, der dominerer. Eksempler på variation:

• Hud: Tilsætning af olie- og fugtighedsniveau påvirker hvilke bakterier og svampe der trives.
• Mund: Rig på forskellige arter, der deltager i nedbrydning af mad og påvirker oral sundhed.
• Tarm: Den mest artsrige niche i kroppen; tarmmikrobiomet domineres typisk af bakterier fra phyla som Firmicutes og Bacteroidetes, men også archaea og svampe forekommer.

Det er værd at nævne, at tidligere skøn om forholdet mellem menneskelige celler og mikrober (fx "10:1") er blevet revideret; nyere studier anslår et forhold tættere på 1:1, men det ændrer ikke ved mikrobiomets store betydning.

Faktorer der påvirker mikrobiomet

• Fødsel og tidlig livsstil: Fødselsmåde (vaginal fødsel vs. sectio), amning, tidlig antibiotikabrug og miljøeksponering former det tidlige mikrobiome og kan have langtidseffekter.
• Kost: Kostens sammensætning—særligt fiberindtag, fermenterede fødevarer og animalsk fedt—har stor betydning for tarmens mikrobiota.
• Antibiotika og medicin: Antibiotika kan reducere diversitet og ændre sammensætningen i uger til måneder; nogle effekter kan være langvarige. Andre lægemidler (fx protonpumpehæmmere, metformin) påvirker også mikrobiomet.
• Alder: Mikrobiomet ændres gennem livet—fra spædbarn til voksen til ældre.
• Miljø og livsstil: Husdyr, rejser, hygiejne, geografisk placering og socioøkonomiske forhold spiller også ind.

Forbindelse til sygdomme

Ændringer i mikrobiomet (dysbiose) er blevet impliceret i en lang række tilstande, men årsagssammenhæng er ofte kompleks og endnu under aktiv forskning. Eksempler på sygdomme og tilstande hvor mikrobiomet er relevant:

• Inflammatorisk tarmsygdom (IBD) og irritabel tarmsyndrom (IBS)
• Infektioner som Clostridioides difficile (hvor fækal mikrobiotatransplantation kan være effektiv)
• Metaboliske sygdomme: fedme, type 2-diabetes
• Allergier, astma og visse autoimmune sygdomme
• Visse kræftformer, fx tyktarmskræft, hvor mikrober kan påvirke inflammation og metabolisme
• Neurologiske og psykiatriske tilstande gennem tarm-hjerne-aksen

Det betyder ikke, at mikrobiomet alene forårsager disse sygdomme, men det kan bidrage til risiko, forløb og behandlingseffekt.

Metoder til at studere mikrobiomet

Forskere anvender flere teknikker for at beskrive og forstå mikrobiomet:

• 16S rRNA-sekventering: En måde at identificere bakterier på art- eller slægtsniveau ved hjælp af et fælles genetisk mærke.
• Metagenomisk shotgun-sekventering: Kortlægger alle gener i et prøvemateriale og giver information om arter og deres funktioner.
• Metatranskriptomik, metaproteomik og metabolomik: Måler aktiv genekspression, proteiner og metabolitter for at forstå mikrobers aktivitet.
• Culturomics: Avancerede dyrkningsmetoder gør det muligt at isolere og karakterisere ellers svære at dyrke mikrober.

Interventioner og behandlinger

Der findes flere strategier til at forsøge at ændre mikrobiomet i terapeutisk eller forebyggende øjemed:

• Probiotika: Produkt med levende mikroorganismer, der kan have gavnlig effekt hos nogle personer i udvalgte situationer; effekten er ofte art- og strainspecifik og ikke universel.
• Præbiotika: Ikke-fordøjelige fødekomponenter (fx kostfibre) som fremmer væksten af gavnlige mikrober.
• Synbiotika: Kombination af pro- og præbiotika.
• Fækal mikrobiotatransplantation (FMT): Overførsel af afføringsmateriale fra en sund donor har vist sig effektivt ved recidiverende Clostridioides difficile-infektion og undersøges ved andre sygdomme.
• Kostinterventioner: Ændringer i kost (fx øget fiberindtag) er en af de mest effektive måder at påvirke tarmmikrobiomet på.

Praktiske råd

• Undgå unødvendig brug af antibiotika; brug dem kun efter lægens anvisning.
• Spis varieret og fiber-rigt—frugt, grønt, fuldkorn og bælgsfrugter fremmer en sund tarmflora.
• Inkluder fermenterede fødevarer (fx yoghurt, surkål, kimchi) hvis du tåler dem, da de kan bidrage med levende bakterier.
• Vær opmærksom på, at effektive mikrobiom-tiltag ofte er individuelle; hvad der virker for én person, virker ikke nødvendigvis for en anden.

Forskningen i det menneskelige mikrobiom udvikler sig hurtigt. Selvom vi allerede ved meget om mikrobernes rolle, er mange årsager og virkninger stadig ikke fuldt afklaret. Fremtidig viden kan føre til mere målrettede, personaliserede behandlinger, der udnytter mikrobiomet til at forebygge og behandle sygdom.

Spørgsmål og svar

Q: Hvad er det menneskelige mikrobiom?

Spørgsmål: Hvor mange celler har menneskekroppen?

Spørgsmål: Hvad slog Joshua Lederberg mønt på?

Spørgsmål: Hvad er forskellen mellem "mikrobiom" og "mikrobiota"?

Spørgsmål: Er alle mikrober nyttige for mennesker?

Q: Hvad er tarmfloraen?

Spørgsmål: Hvad er methanogener?

Søg efter bogstav