Μικροβίωμα: ο άνθρωπος φιλοξενούμενος στο σύμπαν των μικροβίων

Νίκη Καλύβα

Τι είναι το μικροβίωμα;

Το μικροβίωμα ορίζεται ως το σύνολο των μικροοργανισμών που φέρουμε, μαζί με το γενετικό τους υλικό και το περιβάλλον με το οποίο αυτοί αλληλεπιδρούν. Όταν χρησιμοποιούμε τον όρο μικροβίωμα, αναφερόμαστε συνήθως στο βακτηρίωμα. Ωστόσο, μέρος των μικροοργανισμών αυτών μπορεί να είναι αρχαία , μύκητες αλλά και ιοί. Εντύπωση προκαλεί το γεγονός ότι το 90% των κυττάρων στο σώμα μας είναι βακτηριακά, καθώς και ότι οι άνθρωποι διαφέρουμε κατά 80-90% μεταξύ μας όσον αφορά το μικροβίωμά μας!

Πού ανευρίσκεται το μικροβίωμα;

Σε αντίθεση με παλαιότερες πεποιθήσεις, φυσιολογική χλωρίδα μικροοργανισμών υπάρχει σχεδόν σε όλες τις ανατομικές μας περιοχές, όπως ο γαστρεντερικός σωλήνας, οι πνεύμονες, ο επιπεφυκότας, το ουρογεννητικό σύστημα, το δέρμα αλλά και στις μήνιγγες του εγκεφάλου, το αίμα και το προστατικό υγρό, σύμφωνα με νεότερα δεδομένα. Στο κατώτερο αναπνευστικό η χλωρίδα αποτελείται από Firmicutes, Bacteroidetes, κορυνοβακτηρίδια, M.cattarhalis, dolosigranulum, prevotella, veilonella, tropheryma whipplei, στρεπτόκοκκοι. Στο στόμαχο ανευρίσκονται περίπου 25 διαφορετικά είδη , με επικράτηση των H.pylori και Streptococcus thermophilus, ενώ στη στοματική κοιλότητα και το φάρυγγα απομονώνονται πάνω από 600 είδη με κυρίαρχα τα S.viridans, Neisseria sicca, C.albicans, S.salivarius. Το 80% του συνόλου του μικροβιώματός μας βρίσκεται στο παχύ έντερο , λόγω της παρατεταμένης παραμονής του εντερικού περιεχομένου. Στο παχύ έντερο υπερτερούν τα Firmicutes ( C.difficile, L.casei, L.reuteri, L.gasseri, L.rhamnosus) και τα Bacteroidetes ( B.fragilis ). Υπάρχουν, ακόμα, μυκοβακτηρίδια , Bifidobacteria και Proteobacteria, όπως η E.coli , σε μικρότερες όμως συγκεντρώσεις. Επιπλέον, στο δέρμα ανευρίσκονται περίπου 1000 διαφορετικά είδη, με κυριότερα τα S.epidermis, S.haemolyticus, C.jeikeium, trichosporon, pityrosporum ovale. Αναφορικά με την ουρογεννητική οδό ( ουρήθρα , κόλπος, εξωτερικά γεννητικά όργανα ) παρατηρούνται βακτήρια που ανήκουν στα Bacteroidetes, Firmicutes, Fusobacteria, Actinobacteria, καθώς και ιοί όπως ερπητοϊοί, αδενοϊοί , papillomaviruses, anelloviruses, poliomaviruses, αρχαία (methanobrevibacter ) και μύκητες. Συγκεκριμένα , διακρίνουμε πέντε κυρίαρχα είδη κολπικού μικροβιώματος , τα οποία σχετίζονται στενά με καλύτερη ή δυσμενέστερη πρόγνωση διαφόρων λοιμώξεων της περιοχής. Ανάλογα, λοιπόν, το είδος του γαλακτοβάκιλλου που επικρατεί, το κολπικό μικροβίωμα χαρακτηρίζεται ως τύπου Ι ( επικρατεί ο L.crispatus) , τύπου ΙΙ ( ο L.gasseri), τύπου ΙΙΙ ( ο L.iners) και τύπου V ( L.jensenii). Ξεχωριστά αναφέρουμε το τύπου IV , στο οποίο ο σχετικός αριθμός των lactobacillus, gardenella, megasphera, sneathia, prevotella είναι εξαιρετικά μειωμένος.

Πώς διαμορφώνεται η μικροχλωρίδα;

Ο πρωτογενής πυλώνας για την ανάπτυξη της φυσιολογικής χλωρίδας τίθεται κατά τη γέννηση. Η σχετική αφθονία κάθε μικροοργανισμού αλλά και το εύρος στην ποικιλία τους εξαρτάται, στην αρχή, από το είδος του τοκετού. Αν, για παράδειγμα, πραγματοποιήθηκε φυσιολογικός τοκετός, τότε το νεογνό αποικίζεται με βακτήρια από τον κόλπο της μητέρας, ενώ στην περίπτωση της καισαρικής τομής , θα αποικιστεί από βακτήρια του δέρματος, όπως οι σταφυλόκοκκοι. Στη συνέχεια, ως δευτερογενή πυρήνα μικροβιώματος αναφέρουμε τη διατροφή, συμπληρωματικά με το θηλασμό. Έτσι, με το θηλασμό, το βρέφος αποικίζεται με βακτήρια όπως σταφυλόκοκκοι, στρεπτόκοκκοι, S.marcescens, P.aeruginosa, P.acnes, Bifidobacterium, κορυνοβακτηρίδια και γαλακτοβάκιλλοι. Επιπλέον, στο σχηματισμό του μικροβιώματος σημαντικό ρόλο παίζουν τόσο οι λοιμώξεις, όσο και η πρόωρη χρήση αντιμικροβιακών στα πρώτα έτη της ζωής. Δεν ξεχνάμε φυσικά ότι οι γενικότερες συνθήκες περιβάλλοντος και υγιεινής επηρεάζουν και αυτές το μικροβίωμα του ατόμου, όπως άλλωστε ήταν αναμενόμενο. Τέλος, αξίζει να αναφερθεί ότι έως την ηλικία των τριών ετών έχει σχηματιστεί το βασικότερο μέρος της φυσιολογικής χλωρίδας του ατόμου !

Επιθυμητές δράσεις μικροβιώματος

Η φυσιολογική χλωρίδα (κυρίως του εντέρου) λειτουργεί ως φυσικός φραγμός για παθογόνα μικρόβια και ενισχύει τη δράση του ανοσιακού μηχανισμού του ξενιστή απέναντι σε αυτά, με τελικό αποτέλεσμα τη μειωμένη εμφάνιση λοιμώξεων από πληθώρα παθογόνων. Ταυτόχρονα, οι συμβιωτικοί αυτοί μικροοργανισμοί είναι υπεύθυνοι για τη σύνθεση βιταμινών (Β και Κ), την απορρόφηση ασβεστίου και σιδήρου και το μεταβολισμό ουσιών. Σε αυτούς, θα λέγαμε, ότι οφείλουμε μεγάλο μέρος της καλής λειτουργίας του εντέρου αλλά και της συνολικότερης υγείας μας.

Μικροβίωμα και νοσήματα

 Όσο το εύρος των διαφορετικών μικροβίων (α diversity) και η σχετική τους αφθονία σε μία ανατομική θέση είναι στα επιθυμητά επίπεδα, κάνουμε λόγο για «Ευβίωση». Όταν η ισορροπία αυτή διαταραχθεί με τρόπο που είτε μειώνεται η ποικιλομορφία, είτε μειώνεται η αφθονία των συμβιωτικών μικροοργανισμών, είτε αυξάνονται σε αριθμό παθογόνα και δυνητικά παθογόνα στελέχη, κάνουμε λόγο για «Δυσβίωση». Στο σημείο αυτό, σημειώνουμε ότι η δυσβίωση αποτελεί προστάδιο που ευνοεί την ανάπτυξη αρκετών λοιμωδών ή μη νοσημάτων. Έτσι, διαταραχή του μικροβιώματος παρατηρείται στην ατοπία, το παιδικό άσθμα, τα χρόνια δερματικά έλκη, έλκη από σακχαρώδη διαβήτη ή φλεβική ανεπάρκεια και στην ακμή. Δυσβίωση χαρακτηρίζει, ακόμα, ασθενείς με νευρολογικές και  ψυχιατρικές νόσους (πολλαπλή σκλήρυνση, σύνδρομο χρόνιας κόπωσης, κατάθλιψη, σχιζοφρένεια κλπ.), νόσους του ήπατος (λιπώδες ήπαρ, ηπατική εγκεφαλοπάθεια), μεταβολικά νοσήματα (παχυσαρκία, σακχαρώδης διαβήτης τύπου 2,αθηροσκλήρυνση), σήψη και ιδιοπαθής θρομβοπενική πορφύρα. Επιπρόσθετα, το εντερικό μικροβίωμα στα παιδιά σχετίζεται με τη συμπεριφορική τους ανάπτυξη και διαταραχές αυτής (πχ αυτισμός, ΔΕΠΥ), ιδίως κατά την κρίσιμη ηλικία των τριών μηνών. Αυτό βασίζεται στο γεγονός ότι ο πρώιμος αποικισμός του εντέρου από τη μικροβιακή χλωρίδα ευθύνεται για την έναρξη της φυσιολογικής λειτουργία των σηματοδοτικών μονοπατιών στον εγκέφαλο. Συμπληρωματικά, το μικροβίωμα σχετίζεται με την ποιότητα και τη διάρκεια του ύπνου σε όλη τη διάρκεια της ζωής μας.  Στις ιδιοπαθείς φλεγμονώδεις νόσους του εντέρου ανευρίσκεται μείωση στη βιοποικιλότητα, μείωση στον πληθυσμό των ευβιωτικών («καλών») βακτηρίων και των παραγώγων τους ή/και ταυτόχρονη αύξηση του πληθυσμού των Proteobacteria και Fusobacteria.  Παρόμοιους μηχανισμούς παρατηρούμε και στις σοβαρές ή υποτροπιάζουσες λοιμώξεις από C.difficile. Επιπρόσθετα, σε επικράτηση των Firmicutes έναντι των Bacteroidetes φαίνεται να οφείλεται η παχυσαρκία και το μεταβολικό σύνδρομο, αφού τα πρώτα μεταβολίζουν περισσότερο τις ενεργειακές πηγές και οδηγούν σε έως και 150kCal παραπάνω αποθέματα ενέργειας στα άτομα.

Η σημασία του μικροβιώματος, όμως, επεκτείνεται και στα κακοήθη νοσήματα, αφού έχει βρεθεί ότι αποικισμός και ανάπτυξη του Fusobacterium nucleatum από τη στοματική κοιλότητα στο κόλον, δημιουργεί άριστο περιβάλλον για καρκινογένεση. Συγκεκριμένα, ο LPS του κυτταρικού τοιχώματος του βακτηρίου αναγνωρίζεται από τον υποδοχέα TLR5 στα επιθηλιακά κύτταρα του παχέος εντέρου, ξεκινώντας έναν καταρράκτη φλεγμονωδών αντιδράσεων με τελική κατάληξη την ανάπτυξη κακοήθειας. Όσον αφορά το νευρικό σύστημα, τα λιπαρά οξέα μικρής αλύσου (SCFA’s) που παράγει η μικροχλωρίδα, έχουν δράση νευροδιαβιβαστών. Για το λόγο αυτό, στρες και ενεργοποίηση του συμπαθητικού αυτονόμου νευρικού συστήματος μπορούν να προκαλέσουν αλλαγές στη φυσιολογική χλωρίδα του γαστρεντερικού αλλά και το αντίστροφο.

Κολπικό μικροβίωμα

Ιδιαίτερη αναφορά πρέπει να γίνει στη μικροχλωρίδα του κόλπου, διότι αυτή αποτελεί πλέον στόχο και τρόπο θεραπείας χρόνιων λοιμώξεων που βασανίζουν την πλειονότητα των γυναικών. Παρά τα όσα ισχύουν για τις υπόλοιπες ανατομικές περιοχές, στον κόλπο επιζητούμε ένα «ήσυχο» μικροβίωμα, με χαμηλού βαθμού βιοποικιλότητα δηλαδή. Με τον τρόπο αυτό, μειώνουμε το εύρος των δυνητικά παθογόνων μικροβίων και άρα τις πιθανότητες για εμφάνιση κολπίτιδας. Παράλληλα, το μικροβίωμα τύπου ΙΙΙ είναι πλούσιο στον Lactobacillus iners, ο οποίος παράγει κυτταροτοξίνη, την ίδια ώρα που το μικροβίωμα τύπου IV ήδη αναφέρθηκε ότι είναι πτωχό σε συγκεντρώσεις των ευβιωτικών βακτηρίων. Οπότε, γυναίκες με χλωρίδα τύπου ΙΙΙ, ΙV ή με αυξημένη βιοποικιλότητα, τείνουν να εμφανίζουν εμμένουσες λοιμώξεις από HPV στελέχη αλλά και αυξημένα ποσοστά δυσπλασίας από τους ιούς αυτούς. Οι ίδιες γυναίκες ταλαιπωρούνται συχνότερα από HIV λοιμώξεις και άλλα σεξουαλικώς μεταδιδόμενα νοσήματα, σε σύγκριση με αυτές που φέρουν τους άλλους τύπους κολπικού μικροβιώματος.

Πώς μπορώ να αλλάξω το μικροβίωμα;

Η αποφυγή πολλών νοσογόνων καταστάσεων οφείλεται στη διατήρηση της ομοιόστασης του μικροβιώματός μας. Σκευάσματα με προβιοτικά και πρεβιοτικά ( οι μη απορροφήσιμες ουσίες που μεταβολίζονται από τη χλωρίδα) σε συνδυασμό με μία διατροφή πλούσια σε φυτικές ίνες, κεφίρ και γιαούρτι συντελεί αναμφισβήτητα στο σκοπό αυτό. Συστήνεται, επίσης, αποφυγή τροφών πλούσιων σε λιπαρά και ζάχαρη, καθώς διαταράσσουν το μικροβίωμα, επιδρώντας αρνητικά στο μεταβολισμό και την ανοσορύθμιση. Πολλά υποσχόμενη μέθοδος που εφαρμόζεται ήδη σε πολλές χώρες είναι η μεταμόσχευση κοπράνων από υγιή δότη σε ασθενή λήπτη. Η χορήγηση γίνεται με ενδοσκόπηση από το ανώτερο ή το κατώτερο γαστρεντερικό ή συστηματικά με τη μορφή χαπιού. Βασικές ενδείξεις της βακτηριοθεραπείας κοπράνων είναι, ως επί το πλείστον, οι υποτροπιάζουσες λοιμώξεις από C.difficile ενώ η χρήση της συστήνεται και για άλλες ασθένειες που οφείλονται σε διαταραχή του μικροβιώματος. Κλείνοντας, δεν είναι λίγα τα περιστατικά στα οποία χορηγήθηκαν ως θεραπεία βακτηριοφάγοι ιοί σε συνδυασμό ή όχι με αντιβιοτικά, για την αποκατάσταση της εντερικής χλωρίδας και την καταπολέμηση λοιμώξεων από πολυανθεκτικά παθογόνα (P.aeruginosa, K.pneumoniae, A.baumanii). Μένει να καθοριστεί η απαιτούμενη δοσολογία και η οδός χορήγησης στην περίπτωση της θεραπείας με βακτηριοφάγους όπως και στη μεταμόσχευση κοπράνων, για  να έχουμε το βέλτιστο κλινικό αποτέλεσμα σε κάθε ασθενή ή ομάδα ασθενών. 

Συμπερασματικά, το μικροβίωμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο ως προγνωστικός βιοδείκτης για ασθένειες και σύνδρομα, όσο και ως θεραπεία με πολύ καλά ποσοστά ίασης. Χάρη στην ωφέλιμη δράση του στην ανοσορύθμιση, αναμένουμε εδραίωση της θεραπευτικής «οικομικροβιολογίας» στο μέλλον.

Βιβλιογραφία

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31707624/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36232548/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32082260/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36271581/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33816335/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33497712/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33178196/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27161352/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38259378/

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3063603/

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0963996923014060

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301008221002227

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214552424000026

https://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-85077151445&origin=inward&txGid=5ad7dc70c96d9a48ce8d5b8b379fc46a

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2949752322000024

https://www.nature.com/articles/s41392-022-00974-4

https://www.nature.com/articles/s41392-022-00974-4/figures/2