MICROBIOTA: COMPOSICIÓ, FUNCIONS I ON ES TROBA - BIOLOGIA - 2025

La microbiota normal dels éssers humans és el conjunt de microorganismes que habiten en el cos de manera estàndard, sense causar cap malaltia. Avui dia es considera que el terme flora bacteriana és inadequat.

Taxonòmicament, la microbiota està composta per organismes molt diversos, des de bacteris, arqueobacteris i eucariotes fins virus. Les comunitats microbianes varien de manera significativa en diferents zones corporals. És a dir, la composició de microbis a la boca no es correspon amb la que trobem en l'intestí.

Font: pixabay.com

Quan pensem en bacteris - i microorganismes en general- solem evocar sentiments pejoratius davant la presència d'aquests ens en el nostre organisme. Tot i que és cert que diversos bacteris causen malalties greus, generalitzar aquesta concepció no és correcte.

Els microorganismes en els nostres cossos són indispensables i estableixen relacions mutualistes i comensals amb el nostre organisme. La nostra microbiota impacta significativament en la nostra fisiologia - tant de manera directa com indirecta -, contribueix en un sens fi de funcions metabòliques, ens protegeixen contra patògens, educa el sistema immune, entre altres funcions.

Diferents factors afecten la composició de la microbiota humana. Entre els més destacats hi ha la dieta - tant en l'època d'infants com adulta -, la manera de naixement, ús d'antibiòtics, certes condicions mèdiques, el genotip de l'hoste, entre d'altres.

Actualment hi ha una sèrie de mètodes moleculars nous que permeten caracteritzar la microbiota mitjançant avançades i ràpides tècniques de seqüenciació. El més usat és el gen que codifica per l'ARN ribosomal 16S i es compara amb una base de base de dades.

Què és la microbiota?

La microbiota es defineix com l'acoblament de microorganismes presents en un ambient definit. En aquest cas, els microorganismes associats a el cos de l'ésser humà. El terme va ser proposat per Lederberg i McCray, els qui van fer èmfasi en les conseqüències i beneficis d'aquests ens biològics a la salut humana.

Hi ha un terme molt similar: el microbioma. En la literatura, microbioma i microbiota solen ser conceptes intercanviables. No obstant això, si volem ser precisos el microbioma és el catàleg de microbis, en conjunt amb els gens dels mateixos.

Un terme associat és "flora" bacteriana, microflora o flora intestinal. Tots dos van ser usats durant diverses dècades i van ser particularment rellevants en la literatura mèdica i científica.

No obstant això, aquest terme que data de 1900 és inadequat, ja que flora és un terme derivat de el llatí flor, associat a les plantes que habiten en una regió particular. I com no s'està fent referència a el conjunt de microplantas que habiten en el cos de l'ésser humà, el terme ha de ser abandonat i substituït per microbiota, o microbioma segons el cas.

Composició de la microbiota normal

nombre

La microbiota consisteix en múltiples microorganismes que habiten en el cos de cada persona. En termes numèrics ha entre 10 i 100 trilions (superant el nombre de cèl·lules de l'hoste) d'aquests organismes simbiòtics, els quals se situen principalment en el tracte gastrointestinal.

Factors que afecten la composició de la microbiota

La microbiota comença a formar-se des del naixement de l'infant, on el seu cos representa un ambient nou per a la colonització microbiana. Aquesta colonització és depenent de la manera de naixement - és a dir, part natural o cesària (aquesta última afecta significativament la microbiota).

A mesura que l'infant creix i es desenvolupa, la diversitat de la microbiota augmenta de manera lineal, depenent dels primers colonitzadors. Aquesta anirà canviant depenent d'una àmplia gamma de factors, com l'alimentació per llet materna, consum de certs aliments, desenvolupament de malalties, entre d'altres.

Les investigacions actuals apunten que la dieta és el factor més important que ajuda a determinar el tipus de microbiota que hi haurà a cada individu.

taxonomia

Taxonómicamente aquests microorganismes pertanyen als tres dominis de la vida: els eucariotes, els bacteris i els arqueobacteris.

La identitat d'aquests organismes és àmpliament variable entre individus, les regions corporals de l'individu i la zona geogràfica on aquest habiti. En el següent apartat descriurem més a fons la identitat taxonòmica de la microbiota típica de cada regió corporal.

Llavors, realment som humans?

Ara, a el conèixer l'enorme diversitat d'organismes que habiten el nostre cos hem de preguntar qui som i si realment podem considerar-nos un individu.

Una visió més adequada és considerar-nos un superorganisme o holobionte, ja que consistim en 90% de cèl·lules microbianes i 99% de gens provinents de microbis.

On es troba?

El nostre cos és un acoblament ric de microorganismes, on cada estructura proporciona un nínxol potencial per al desenvolupament d'aquests. Aquestes relacions mutualistes solen ser lloc específic, on cert conjunt de microorganismes forma colònies en regions de el cos puntuals. Les regions més importants són:

microbiota intestinal

Dins dels nínxols que proporciona el cos humà, no hi ha dubte que el millor estudiat - en termes de la seva microbiota - és el tracte gastrointestinal.

A l'intestí d'un individu adult es troben milers d'espècies, dominat pels phyla Bacteroidetes, Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria i verrucomicrobi.

Aquesta colonització varia al llarg de l'tracte digestiu. A l'intestí prim predominen les Lactobacillaceae, Erysiopelotrichaceae i Enterobacteriaceae, rics en els gèneres Bacteroides spp., Clostridium spp., Bifidobacterium spp

En el còlon dels habitants més comuns són Bacteroideceae, Prevotellaceae, Rikenellaceae, Lachnospiraceae i Ruminococcaceae.

Aquesta diferència en la família de bacteris al llarg de l'intestí reflecteixen les diferències fisiològiques que existeixen al llarg del mateix.

A l'intestí prim el creixement bacterià es troba limitat per la concentració d'oxigen, la presència de pèptids antimicrobians i els valors de pH, mentre que en el còlon la càrrega bacteriana és més elevada.

A més, hi ha una restricció bacteriana a l'intestí prim per evitar la competència pel que fa a l'absorció de nutrients entre els microorganismes i l'hoste.

En la femta dels principals detectats pertanyen a el domini bacteri, tot i que també hi ha representants de les arqueges (ordre Methanobacteriales) i dels eucariotes (ordre Saccharomycetales.)

microbiota oral

La cavitat oral i les extensions contigües representen regions d'allotjament adequades per a cert tipus de microorganismes, incloent la superfície dental, la superfície de la llengua i altres estructures queratinitzades i no queratinitzades.

Un component fonamental de la cavitat oral és la saliva. En un mil·lilitre d'aquest fluid podem trobar fins a 100 milions de cèl·lules bacterianes. D'aquestes s'han aconseguit identificar al voltant de 300 espècies, mentre que altres 360 no se'ls ha assignat una identitat taxonòmica concreta.

El phylum dominant la cavitat oral és el Firmicutes, seguit de Proteobacteria, Bacteroides, Actinobacteria, Spirochaetes i Fusobacteria.

Pel que fa a la diversitat d'arqueges, el gènere Methanobrevibacter ha estat aïllat en múltiples ocasions de la cavitat oral.

Els estudis revelen que la presència d'arqueobacteris està relacionat amb el desenvolupament de malalties periodontals. D'aquesta manera, el paper d'aquests organismes en l'establiment de relacions comensals amb els hostes encara no està clar.

El fong dominant en la cavitat oral pertany a l'gènere Candida. A l'igual que les espècies de arqueges, han estat relacionades amb el desenvolupament de múltiples malalties. Altres gèneres comuns en la cavitat són: Cladosporium, Aureobasidium, Saccharomycetales, Aspergillus i Fusarium.

Finalment, els virus més comuns de la boca són els herpesvirus. S'estima que el 90% de la població els posseeix.

microbiota urogenital

Tracte urogenital femení

Els microbis que habiten a l'interior de la vagina es troben en una fina i equilibrada associació de el tipus mutualista, protegint al seu hoste i intercanvi nutrients, a canvi d'un ambient anòxic apropiat per al seu creixement.

En les dones que es troben en edat reproductiva la vagina conté quantitats importants d'àcid làctic i altres substàncies antimicrobiales, els quals limiten el creixement de la microbiota. Aquest ambient és mantingut gràcies a la presència de bacteris productors d'àcid làctic, particularment Lactobacillus spp.

De fet, els bacteris pertanyents a aquest gènere han estat considerades des de 1892 com habitants indispensables per a la salut vaginal.

A més de Lactobacillus, la vagina es caracteritza per presentar microorganismes dels gèneres: Staphylococcus, Ureaplasma, Corynebacterium, Streptococcus, Peptostreptococcus, Gardnerella, Bacteroides, Mycoplasma, Enterococcus, Escherichia, Veillonella, Bifidobacterium i el fong Candida.

A mesura que la dona augmenta en edat i els nivells hormonals van fluctuant, la microbiota es veu modificada.

Tracte urogenital masculí

Comparat amb el tracte urogenital femení, la microbiota masculina ha estat poc estudiat i no es coneix amb tant detall.

Alguns dels gèneres que s'han reportat en el penis inclouen Staphylococus epidermidis, Corynebacterium spp., Lactobacillus spp., Entre d'altres.

Microbiota dels pulmons

Els pulmons han estat òrgans de gran interès per a l'estudi de la seva microbiota. No obstant això, hi ha estudis molt limitats sobre el tema - conjuminat a la dificultat pel que fa a la presa de les mostres. Malgrat que anteriorment es consideraven zones estèrils, avui dia aquesta visió ha estat modificada.

S'ha trobat la presència dels gèneres Streptococcus, i en algunes mostres Haemophilus, Rothia, Prevotella, Veillonella i Fusobacterium.

Microbiota de la pell

L'òrgan més gran dels éssers humans és la pell, la qual es troba coberta d'una gran diversitat de microorganismes i és colonitzada per aquests des del moment del naixement.

S'han identificat al voltant de 200 gèneres bacterians que són considerats residents de la pell. La majoria d'aquestes espècies pertanyen a tres phyla, a saber: Actinobacteria, Firmicutes i Proteobacteria.

La composició de la microbiota de la pell està estretament lligada a el tipus de pell, als hàbits ia la genètica de l'hoste, per la qual cosa és extremadament variable.

La majoria dels microbis s'alimenten de les secrecions de la pell, pel que estableixen relacions molt estretes.

funcions

Digestió i producció de vitamines

La microbiota compleix una sèrie de funcions en el cos humà, ressaltant el seu paper en la millora de la digestió.

Els bacteris que habiten a la fi de l'còlon estan relacionades amb l'escissió dels polisacàrids que no aconsegueixen ser metabolitzats eficaçment a l'intestí prim, la qual cosa incrementa l'absorció de nutrients.

També s'ha evidenciat que diferents bacteris són capaços de produir vitamines indispensables que seran absorbides per l'hoste. Exemple d'això és un dels organismes més ben coneguts pels científics: E. coli.

Competència i protecció contra patògens

La competència es defineix com una interacció antagònica que involucra a dues o més espècies que rivalitzen per l'obtenció d'un recurs en comú.

L'espectre de microorganismes innocus que alberguem en el nostre cos està en una constant competència amb els patògens i en la majoria dels casos aconsegueixen desplaçar-los - gràcies al que en ecologia es coneix com a principi d'exclusió competitiu.

Es creu que estableixen la primera línia de defensa contra la infecció d'aquests patògens potencials.

Com s'estudia la microbiota?

L'estudi de la microbiota es remunta als temps de Antonie van Leewenhoek, a principis de 1680. Aquest investigador va estudiar de manera comparativa dels diferents microorganismes que habitaven a la zona oral i en la femta, notant diferències significatives en ambdues zones.

Les diferències anaven més enllà de la regió corporal, ja que aquest investigador també va incloure en el seu disseny experimental comparacions entre individus sans i malalts. D'aquesta manera va aconseguir evidenciar la importància dels microorganismes en la salut humana.

Històricament, l'estudi de la microbiota implicava la inversió de temps i energia en la generació de múltiples cultius.

En l'actualitat, aquesta metodologia ha estat reemplaçada per un enfocament molecular que permet analitzar seqüències genètiques dels microorganismes (generalment el marcador molecular usat és el gen per l'ARN ribosomal 16S i 18S.)

Mitjançant l'anàlisi d'aquestes seqüències es poden assignar el taxó (eucariotes, bacteris o arqueges) a diferents nivells taxonòmics, fins que vam arribar a les espècies.

El terme metagenòmica es va usar originalment per a la caracterització de l'ADN total, i avui dia és usat de manera més precisa per fer referència a l'estudi dels marcadors genètics, com el gen de l'ADN ribosomal 16S.

Què passa quan ocorren desequilibris en la microbiota?

Encara que no es té un clar esquema i precís de tots els organismes que habiten en el cos humà, se sap que el canvi en abundància i composició dels mateixos afecta la salut, des de trastorns en la digestió fins desenvolupament de comportaments ansiosos.

Actualment es manegen tractaments enfocats al restabliment de la microbiota saludable a pacients que pateixen d'alguns desordres.

referències

1. Donaldson, GP, Lee, SM, & Mazmanian, SK (2016). Gut Biogeography of the bacterial microbiota. Nature reviews. Microbiology, 14 (1), 20-32.
2. Lloyd-Price, J., Abu-Ali, G., & Huttenhower, C. (2016). The healthy human Microbiome. Genome medicine, 8 (1), 51.
3. Marchesi, JR (Ed.). (2014). The human microbiota and Microbiome. CABI.
4. Marchesi, JR, & Ravel, J. (2015). The vocabulary of Microbiome research: a proposal. Microbiome, 3, 31.
5. Mimee, M., Citorik, RJ, & Lu, TK (2016). Microbiome Therapeutics - Advances and challenges. Advanced drug delivery reviews, 105 (Pt A), 44-54.
6. Mohajeri, MH, Brummer, R., Rastall, RA, Weersma, RK, Harmsen, H., Faas, M., & Eggersdorfer, M. (2018). El rol dels the Microbiome for human health: from basic science to clinical applications. European journal of nutrition, 57 (Suppl 1), 1-14.
7. Thursby, I., & Juge, N. (2017). Introduction to the human gut microbiota. The Biochemical journal, 474 (11), 1823-1836.
8. Ursell, LK, Metcalf, JL, Parfrey, LW, & Knight, R. (2012). Defining the human Microbiome. Nutrition reviews, 70 Suppl 1 (Suppl 1), S38-S44.