Rolul Microbiotei Normale ÎN Menținerea Homeostaziei Organismului Gazdă

Medicina

Rolul Microbiotei Normale ÎN Menținerea Homeostaziei Organismului Gazdă

Byadmin ianuarie 1, 2024

CUPRINS

Introducere……………………………………………………………………………………3

I. Caractere generale ale microbiotei…………………………………………………………4

Conceptul de microbiotă……………………………………………………………….4

Clasificare generală a microbiotei………………………………………………………………………..5

2.1 Microbiota alohtonă……………………………………………………………………………………….5

2.2 Microbiota comensală…………………………………………………………………………………….5

II. Colonizarea diferitelor situsuri cu microorganisme caracteristice microbiotei………..13

1. Microbiota tractului respirator……………………………………………………………………………..13

2. Microbiota tractului uro-genital……………………………………………………………………………15

3. Microbiota tractului gastrointestinal……………………………………………………………………..16

3.1 Originea microbiotei………………………………………………………………………………………16

3.2 Microorganismele care populează diferitele regiuni ale tractului gastrointestinal…..21

3.3 Tipuri de relații între microorganisme și organismul gazdă…………………………………35

3.4 Homeostazia organismului gazdă…………………………………………………………………….41

III. Rolul microbiotei comensale………………………………………………………………………………..44

Concluzii generale…………………………………………………………………………………………………….46

Bibliografie………………………………………………………………………………………………………………47

INTRODUCERE

Este cunoscut faptul că microbiota intestinală este esențială pentru dezvoltarea normala a tractului gastrointestinal, pentru homeostazia organismului gazdă și pentru protecția față de acțiunea microorganismelor patogene, mulți specialiști considerându-o ca pe un “extra-organ” al gazdei (O’Hara și colab., 2006). Din acest punct de vedere, microbiota este implicată in reacții metabolice (fermentarea fibrelor non-digerabile), biotransformarea conjugatelor formate de acidul biliar, sinteza unor vitamine (B12, K); de asemenea, are efect trofic asupra epiteliului intestinal, fiind implicată în dezvoltarea microvililor, are importanță majoră în maturarea răspunsului imunitar înnascut și adaptativ al gazdei.

Sistemul imunitar al gazdei “simte” constant mediul de la nivelul lumenului intestinal prin intermediul unor receptori si a diferitelor tipuri de celule anexe (celule M), un singur strat de celule epiteliale intestinale separând lumenul intestinal de lamina propria. La nivelul TGI exista, astfel, un echilibru al comunicării dintre microbiota și tractul digestiv, care permite diferențierea speciilor comensale de speciile bacterine patogene invadante (Geraldine și colab., 2008).

Scopul lucrării a fost reprezentat de evaluarea și redactarea unor noțiuni teoretice legate de compoziția normală a micorbiotei interstinale și relațiile pe care aceasta o stabilește cu gazda în vederea menținerii homeostaziei organismului.

CAPITOLUL I

CARACTERE GENERALE ALE MICROBIOTEI

1. Conceptul de microbiotă

Microorganismele reprezintă cea mai largă componentă a biodiversității în lumea noastră. De la naștere până la moarte corpul nostru este invadat de aceastea.

Tegumentul, suprafețele mucoaselor și tractul gastrointestinal al tuturor mamiferelor, inclusiv al oamenilor, sunt populate de microorganisme, însă acestea provin și din mediul extern. Totalitatea microorganismelor care populează tegumentele și mucoasele formează un ecosistem microbian complex. Acest ecosistem complex formează microbiota. Joshua Lederberg a introdus un nou termen, acela de “microbiom” care desemnează totalitatea microorganismelor, a elementelor genetice și a interacțiunii acestora în mediile naturale.

Bacteriile domină planeta noastră de cel puțin 2.5 milioane de ani. Ca o consecință, strămoșii noștri au fost nevoiți să se adapteze la o biosferă populată de microorganisme. Cu toate acestea, există informații destul de minimale despre modul în care co-evoluția cu microbiota au dat formă genomului, microbiomului, precum și fiziologiei noastre. De exemplu, genomul uman codifică 223 de proteine cu omologie și la bacterii dar nu și pentru alte proteine eukariote, însemnând faptul că au fost dobândite prin transferul orizontal al genelor bacteriene. Genurile de microorganisme prezente în tractul gastrointestinal sunt caracterizate de o diversitate largă, densitate foarte mare a populației de celule și de formarea unor legături complexe între ele (Mackie, Sghi și Gaskins, 1999).

Densitatea celulelor bacteriene localizate la nivelul tractului gastrointestinal este diferită astfel încât la nivelul colonului se află o cantitate mare de bacterii, care scade la nivelul jejunului și ileonului iar cea mai redusă colonie de bacterii se regăsește în stomac și duoden (Montaldo si colab.,2009). Deși cele mai multe bacterii sunt prezente în tractul gastrointestinal ele pot să colonizeze si alte zone precum: segmentul superior al tractului respirator, tegumentul și tractul genital.

2. Clasificarea generală a microbiotei

2.1 Microbiota alohtonă

Acest tip de microbiotă este formată din microorganisme care provin din mediul extern (”allos” –altul și ”chton” – pământ). Ele sunt acele organisme care pot fi întâlnite în habitate naturale sol, aer, alimente sau situsuri din organismul altor animale (Lazăr, 2007).

2.2 Microbiota comensală

Termenul “comensal” derivă din latină medievală “commensalis”, însemnând “la aceeași masă” de la “com” – împreună și “mensa”- masa (Hooper, 2001). Microbiota comensală se referă la relația dintre specii fără a se influența reciproc. Microorganismele se hrănesc și trăiesc pe baza relației acestora cu gazda, dar nu pe seama acelor țesuturi vii ale gazdei (Lazăr, 2007). Implicațiile acestor microorganisme s-au dovedit a nu avea nici un efect negativ asupra fitnes-ului gazdei (Xu și Gordon, 2003).

Acest tip de microbiotă se referă la faptul că microorganismele colonizează tegumentul, mucoasele și în special tractul gastrointestinal. Microbiota umană este alcătuită din bacterii, grupul Archaea și fungi. Organismele cele mai întâlnite în această microbiotă sunt reprezentate de bacterii. Deși microorganismele tind să provoace boli, majoritatea lor sunt inofensive (Smith, 2007). Din punct de vedere numeric, corpul uman este colonizat de un număr imens de bacterii. Microbiota comesala are o complexitate spațială și temporală care depinde de individ, regiunea geografică, starea de sănătate a individului, dietă și tipul de gazdă. Chiar și în cadrul aceluiași individ, compoziția microbiotei poate să varieze în funcție de nivelul de stres, dietă, schimbările hormonale, administrarea de medicamente și alți factori care pot afecta gazda (McFarland, 2000).

Corpul adultului uman conține 1014 celule, din care doar 10% sunt celule ale organismul uman iar 90% reprezintă celule microbiene, inclusiv comensale tipice gazdei și cele alohtone care provin din mediul extern și deobicei sunt patogene (Goralska, 2014). Tipurile predominante de specii bacteriene diferă de situsurile corpului pe care le ocupa. Aceste zone pot fi: tegumentul, cavitatea bucală, tractul respirator, tractul gastrointestinal sau tractul uro-genital.

Tegumentul nu constituie o nișă ecologică pentru creșterea microorganismelor, însă regiunile inghinală, axilară, interdigitală oferă condiții bune de dezvoltare a microorganismelor, fiind asociate glandelor tegumentare. Glandele sudoripare sunt în general lipsite de microorganisme, dar dacă traseul este obstruat, se creează condiții pentru multiplicarea lor. Glandele apocrine sunt glande modificate care se activează la pubertate, fiind colonizate cu microorganisme. Foliculii piloși sunt colonizați cu numeroase specii bacteriene, frecvențe fiind speciile: Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus, Corynebacterium acnes. Secrețiile glandelor sebacee și sudoripare conțin substanțe nutritive favorabile creșterii bacteriilor: uree, lipide, acid lactic, aminoacizi, săruri, vitamine și glucide. Ca în orice habitat există o microbiotă rezidentă compusă din bacterii care supraviețuiesc și se multiplică și o microbiotă tranzitorie, care dispare în timp. Predominante sunt bacteriile Gram pozitive, pentru că cele Gram negative nu pot competiționa pentru substanțele nutritive. Astfel dacă bacteriile Gram pozitive sunt eliminate prin tratament, se creează condiții pentru colonizarea celor Gram negative. De asemenea tegumentul nou-născutului este acoperit de o peliculă de vernix caseosa (substanța alb-cenusie, de consistentă groasă, care acoperă pielea nou-născutului) dar colonizarea începe în timpul expulziei. Dacă inițial pH-ul tegumentar este neutru, devine acid după prima spălare, dar nou-născutul rămâne în continuare foarte sensibil la colonizarea cu microorganisme pentru că lipsește microbiota comensala, cu rol protector împotriva microorganismelor patogene (Staphylococcus aureus, Candida albicans), ceea ce impune măsuri de igienă sporită (Lazăr, 2007).

Cavitatea bucală este populată de bacterii anaerobe (McFarland, 2000). Aproximativ 700 de specii ocupa cavitatea bucală. Genul Streptococcus din filumul Firmicutes este numeric predominant. Diferitele comunități de bacterii populează anumite suprafețe precum dinții, limba și obrajii, generând biofilme (Leș Dethlefsen și colab., 2006).

Tractul respirator superior (nazofaringe, orofaringe) este colonizat cu numeroase specii aparținând genurilor: Staphylococcus (S. aureus), Streptococcus (inclusiv S. pneumoniae), Branhamella (Moraxella, de ex. M. catharralis), Neisseria, Haemophilus, Lactobacillus, Corynebacterium, Candida (Lazăr, 2007).

La nivelul stomacului se găsește un număr scăzut de bacterii. Unul din factorii principali de limitare a colonizării stomacului este pH-ul acid care distruge majoritatea bacteriilor. Organismele care supraviețuiesc sunt specii precum Streptococcus sanguinis, Streptococcus salivarius, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus salivarius, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus gasseri, Staphylococcus aureus, Neisseria sp., Bacteroides sp., Micrococcus sp., Bifidobacterium sp., Peptostreptococcus sp.

La nivelul intestinului subțire au fost detectate bacteriile facultative anaerobe cum ar fi Streptococcus sp., Lactobacillus sp. și Enterococcus sp. Pe de altă parte se mai pot găsi și Bacteroides sp., Bifidobacterium sp., Staphylococcus sp., Veillonella sp., Fusobacterium nucleatum, Clostridium sp. S-a admis că intestinul gros este cea mai colonizată zona, speciile colonizatoare aparținând genurilor Escherichia, Lactobacillus sp., Bacteroides sp. (Wilson, 2008).

La nivelul tractului uro-genital la femeie, uretra este sterilă, în timp ce la bărbat treimea inferioară a acesteia este contaminată cu specii ale genurilor Staphylococcus, Lactobacillus, Streptococcus, aceștia fiind prezenți și în vagin (Lazăr, 2007). În această zonă se mai găsesc și levurile precum Torulopsis și Candida. Pe de altă parte, creierul, sistemul circulator și plămânii sunt zone ale corpului care rămân sterile (Oliver, 2003) (figura1).

Fig. 1. Popularea cu specii microbiene a diferitelor situsuri ale tractului gastro-duodenal (adaptare dupa Jiang Long, 2003)

Schimbările asociate stadiului de dezvoltare uman se observă în funcție de numărul și biodiversitatea microbiotei respective, în special la nivelul intestinului. Diversitatea bacteriilor crește odată cu vârsta, aproximativ de la trei ani. La adulți s-a înregistrat un număr mare de specii de bacterii. În principiu alterarea microbiotei e cauzată de dietă și zona de proven).

La nivelul stomacului se găsește un număr scăzut de bacterii. Unul din factorii principali de limitare a colonizării stomacului este pH-ul acid care distruge majoritatea bacteriilor. Organismele care supraviețuiesc sunt specii precum Streptococcus sanguinis, Streptococcus salivarius, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus salivarius, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus gasseri, Staphylococcus aureus, Neisseria sp., Bacteroides sp., Micrococcus sp., Bifidobacterium sp., Peptostreptococcus sp.

La nivelul intestinului subțire au fost detectate bacteriile facultative anaerobe cum ar fi Streptococcus sp., Lactobacillus sp. și Enterococcus sp. Pe de altă parte se mai pot găsi și Bacteroides sp., Bifidobacterium sp., Staphylococcus sp., Veillonella sp., Fusobacterium nucleatum, Clostridium sp. S-a admis că intestinul gros este cea mai colonizată zona, speciile colonizatoare aparținând genurilor Escherichia, Lactobacillus sp., Bacteroides sp. (Wilson, 2008).

La nivelul tractului uro-genital la femeie, uretra este sterilă, în timp ce la bărbat treimea inferioară a acesteia este contaminată cu specii ale genurilor Staphylococcus, Lactobacillus, Streptococcus, aceștia fiind prezenți și în vagin (Lazăr, 2007). În această zonă se mai găsesc și levurile precum Torulopsis și Candida. Pe de altă parte, creierul, sistemul circulator și plămânii sunt zone ale corpului care rămân sterile (Oliver, 2003) (figura1).

Fig. 1. Popularea cu specii microbiene a diferitelor situsuri ale tractului gastro-duodenal (adaptare dupa Jiang Long, 2003)

Schimbările asociate stadiului de dezvoltare uman se observă în funcție de numărul și biodiversitatea microbiotei respective, în special la nivelul intestinului. Diversitatea bacteriilor crește odată cu vârsta, aproximativ de la trei ani. La adulți s-a înregistrat un număr mare de specii de bacterii. În principiu alterarea microbiotei e cauzată de dietă și zona de proveniență a oamenilor (Goralska, 2014).

Există anumiți factori principali care pot perturba funcționarea normală a microbiotei comensale iar printre aceștia se enumeră vârsta persoanei respective, regiunea geografică, dieta, nivelul de stres și antibioticele.

Începând de la o vârstă fragedă (< 2 ani) compoziția microbiotei intestinale se stabilizează. Dieta bebelușilor este influențată de hrană care le este administrată (lapte matern sau laptele praf). Bebelușii sunt în mod normal colonizați de specii ale genului Lactobacillus. La vârsta de aproape 65 de ani, numărul genului Bacteroides crește semnificativ iar diversitatea acestuia depinde de regimul alimentar. La femeile gravide crește numărul speciilor aparținând genurilor: Propionibacteria și Actinobacteria (Goralska, 2014). Femeile care sunt la postmenopauză au un număr ridicat de levuri, specii aparținând genurilor: Lactobacillus și Clostridium în comparație cu cele care sunt la premenopauză (McFarland, 2000).

Un alt factor care influențează microbiota sunt diferențele care depind de zonă geografică. Benno și colaboratorii (1989) au comparat compoziția microbiotei din materiile fecale ale japonezilor de vârstă înaintată care trăiesc în zonele rurale și în zonele urbane. Japonezii care locuiesc în zonele urbane au o cantitate mai mică de Bifidobacterium adolescentis, însă au o cantitate mai mare de Bacillus sp. și Clostridium sp. decât japonezii care trăiesc în zonele rurale (tabel 1).

Tabel 1. Microbiota intestinală a japonezilor cu vârstă inaintată din zona urbană si rurală (adaptare dupa Benno și colab., 1989).

Englezii care locuiesc în Londra de vest au o dietă mixtă și prezintă o cantitate mai mare de specii aparținând genurilor: Bifidobacterium, Bacteroides și o cantitate mică de Enterococcus, Lactobacillus și levuri decât populația de ugandezi (tabel 2). Compoziția microbiotei comensale este complicată și diversă ținând cont de dietă, gradul de dezvoltare al tehnologiei și nivelul de civilizație (McFarland, 2000).

Tabel 2. Diferențele microbiotei intestinale dintre populațiile de englezi si ugandezi care locuiesc în Londra (adaptare dupa Salminen, 1995 ).

Studiile realizate pe nou-născuți arată că dieta influențează compoziția microbiotei. Bebelușii hrăniți cu lapte matern găzduiesc specii ale genului de Bifidobacterium. Pe de altă parte, nou-născuții care sunt hrăniți cu lapte praf sunt colonizați de următoarele genuri de bacterii: Enterobacterium, Bacteroides și Clostridium. Rubaltelli et. al. 1998 au studiat efectul unei formule de lapte praf. Rezultatele studiului au fost acelea ca: bebelușii hrăniți cu lapte matern sunt populați de un număr mai mare de specii ale genului Bifidobacterium (48%) decât cei hrăniți cu lapte praf (15%).

O altă influență majoră asupra funcționării normale a microbiotei este stresul. Bochkov și colaboratorii (1998) au studiat probele de materii fecale ale cosmonauților în timpul antrenamentelor și zborului spațial. Au ajuns la concluzia că stresul are un efect negativ asupra colonizării cu microorganisme.

Un alt factor este reprezentat de efectul antibioticelor asupra microbiotei intestinale. Antibioticele sunt adesea utilizate pentru a trata o boală specifică fără a lua în considerare modul cum un antibiotic influențează microbiota (McFarland, 2000). Administrarea cu antibiotice poate afecta nu doar patogenul dar și microorganismele care aparțin microbiotei comensale (Jernberg și colab., 2010)

Administrarea antibioticelor pe termen scurt are ca efect rezistenta populațiilor de bacterii de la nivelul intestinului (Jakobsson și colab., 2010; Jernberg et al., 2007; Lofmark et al., 2006).

Echilibrul dintre gazdă și microorganisme este important iar dacă acesta este perturbat poate să ducă la apariția disbiozelor (figura 2) (Cochetiere și colab.,2005; Sjolund și colab., 2003).

Fig. 2. Impactul administrarii cu antibiotice asupra bacteriilor prezente la nivelul colonului. Densitatea de bacterii rezintente la antibiotice crește (mov). Rezistența la antibiotice poate fi cauzată de apariția mutațiilor (sageată alba) ( adaptare dupa Cochetiere, 2005).

Efectele negative ale antibioticelor asupra gazdei sunt: absorbția vitaminelor, tulburări ale metabolismului, alterarea sensibilității la infecții (Levy, 2000) și creșterea excesivă a levurilor și/sau a bacteriei Clostridium difficile (Edlund și Nord, 1993; Sullivan și colab., 2001).

Toți acești factori menționați, indică faptul că microbiota comensală este un ecosistem dinamic fiind reprezentată de microorganisme larg răspândite.

Majoritatea microorganismelor comensale sunt obligat anaerobe și sunt destul de greu cultivabile. Microbiota intestinală este compusă din bacterii, fungi și virusuri, însă există multe din acestea care nu pot fi cultivate. Astfel, prin tehnica PCR au fost puse în evidență microorganismele care sunt greu cultivabile (McFarland, 200).

CAPITOLUL II.

COLONIZAREA DIFERITELOR SITUSURI CU MICROORGANISME CARACTERISTICE MICROBIOTEI

1. Microbiota tractului respirator

Tractul respirator uman reprezintă principala cale de pătrundere a microorganismelor. Acestea sunt sub forma unor particule prezente în aer precum virusuri, bacterii sau fungi (Nguyen și colab., 2015).

Căile respiratorii au un epiteliu cu o suprafață de aproximativ 70 mp. Volumului de aer inspirat variază între 10.000 – 20.000 l, aer care este mai mult sau mai puțin invadat de microorganisme. Tractul respirator este format din tractul superior și cel inferior.

Tractul respirator superior (nasofaringe, orofaringe) este populat de microorganismele: Streptococcus pyogenes, Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Mycoplasma orale, Corynebacterium diphtheriae, Branhamella (Moraxella) catharralis, Haemophilus influenzae, Lactobacillus sp., Candida sp., Neisseria sp. Secrețiile mucoase locale produse de glande acinoase submucoase sunt colonizate de microorganisme, pătrunse odată cu aerul inspirat. Acestea sunt oprite la nivelul epiteliului nazal din cauza secreției nazale și perilor care acoperă cavitățile nazale inferioare (Lazăr, 2007) ( figura 3).

Fig. 3. Tract respirator superior si microorganismele care îl populează (original).

În cele mai multe situații, microorganismele trec de barieră, străbat laringele și ajung la nivelul traheei. Aici sunt oprite de secrețiile mucoasei care se deplasează ascendent datorită cililor celulelor epiteliale, spre orofaringe, fiind apoi fagocitate (Lazăr, 2007).

La nivelul tractului respirator inferior, în arborele traheobronsic, pătrund un număr scăzut de microorganisme, sub formă de picături iar bacteriile sunt fagocitate de macrofagele alveolare și pulmonare. De obicei, plămânul este un organ steril însă există microorganisme care rezistă la digestia intracelulară, spre exemplu, Mycobacterium tuberculosis și Streptococcus pneumoniae ( bacterii patogene) (figura 4).

La punctele de bifurcare ale arborelui traheobronsic, se află foliculii limfoizi solitari, ca și limfocitele intraepiteliale, componente ale sistemului BALT (Bronchus associated limphoid tissue) de apărare a mucoasei respiratorii. Declanșarea reflexului de tuse și eliminarea secreției cu microorganisme se datorează acumulării de mucus în căile aeriene, precum și iritarea chimică sau mecanică a acestora (Lazăr, 2007).

Fig. 4. Microorganismele care rezistă la digestia intracelulara (original).

2. Microbiota tractului uro-genital

La femei uretra este sterilă, iar spre deosebire la bărbați treimea inferioară este colonizată cu specii ale genurilor Streptococcus, Staphylococcus, Lactobacillus care sunt prezenți și în vagin (Lazăr, 2007).

Această zonă e populată de bacterii ale genului Lactobacillus. Au capacitatea de a produce acid lactic pentru a menține un mediu acid fiind neprielnic pentru bacteriile patogene. Lactobacillus produce peroxid de hidrogen (H2O2), bacteriocine, substanțe antifungice, antivirale, antibacteriene.

În 1892, Profesorul Albert Doderlein (1860 – 1941) a publicat o lucrare în care precizează că organismele cultivate pot să inhibe dezvoltarea patogenilor în vitro și în vivo. În 1928, Stanley Thomas a identificat bacilii Doderlein numiți apoi Lactobacillus acidophilus.

Lactobacillus face parte din cadrul complexului de bacterii homolactice. Puține specii ale genului Lactobacillus sunt predominante iar restul de specii sunt în proporții foarte scăzute (Lamont și colab., 2011) ( tabel 4).

Tabel 4. Specii care se gasesc în diferite cantitați din cadrul complexului Lactobacillus (adaptare dupa Lamont și colab, 2011).

3. Microbiota tractului gastrointestinal

Tractul gastrointestinal este populat de un număr foarte mare de microorganisme, cel mai intens colonizat fiind intestinul. Microorganismele joacă un rol major la nivelul corpului uman. Achiziția cu microorganisme începe de la naștere. Distribuția microbiotei este inegală, cea mai mare cantitate de microorganisme fiind prezentă la nivelul colonului. Colonizarea bacteriană devine din ce în ce mai complexă cu înaintarea în vârstă.

Microorganismele sunt implicate în multe activități importante incluzând, digestia, menținerea greutății, reglarea răspunsului imun și chiar în producerea de neurotransmițători care afectează comportamentul. Microbiota intestinală are un rol esențial pentru dezvoltarea intestinală, menținerea homeostaziei, protecție împotriva bacteriilor patogene și sunt implicate în reacțiile metabolice (Montalto și colab, 2009). Microorganismele au efecte benefice și negative asupra gazdei (Canny și McCormick, 2008).

3.1 Originea microbiotei intestinale

Procesul de colonizare a microorganismelor depinde de relația gazda-microorganisme. Fetusul este în mod normal steril. În timpul procesului de naștere și după acesta, bebelușii sunt expuși la microorganisme care provin de la mamă și din mediul înconjurător. Tipul de naștere are un rol important asupra dezvoltării microbiotei intestinale (Mackie și colab, 1999). Prin cezariană, nou născuții sunt mult mai puțin expuși la microbiota mamei iar expunerea propriu zisă se realizează prin contactul cu bacteriile provenite din mediul extern (figura 5).

Nou născuții sunt în continuare expuși la microorganisme. Acest proces începe odată cu administrarea de hrană provenită de la mama. În general nou-născuții sunt colonizați de bacterii ale genurilor de Escherichia și Streptococcus.

Fig. 5. Comparație între etapele colonizării tractului digestiv al nou-născutului în nasterea naturală versus nasterea prin cezariană (adaptare dupa Richardson, 2003).

Copilul hrănit cu lapte matern are o microbiotă intestinală în care predomină în cantități mari specii aparținând genurilor: Bifidobaterium și Lactobacillus. Tipul acesta de hrană are anumite avantaje. Hrănirea nou-născuților cu laptele matern este asociat cu scăderea riscului de enterocolita ulcero-necrotică. Tractul intestinal al bebelușilor hrăniți cu lapte praf este populat de specii aparținând genurilor Escherichia, Enterococcus și Bacteroides. Clostridium sp. a fost găsit în cantități foarte mici la copii hrăniți cu lapte matern în comparație cu cei hrăniți cu lapte praf (Cochetiere și colab., 2007) (figura 6).

Fig.6. Bacterii prezente la copii hraniți cu lapte matern si copii hraniți cu lapte praf (original).

Bifidobacterium împreună cu Lactobacillus sunt printre bacteriile cele mai importante care intervin în reglarea sistemului imunitar, produc vitamine, acid lactic, acid formic și bacteriocine.

Genul Bifidobacterium a fost descris prima dată de Henry Tissier în anul 1899, fiind predominant în prima lună a vieții la bebelușii hrăniți cu lapte matern. Această bacterie joacă un rol important în ontogenia sistemului imunitar asociat cu mucoasa intestinală. Răspunsul imun al limfocitelor T depind de semnalele microbiene transmise către celulele dendritice, de citokine, antigeni și de CD1 și CD2. Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium pseudocatenulatum activează CD pentru a produce IL-10 și a permite expansiunea celulelor T2 ajutătoare (TH2) și declanșarea răspunsului imun. Celulele T2 ajutătoare produc IL-4 apoi are loc activarea IgE. Mastocitele au ca rezultat degranularea în momentul când apare răspunsul imun. Când acest proces este prezent în mucoasa intestinală, crește riscul de apariție a dermatitei atopice (Cochetiere și colab., 2007) (figura 7)

Fig. 7. Ontogenia sistemului imunitar asociat cu mucoasa intestinală. (original).

Prin analize genetice s-au descoperit trăsături importante care le au speciile genului Lactobacillus (bacterii lactice care sunt importante pentru menținerea normală a funcționării acestor microorganisme). Aceste trăsături sunt: factorii de aderare, producerea de bacteriocine, hidroliza sarurilor biliare și factorii de toleranță la acid (Cochetiere, 2007)

Lactobacillus este o bacterie homofermentativă care fermentează glucoza la acid lactic. În mod normal, monozaharidele (glucoză, galactoza) care sunt rezultatul scindării lactozei (dizaharid), sunt absorbite în intestinul subțire. În cazul unei intoleranțe la lactoză, moleculă de lactoză nu este scindată și trece în intestinul gros unde are loc procesul de fermentație cu ajutorul microorganismelor (figura 8). Acest lucru se întâmpla deoarece anumite persoane au un deficit enzimatic de lactaza.

Bacteriile probiotice incluzând Lactobacillus acidophilus pot forma o barieră de apărare a organismului.

Fig. 8. Glucoza si galactoza care sunt absorbite in mod normal in intestinul subțire iar lactoza ramane nescindată și e absorbită în intestinul gros în cazul intoleranței la lactoză (original).

Principalele avantaje pe care le au probioticele sunt prezentate în figura de mai jos:

Fig. 9. Principalele avantajele ale probioticelor (original).

Genul bacteriilor de Escherichia și Streptococcus sunt primele bacteriile izolate din tractul gastrointestinal imediat după naștere. Prezența de acid lactic este variabilă. Genul Lactobacillus este prezent la nivelul tractului intestinal. Acele specii bacteriene sunt: Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus salivarius și Lactobacillus fermentum și de asemenea sunt prezente la adulți dar și la bebelușii mai mari de o lună. Speciile genului Bifidobacterium sunt prezente în cantități ridicate în materiile fecale ale nou născuților, bebelușilor (mai mari de o lună) și adulților (Mackie și colab, 1999) (tabel 5).

Tabel 5. Bacteriile comune prelevate din materiile fecale ale nou nascuților (< 1 saptamana), bebelușii mai mari de o luna și la adulți (Mackie si colab., 1999).

3.2 Microorganismele care populează diferitele regiuni ale tractului gastrointestinal

Regiunile tractului gastrointestinal sunt colonizate cu microorganisme fiecare având o distribuție diferită. Cea mai scăzută densitate există la nivelul stomacului și cea mai ridicată densitate se află la nivelul colonului ( Montaldo și colab., 2009).

Regiunea esofagului are o temperatură de 37oC iar pH-ul stratului mucoasei este de aproximativ 6.8. Stomacul are un pH acid de aproximativ 1.4, valoarea acestuia fiind influențată de mulți factori, incluzând vârsta și dietă. În timpul alimentației are un pH de aproximativ 1.0 – 5.0.

Unul din factorii care limitează colonizarea cu microorganisme de la nivelul intestinului subțire sunt concentrațiile ridicate de săruri biliare și de enzime proteolitice. Creșterea valorii pH este influențată de fluidele alcaline. Sucul intestinal are un pH = 7.6, sucul pancreatic 7.1- 8.2 și bila are un pH de aproximativ 7.6- 8.6. La nivelul intestinului

subțire, valoarea pH crește și variază între 5.7- 6.4 în duoden, 5.9- 6.8 în jejun iar între 7.3 -7.7 în ileon. Mucoasa de asemenea secretă ioni bicarbonat care cresc pH-ul.

Tabel 6. Valorile pH-ului in diferitele regiuni ale tractului gastrointestinal (pH 7 – neutru) (original)

La nivelul cecumului, pH-ul este aproximativ 5.7. În colonul ascendent pH-ul rămâne scăzut 5.6, în colonul transvers este 5.7, însă crește la nivelul colonului descendent și cel sigmoid fiind 6.6 în timpul absorbției acizilor grași și secreției de bicarbonat (tabel 6). Nutrienții sunt accesibili pentru microorganismele care colonizează colonul incluzând cei care provin din organismul gazdă și din dietă individului (Wilson, 2008) (tabel 7).

Tabel 7. Nutrienti prezenti in colon si sursa lor de provenienta (adaptare dupa Wilson, 2008)

Microorganismele care sunt izolate cel mai frecvent din tractul gastrointestinal aparțin mai multor genuri de bacterii (tabel 8). Speciile bacteriene cele mai răspândite fac parte din diviziunile Firmicutes (G+) (exemplu: Bifidobacterium bifidum) și Gracillicutes (G-) (exemplu: Echerichia coli) ale domeniului Bacteria.

Tabel 8. Principalele bacterii prezente la nivelul tractului gastrointestinal (original).

Lumenul esofagului diferă de celelalte regiuni ale tractului gastrointestinal. Pereții esofagului și mucosa acestuia sunt singurele zone care sunt colonizate cu microorganisme. Microorganismele care populează esofagul sunt următoarele: Streptococcus mitis, Streptococcus thermophilus, Streptococcus parasanguinis, Actinomyces odontolyticus, Prevotella pallens, Veilonella atypica, Veilonella dispar, Lactobacillus sp., Bifidobacterium bifidum. Speciile genului Streptococcus sunt cele mai frecvente (figura 10).

Fig. 10. Principalele bacterii care colonizează esofagul.

Streptococcus, Actinomyces, Prevotella si Veilonella se gasesc in cantitatile cele mai mari (adaptare dupa Wilson, 2008) .

La nivelul stomacului cantitatea de microorganisme este scăzută. Stomacul are un pH scăzut însă microorganismele care supraviețuiesc sunt bacteriile care fac parte din genul Streptococcus și Lactobacillus (figura 11). Ph-ul variază de la un individ la altul și poate să difere în momentul consumului de alimente. Un om sănătos are un pH gastric mai mic de 4. După consumul de lichide și alimente, pH-ul crește ceea ce facilitează creșterea cantității de bacterii.

Alte genuri de bacterii care colonizează stomacul sunt: Streptococcus sanguinis Streptococcus salivarius, Lactobacillus salivarium, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus gasseri, Staphylococcus aureus, Neisseria sp., Haemophilus sp., Bacteroides sp., Veilonella sp. (Wilson, 2008).

Fig. 11. Microorganisme care colonizează lumenul gastric (original).

Helicobacter pylori este o bacterie gram negativă și are anumite caracteristici (figura 12). Aceasta prezintă lipopolizaharide care se atașează de celulele organismului gazdă. Sintetizează proteaza care hidrolizează mucoasa gastrică și modifică valoarea pH-ului. Bacteria supraviețuiește într-o atmosferă cu o cantitate redusă de oxigen (5-10%), dioxid de carbon de 5-12% și hidrogen de 5-10%. Principalul habitat al acestei bacterii este mucoasa gastrică. Helicobacter pylori pătrunde în stratul de mucus cu ajutorul flagelilor având abilitatea de a se mișca într-o manieră helicală. Odată ce a pătruns în mucoasa gastrică, creează un mediu cu un pH neutru (organismul nu este acidofil) și utilizează urează pentru a produce amoniac și dioxid de carbon. Zona cea mai prielnică de colonizare cu Helicobacter pylori este regiunea pilorică (antrumul- partea care conectează stomacul de duoden). Această colonizare se datorează faptului că regiuniea pilorica are un pH relativ ridicat (Wilson, 2008).

Fig. 12. Caracteristicile bacteriei Helicobacter pylori (G-) (adaptare dupa Peterson, 2012).

Lumenul și mucoasa regiunii superioare al intestinului subțire (duoden și jejun) sunt populate de puține microorganisme. Cauzele principale sunt următoarele: pH e relativ scăzut, peristaltism ridicat, prezența chimul și secrețiilor intestinale, compușii antimicrobieni sunt prezenți (bilă, enzime proteolitice, peptide antimicrobiene, proteine etc.). Complexitatea microbiotei intestinale crește de-a lungul intestinului subțire.

Duodenul este colonizat cu următoarele microorganisme: Streptococcus sp., Lactobacillus sp., Enterococcus sp. De asemenea, genuri ale bacteriilor precum: Bacteroides sp., Veillonella sp., Bifidobacterium sp., Staphylococcus sp. sunt prezente în cantități mici. Acestea sunt acid-tolerante (pH~5.8) (Wilson, 2008) (figura 13).

Fig. 13. Bacterii care colonizează duodenul din regiunea intestinului subțire (adaptare dupa Wilson, 2008) .

Jejunul are un pH de aproximativ 6.0 și este populat de microorganismele care sunt prezente și la nivelul duodenului. Microorganismele care populează lumenul fac parte din următoarele genuri de bacterii: Streptococcus sp., Lactobacillus sp., Fusobacterium nucleatum, Neisseria sp., Actinomyces sp., Veillonella sp. (figura 14). Bacteriile care se găsesc la nivelul mucoasei sunt similare cu cele de la nivelul lumenului, însă streptococii viridans domină această regiune (Wilson, 2008).

Fig. 14. Bacteriile care colonizează lumenul jejunului. Cantitațile cele mai mari de microorganisme sunt reprezentate de specii aparțiâand genurilor Streptococcus si Lactobacillus (original).

În regiunea ileonului, condițiile sunt favorabile pentru popularea cu microorganisme. Aceste condiții se datorează faptului că peristaltismul este scăzut, pH-ul e ușor alcalin de 7.3, conținutul acizilor biliari este redus deoarece majoritatea sunt absorbiți în jejun, sucul intestinal diluează efectele antimicrobiene ale enzimelor pancreatice și a bilei (figura 15).

Fig. 15. Condiții favorabile pentru colonizarea cu microorganisme la nivelul ileonului (original).

Microbiota ileonului este asemănătoare cu cea a jejunului. Lumenul este colonizat în special cu speciile aparținând genurilor Streptococcus, Enterococcus și coliforme decât de speciile genurilor: Veillonella, Clostridium, Bacteroides (bacterii obligat anaerobe) (figura 16).

Microorganismele care populează mucoasa ileonului aparțin următoarelor specii ale genurilor: Bacteroides sp., Collinsella aerofaciens, Clostridium sp., Bifidobacterium sp., Peptostreptococcus sp., Propionibacterium sp. (Wilson, 2008) (tabel 9).

Fig. 16. Bacteriile care colonizează lumenul ileonului (original).

Tabel 9. Bacteriile obligat anaerobe prezente la nivelul mucoasei ileonului (original).

Dieta gazdei influențează compoziția de bacterii de la nivelul ileonului. Un aport ridicat de proteine determină creșterea cantității de specii bacteriene aparținând genurilor de Streptococcus și Enterococcus. O dietă bogată în grăsimi facilitează colonizarea speciilor de bacterii aparținând genurilor Bacteroides și Clostridium (Wilson, 2008) (figura 17).

Fig. 17. Dieta gazdei influențează cresterea frecvenței de bacterii facultativ anaerobe în cazul dietei bogate în proteine iar o dieta bogată în grasimi determină cresterea frecvenței de bacterii obligat anaerobe (original).

Cecumul diferă de celelalte segmente ale intestinului gros prin faptul că are un pH acid (5.6), conținutul e lichid, fermentare rapidă, cantitate ridicată de acizi grași și producerea de H2 și CO2 (acești factori se întâlnesc și la nivelul colonul ascendent) (figura 18).

Lumenul este populat de bacteriile facultativ anaerobe aparținând genurilor de Escherichia coli, Lactobacillus sp., Bacteroides sp. (prezent și la nivelul mucoasei) și specii ale genului Clostridium (tabel 10).

Fig. 18. Factorii importanți pentru atmosfera intestinului gros (cecum, colon ascendent) (original).

Tabel 10. Bacterii care populează lumenul cecumului (intestin gros) (original).

Colonul uman este colonizat de multe specii de bacterii. Cele mai multe studii s-au efectuat prin prelevarea de materii fecale. Habitatul important pentru popularea microorganismelor este suprafața mucoasei. Microorganismele sunt atașate direct la celulele epiteliale, poziționate între acestea, localizate în interiorul mucoasei sau atașate de suprafața lumenului mucoasei.

Cele mai frecvente bacterii izolate din materii fecale sunt: Bacteroides sp., Bifidobacterium sp., Escherichia coli (Enterobacteriaceae), Eubacterium sp., Clostridium sp., Enterococcus sp. (Wilson, 2008) (tabel 11).

Tabel 11. Cele mai frecvente specii aparținând genurilor de bacterii din materiile fecale ale omului (original)..

Microbiota colonului este populată de bacterii obligat anaerobe. Principalele bacterii obligat anaerobe aparțin genurilor de Bacteroides (cele mai numeroase bacterii), Eubacterium, Bifidobacterium iar bacteriile facultativ anaerobe aparțin genurilor de Escherichia și Streptococcus (figura 19).

Fig. 19. Principalele bacterii obligat anaerobe și facultativ anaerobe care domină microbiota colonului (original).

Microorganismele care sunt prezente în cantități mici sunt următoarele: Staphylococcus sp., Ruminococcus sp., Peptostreptococcus sp., Fusobacterium sp., Prevotella sp., Acidaminococcus sp., Actinomyces sp., Propionibacterium sp., Candida sp. ( tabel 12).

Tabel 12. Microorganismele intalnite in cantități mici prezente din materiile fecale (original).

Microorganisme care prezintă adezine specifice sunt capabile să adere la celulele epiteliale ale gazdei (figura 20).

Fig. 20. Aderarea bacteriilor la nivelul celulelor epiteliale ale gazdei (original).

În colonul transvers (pH 5.7) concentrația carbohidraților scade, rata creșterii bacteriene încetinește, volumul de apă scade, iar cantitatea de acizi grași e scăzută. La nivelul colonului descendent și sigmoid, conținutul e mai puțin fluid și are o viteză mai mică decât în colonul transvers, pH-ul e aproape neutru de 6.6, prezintă cantități mici de acizi grași, concentrația de produși ai fermentației proteice crește, rata creșterii bacteriene e scăzută și are loc producerea de H2 , CO2, CH4, amâne, fenoli și amoniac (figura 21).

Fig. 21. Atmosfera la nivelul colonului transvers, descendent si sigmoid (original).

3.3 Tipuri de relații între microorganisme și organismul gazdă

Există două categorii principale de relații dintre gazdă-microorganisme: beneficiale (+) și de tip antagonist (-). Relațiile beneficiale sunt de mai multe tipuri iar acelea sunt comensalismul (+/0), simbioză (+/+) și mutualismul (+/+). Relațiile de tip antagonist sunt: competiția (-/-), antagonismul (0/-) și parazitismul (+/-) (figura 22).

Fig. 22. Tipurile de relații dintre gazdă și microorganisme (original).

Termenul de “comensal” provine din latină de la “commensalis” insemnanad “stând la aceeași masă” (Hooper, 2001). Microorganismele trăiesc și se hrănesc în strânsă relație cu gazda, dar nu pe seama țesuturilor vii și nu determină modificări vizibile asupra gazdei (Lazăr, 2007). Microorganismele au abilitatea de a popula suprafețele externe sau interne ale corpului fără a cauza anumite boli. Microorganismele sunt capabile să sintetizeze metaboliți și au capacitatea de protecție asupra gazdei împiedicând colonizarea cu microorganisme patogene.

Anumite specii aparținând genurilor de bacterii pot să afecteze organismul gazdă. Nou-născuții care sunt populați cu specia aparținând genului Escherichia coli determina o creștere de apariție a meningitei. Candida albicans este o levură care face parte din microbiota comensala și devine patogena în cazul persoanelor care au un sistem imunitar scăzut, cei care fac tratament pe bază de antibiotice și nou-născuții care nu au o microbiota

gastrointestinală dezvoltată (sistem imunitar imatur) (Casadevall si Pirofski, 2000) (figura 23).

Fig. 23. Microorganismele comensale pot sa devină patogene în anumite condiții (original).

Relația de mutualism este acea relație în care două organisme diferite beneficiază pe urmă celeilalte. Speciile aparținând genului Bacteroides au enzime pentru a sintetiza vitamina B12 esențială pentru dezvoltarea hematiilor de la nivelul intestinului subțire. Escherichia coli sintetizează vitamina K2 (menaquinona) care e implicată în coagularea sângelui și joacă un rol esențial în sistemul transportului de electroni (Bhattacharyya, Kwon și Meganathan, 1997) (figura 24).

Gazda nu are capacitatea de a digera toate alimentele, însă bacteriile probiotice au această capacitate și îi oferă posibilitatea de a continua această acțiune.

Fig. 24. Relația de mutualism. Bacterii care sintetizează vitamine cu rol important asupra organismului gazdei (original).

Simbioza constă în relația dintre două organisme diferite care trăiesc împreună și depind una de cealaltă. Bacteria tipică asociată acestei relații este Bacteroides thetaiotaomicron. Funcția sa metabolică este de a degrada, cu ajutorul enzimelor, polizaharidele din materialul vegetal fiind o sursă de carbon și energie. Organismul uman are o capacitatea enzimatică scăzută de a degrada polizaharidele din materialul vegetal.

α-Fucosidaza secretată de Bacteroides thetaiotaomicron, permite bacteriei să preia zaharidul pentozic (monozaharidele) de la nivelul glicanilor enterocitici pe care apoi să îl folosească, ca sursă de carbon (Xu și Gordon, 2003) (figura 25).

Fig. 25. Simbioza dintre Bacteroides thetaiotaomicron și organismul gazdă (original).

Antagonismul (0/-) reprezintă o relație în care o specie blochează colonizarea diferitelor situsuri cu microorganisme patogene. Microorganismele care populează tegumentul pot să producă un mediu acid nefavorabil pentru a încetini procesul de colonizare cu specii patogene (Grice și Segre, 2013). Un alt tip de relație este competiția interspecifica (-/-) care determină moartea microorganismelor alohtone în competiție cu cele comensale.

Parazitismul (+/-) este un tip de relație între două organisme în care parazitul supraviețuiește pe seama celulelor sau țesuturilor gazdei. Mycobacterium tuberculosis este un parazit facultativ intracelular și are o capacitate extraordinară de a persista în interiorul macrofagelor. În interiorul organismului gazdă, bacteria este protejată de o capsulă care are un conținut bogat de lipide toxice și substanțe litice (distrugătoare) contact-dependente de asemenea și constituenți care inhiba limfoproliferarea și activitatea macrofagelor (Daffe și Etienne, 1999) (figura 26). Parazitul rezistă la digestia intracelulară iar aceste lipide precum acidul micolic, prezente în capsulă se opun la activitatea unor enzime lizozomale (Lazăr, 2007).

Fig. 26. Relația de parazitism între Mycobacterium tuberculosis și gazdă. Parazitismul facultativ intracelular (original).

3.4 Homeostazia organismului gazdă

Homeostazia este proprietatea organismului de a-și menține echilibrul constant. Homeostazia peretelul intestinal este rezultatul interacției dintre bacterie-bacterie și gazdă-bacterie.

Colonizarea postnatală cu bacterii la nivelul tractului gastrointestinal este esențial pentru dezvoltarea imunității adaptative și înnăscute al gazdei. Colonizarea mucoasei intestinale cu un microorganism patogen declanșează răspunsul imun.

Interacțiile dintre gazdă-microorganisme sunt de asemenea importante în controlul compoziției microbiotei. Efectorii imunității înnăscute sunt implicați în reglarea compoziției microbiotei intestinale precum și producerea de sIgA și a defensinelor (figura 27). Defensinele sunt peptide antimicrobiene care acționează ca antibiotice naturale produse și secretate de celulele epiteliale ale mucoasei. Au activitate bactericidă împotriva bacteriilor Gram-negativ și Gram-pozitiv.

Interacțiile dintre bacterii sunt de asemenea cruciale pentru colonizarea intestinală: activitatea metabolică a bacteriilor prin producția de acizi grași cu lanțuri scurte, modificarea potențialului reacției redox și sinteza bacteriocinelor poate să modifice atmosfera intestinală astfel se creează un ecosistem care este potrivit pentru unele genuri de bacterii iar pentru altele fiind ostil (Montaldo și colab., 2009).

Fig. 27. Pastrarea echilibrului între microorganismele comensale și gazda la nivelul tractului gastrointestinal (original).

Un alt mecanism important al reglării colonizării cu microorganisme la nivelul intestinului este reprezentat de competiția pentru receptorii de la nivelul mucoasei sau celulelor epiteliale și comunicarea cu gazda (Schiffrin și Blum, 2002).

Interacțiile dintre microorganisme, celulele epiteliale intestinale și celulele imunitare sunt bazate pe detecția semnalelor microbiene de la nivelul lumenului cu ajutorul receptorilor TL (toll-like receptors) care sunt situați la suprafața celulelor imunitare și epiteliale și datorită receptorilor NOD (nucleotide-binding oligomerization domain receptors) care se găsesc în citoplasmă (figura 28).

Fig. 28. Mecanismul pentru reglarea colonizarii cu microorganisme la nivelul intestinului (original).

CAPITOLUL III.

ROLUL MICROBIOTEI COMENSALE

Microbiota comensală joacă un rol important în evoluția, și funcționarea sistemului imunitar al gazdei (Belkaid și Hand, 2014). De mai mult de 500 milioane de ani microorganismele comensale și organismul gazdă au avut o relație de co-evoluție și s-au adaptat una cu cealaltă. Ca un rezultat, microbiota comensală afectează multe funcții ale sistemului imun al gazdei. Microorganismele comunică cu gazda prin molecule biologic active (Dzutsev și colab., 2015).

S-a constata că un dezechilibru al microbiotei poate să aibe un rol critic în dezvoltarea unor boli precum cancerul, boli autoimune și creșterea sensibilității la diferite infecții.

Cele mai multe microorganisme se află la nivelul colonului și al intestinului gros. Microbiota intestinală are un rol protectiv împotriva colonizării cu microorganismele patogene. Această funcție protectivă este cunoscută ca “efect de bariera”, bacteriile având mai multe roluri principale. Unul din aceste roluri ar fi acela de prevenire a aderării și pătrunderii la nivelul celulelor epiteliale a speciilor patogene (Canny și colab., 2008).

Funcția metabolică importantă a microbiotei colonului este fermentarea carbohidraților nondigerabili care sunt cheia sursei a energiei în colon. Acești carbohidrați nondigerabili includ polizaharide precum celuloză, pectine, amidon și unele oligozaharide (zaharuri neabsorbite). Etapa fianală a metabolismului fermentativ este generarea de acizi grași cu lanțuri scurte. Acizii grași (acetat, propionat și butirat) stimulează proliferarea și diferențierea celulelor epiteliale (Canny și colab., 2008).

Comunicarea între gazdă și microorganisme este foarte importantă. Microbiota comensala a tractului gastrointestinal afectează compoziția MALT (tesul limfatic asociat mucoaselor). Dialogul unic dintre microbiota tractului gastrointestinal și celulele epiteliale cu componentele MALT joaca un rol important în homeostazia organismului gazdă (Canny și colab., 2008).

Specii aparținând genurilor Bacteroides, Eubacterium, Propionibacterium, Fusobacterium au capacitatea de a sintetiza vitamine (K și B). Lactobacillus produce bacteriocine care limitează colonizarea cu bacterii patogene și creează un mediu acid nefavorabil pentru acestea. Genul Lactobacillus este cunoscut că o bacterie producătoare de peroxid de hidrogen cu activitate antimicrobiană (Goralska, 2014) (figura 29).

Fig.30. Schema reprezentând rolurile importante ale microbiotei comensale asupra organismului gazdă (original).

CONCLUZII GENERALE

Totalitatea microorganismelor care populează tegumentele și mucoasele formează un ecosistem microbian complex numit microbiotă. Relativ recent Lederberg (2001) a introdus un nou termen, acela de “microbiom” care desemnează totalitatea microorganismelor, a elementelor genetice și a interacțiuni acestora în mediile naturale.

Tractul gastrointestinal este populat de un număr mare de microorganisme, cel mai intens colonizat fiind intestinul gros.

Factorii principali care influențează microbiota comensală sunt antibioticele, dieta, regiunea geografică.

Homeostazia de la nivelul tractului intestinal este asigurată de interactiunea a trei compartimente: microbiota normală, epiteliul intestinal si sistemul imunitar de la nivelul mucoasei intestinale (MALT –Mucosal Associated Lzmphoid Tissue).

Rolurile microbiotei comensale sunt extreme de importante incluzând producerea de vitamine, digestia, menținerea greutății, reglarea răspunsului imun, formarea unei bariere protective suplimentară și chiar în producerea de neurotransmițători care afectează comportamentul.

Bibliografie

Belkaid Y. and Timothy W. Hand, 2014. Role of the Microbiota in Immunity and Inflammation. Cell 157, 121-141.

Benno Y., Endo K, Mizutani T, Namba Y, Komori T, Mitsuoka T., 1989. Comparison of fecal microblora of elderly persons in rural and urban areas of Japan. Appl. Environ. Microbiol., 55, 1100–5.

Bhattacharyya D. K., O. Kwon si R. Meganathan, 1997. Vitamin K2 (Menaquinone) Biosynthesis in Escherichia coli: Evidence for the Presence of an Essential Histidine Residue in o-Succinylbenzoyl Coenzyme A Synthetase. Journal of Bacteriology 179, 6061-6065.

Bochkov IA, Lizko NN, Semina NA, Borunov NL, Lurko LP., 1998. Peculiarities of cosmonauts fecal ora. Aviakosm Ekolog Med, 32, 25–28.

Canny O. Geraldine and Beth A. McCormick, 2008. Bacteria in the Intestine, Helpful Residents or Enemies from Within?. Infection and Immunity 76, 3360-3373.

Casadevall A. and Liise-anne pirofski, 2000. Host-Pathogen Interactions: Basic Concepts of Microbial Commensalism, Colonization, Infection, and Disease. Infection and Immunity 68, 6511-6518.

Cochetiere M. F., Durand, T., Lepage, P., Bourreille, A., Galmiche, J. P. & Dore, J., 2005. Resilience of the dominant human fecal microbiota upon short-course antibiotic challenge. J. Clin. Microbiol 43, 5588–5592.

Cochetière M.F., Carole Rougé, Dominique Darmaun, Jean Christophe Rozé, Gilles Potel2 and Christele Gras, 2007. Intestinal microbiota in neonates and preterm infants: A review. Current Pediatric Reviews 3, 21-34.

Daffe M., Etienne G., 1999. The capsule of Mycobacterium tuberculosis and its implications for pathogenicity. Tuber Lung Dis. 79, 153-169.

Dzutsev A., Romina S. Goldszmid, Sophie Viaud, Laurence Zitvogel and Giorgio Trinchieri, 2015. The role of the microbiota in inflammation, carcinogenesis, and cancer therapy. Eur. J. Immunol. 45, 17-31.

Goralska K., 2014. Interactions between potentially pathogenic fungi and natural human microbiota. Annals of Parasitology 60, 159-168.

Grice E. A. and Julia A. Segre, 2013. The skin microbiome. Nat. Rev. Microbiol. 9, 244-253.

Hooper L. V. and Jeffrey I. Gordon, 2001. Commensal host-bacterial relationship in the gut. Science 292, 1115-1118.

Jakobsson, H. E., Jernberg, C., Andersson, A. F., Sjo¨ lund-Karlsson, M., Jansson, J. K. & Engstrand, L., 2010. Short-term antibiotic treatment has differing long-term impacts on the human throat and gut microbiome. PLoS ONE 5.

Jernberg C., Lofmark, S., Edlund, C. & Jansson, J. K. , 2007. Longterm ecological impacts of antibiotic administration on the human intestinal microbiota. ISME J 1, 56–66.

Jernberg C., Sonja Lofmark, Charlotta Edlund and Janet K. Jansson, 2010. Long-term impacts of antibiotic exposure on the human intestinal microbiota. Microbiology 156, 3216 3223.

Lamont R. F., BSc, MB, ChB, MD, FRCOG, Jack D. Sobel, MD, Robert A. Akins, PhD, Sonia S. Hassan, MD, Tinnakorn Chaiworapongsa, MD, Juan Pedro Kusanovic, MD, and Roberto Romero, MD, 2011. The vaginal microbiome: New information about genital tract flora using molecular based techniques. BJOG. 118, 533-549.

Lazar V., 2007. Microbiologie medicală. Ed. Univ. București, 1-13.

Lederberg J, McCray A., 2001. Ome sweet 'omics: – A genealogical treasury of words. The Scientist., 15:8.

Les Dethlefsen, Paul B. Eckburg*, Elisabeth M. Bik*, David A. Relman, 2006. Assembly of the human intestinal microbiota. Microbial ecology. 21, 517-523.

Levy J., 2000. The effects of antibiotic use on gastrointestinal function. Am. J. Gastroenterol. 95, S8–S10.

Lofmark S., Jernberg C., Jansson, J. K. & Edlund, C., 2006. Clindamycin-induced enrichment and long-term persistence of resistant Bacteroides spp. and resistance genes. J. Antimicrob. Chemother 58, 1160–1167.

Mackie RI., Sghir A, Gaskins HR., 1999. Developmental microbial ecology of the neonatal gastrointestinal tract. Am.J. Clin. Nutr. 69, 1035-1045.

McFarland L.V., 2000. Normal flora: diversity and functions. Microbial Ecology in Health and Disease 12, 193-207.

Montalto M. , F. D'Onofrio, A. Gallo, A. Cazzato, G. Gasbarrini, 2009. Intestinal microbiota and its functions. Digestive and Liver Disease 3, 30-34.

Nguyen Linh D. N. , Eric Viscogliosi and Laurence Delhaes , 2015. The lung microbiome: an emerging field of the human respiratory microbiome. Front Microbiol. 6:89.

Nord CE, Lidbeck A,., 1993. Lactobacilli and the normal human anaerobic microora. Clin Infect Dis, 16: S181–7.

O’Hara Anna M. and Fergus Shanahan, 2006. The gut flora as a forgotten organ. EMBO 7, 688-693.

Oliver David, 2003. Microbes and you: Normal flora. The Science Creative Quarterly.

Rubaltelli FF, Biadaioli R, Pecile P, Nicoletti P., 1998. Intestinal ora in breast- and bottle-fed infants. J Perinat Med, 26, 186 –191.

Schiffrin EJ, Blum S., 2002. Interactions between the microbiota and the intestinal mucosa. Eur. J. Clin. Nutr. 56, 60-64.

Sjolund, M., Wreiber, K., Andersson, D. I., Blaser, M. J. & Engstrand, L., 2003. Long term persistence of resistant Enterococcus species after antibiotics to eradicate Helicobacter pylori. Ann Intern Med. 139, 483–487

Sullivan A., Edlund C. & Nord, C. E., 2001. Effect of antimicrobial agents on the ecological balance of human microflora. Lancet Infect Dis. 1, 101–114.

Wilson M., 2008. The indigenous microbiota of the gastrointestinal tract. In: Bacteriology of humans, 276- 308.

Xu J. and Jeffrey I. Gordon, 2003. Honor the symbionts. PNAS 100, 10452-10459.

O’Hara AM., Shanahan F. 2006. The gut flora as a forgotten organ. EMBO Rep, No.7, p:688-693.

Geraldine O. Canny and Beth A. McCormick. 2008. Bacteria in the Intestine, Helpful Residents or Enemies from Within? Infection And Immunity, p. 3360–3373.