מיקרוביוטה של מערכת העיכול

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
מיקרוביוטה של מערכת העיכול
שיוך microflora, human microbiome
תיאור ב האנציקלופדיה הארמנית הסובייטית (257) עריכת הנתון בוויקינתונים
מזהים
קוד MeSH G06.591.375 עריכת הנתון בוויקינתונים
מזהה MeSH D000069196 עריכת הנתון בוויקינתונים
לעריכה בוויקינתונים שמשמש מקור לחלק מהמידע בתבנית OOjs UI icon info big.svg
חיידק Escherichia coli – אחד ממיני החיידקים הרבים במערכת העיכול

המיקרוביוטה של מערכת העיכולאנגלית: human gut microbiota) 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[1]. 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[2][3].

בשנת 2007 החל פרויקט המיקרוביום האנושי (אנ') במטרה להבין את המגוון הגנטי והפיזיולוגי באדם, בעזרת אפיון המיקרוביוטה והגורמים המשפיעים על התפלגותם והתפתחותם של המיקרואורגניזמים המרכיבים אותה[4].

המיקרוביוטה האנושית מתחילה להיווצר מיד לאחר הלידה ומתעצבת בהדרגה לאורך כל חייו של האדם. במבוגרים באוכלוסייה המערבית, אוכלוסיית החיידקים מורכבת מחברי המערכה Firmicutes, Bacteroidetes (אנ'), 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[5].

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[6].

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[7].

הרכב המיקרוביוטה ומשמעותה הפיזיולוגית[עריכת קוד מקור | עריכה]

Candida albicans היא פטרייה דיפלואידית הגדלה כשמר במעיים

באדם[עריכת קוד מקור | עריכה]

הפה[עריכת קוד מקור | עריכה]

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[8].

הקיבה[עריכת קוד מקור | עריכה]

בקיבה רוב הרצפים שייכים לחמש המערכות Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria, Bacteroidetes ו-Fusobacteria (אנ'). המערכות Proteobacteria, Bacteroidetes ו- Fusobacteria מורכבות מחיידקים גראם שליליים, בעוד Actinobacteria ו- Firmicutes מחיידקים גראם חיוביים. בנוסף, הליקובקטר פילורי הוא חלק מאוכלוסיית הקיבה בחלק ניכר מאוכלוסיית האדם והוא מוכר בתרומתו להתפתחות דלקת קיבה ומחלות נוספות[9].

המעי הדק[עריכת קוד מקור | עריכה]

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 (אנ'). המערכה Bacteroidetes מורכבת מחיידקים גראם שליליים, חלקם פתוגניים וחלקם סימביוטיים המתאימים למערכת העיכול. הסדרה Clostridiales היא חלק מהמחלקה Clostridia ששייכת למערכה Firmicutes. המינים מהמחלקה הזו הם אנאירוביים אובליגטוריים, רובם גראם חיוביים. המשפחה Enterobacteriaceae (אנ') נמצאת בחלל הפנימי של המעי הדק. זו משפחה גדולה של חיידקים גראם שליליים תחת המערכה Proteobacteria[10].

המעי הגס[עריכת קוד מקור | עריכה]

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 (אנ')ש כוללת מספר בודד של מינים ומערכות נוספות. באופן כללי, קיים מגוון רחב של זני חיידקים במעי הגס[10].

אורגניזמים נוספים[עריכת קוד מקור | עריכה]

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[11].

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[12].

שונות המיקרוביוטה בבני אדם[עריכת קוד מקור | עריכה]

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[13].

שונות המיקרוביוטה באותו אדם[עריכת קוד מקור | עריכה]

תזונה[עריכת קוד מקור | עריכה]

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[14].

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 (אנ') ול-Allobaculum, אך נקשרה באופן שלילי למין Akkermansia. באדם, אפילו שינויים מתונים ולאורך זמן קצר בצריכת השומן, מובילים לשינויים בהרכב המיקרוביוטה במעיים[15].

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[15].

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[16].

משקל[עריכת קוד מקור | עריכה]

המיקרוביוטה של המעיים והשמנה

לחיידקי מערכת העיכול תפקיד מרכזי בפירוק ובספיגה של מרכיבי מזון שונים והם בעלי השפעה על תהליכים מטבוליים בגוף המאכסן, שיכולים להשפיע על המשקל. מחקר שביצע השוואה של מיקרוביוטה בין זוגות תאומות מביצית אחת, מביציות שונות ואימהותיהן, הראה כי קיים מיקרוביום ליבה שמשותף לכל הנחקרות ואילו מהסתכלות על הגנים השונים בין תאומות רזות לתאומות שסובלות מעודף משקל נמצא כי 75% מהגנים המיוחסים להשמנה מקורם בחיידקי Actinobacteria, כ-25% בחיידקי Firmicutes ו-42% מהגנים המיוחסים להרזיה מקורם בחיידקי Bacteroidetes[17].

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[18].

גיל[עריכת קוד מקור | עריכה]

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, רחם האישה היה 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[19].

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[19].

מערכות חיידקים נפוצות בחלב אם

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. אופן ההאכלה משפיע על הרכב המיקרוביוטה של מערכת העיכול, כאשר תינוק שיונק מראה עליה בשפע של Actinobacteria וירידה ב-Firmicutes ו-Proteobacteria, בעוד שתינוק שניזון מפורמולה מראה עליה בשפע של Escherichia coli ו-Clostridium difficile. חלב האם מכיל חיידקים ממערכת העיכול האימהית, כאשר קיים מסלול פוטנציאלי שמאפשר את העברתם לבלוטות החלב. בנוסף לתזונה, חשיפה סביבתית, כמו מספר אחים, חשיפה לחיות מחמד וגאוגרפיה וחשיפה תרופתית, משפיעות על הרכב המיקרוביוטה וקשורות להבדלים בין ילודים שונים[19].

המיקרוביוטה במהלך הילדות מבוססת ויציבה יותר מאשר בתינוק, אך עדיין מייצגת קהילה דינמית שעשויה להשפיע על הבריאות בהמשך החיים. מחקר שנערך בארצות הברית הראה שהמיקרוביוטה במעי אינה מבוססת במלואה אצל ילדים עד גיל 5 וכי המגוון החיידקי נמוך בהשוואה למבוגרים, דבר שאינו בהכרח נכון במדינות פחות מפותחות[20]. בנוסף מחקר זה ומחקרים נוספים הראו שהמיקרוביוטה במערכת העיכול בילדות, בהשוואה לבגרות, מכילה רמות גבוהות של Firmicutes, Proteobacteria ו- Actinobacteria ורמות נמוכות של Bacteroidetes . ברמה הפונקציונלית, המיקרוביוטה בילדים בארצות הברית מועשרת בפונקציות שעשויות לתמוך בהתפתחות וככל שמתבגרים המיקרוביוטה מועשרת בתכונות נוספות הקשורות לדלקת ולתפקוד לקוי של חילוף חומרים. בנוסף, קיימים הבדלים ברורים באוכלוסיית החיידקים בילדים ממדינות וגאוגרפיות שונות.

בגיל הבגרות הרכב המיקרוביוטה מכיל בעיקר Bacteroidetes, Firmicutes ו- Proteobacteria וכמותם משתנה בהתאם למיקום הגאוגרפי. הרכב המיקרוביוטה במבוגרים נשאר יחסית יציב במהלך הבגרות, למעט בעקבות הפרעות כמו זיהומים, נטילת תרופות ושינוי תזונתי. הפרעות אלו משנות בעדינות את הרכב המיקרוביוטה לאורך זמן.

מחקרים מראים כי בקשישים הרכב החיידקים נבדל ממבוגרים ומכיל רמות גבוהות יותר של Firmicutes ו- Bacteroidetes. הרכב המיקרוביוטה משפיע על הבריאות הכללית של הקשישים ושינוי בהרכבו נקשר לירידה בבריאות. שינוי שכזה יכול להיגרם כתוצאה משימוש מוגבר בתרופות, מחסור בתזונה ושינוי ברמות ההורמונליות[19].

שונות המיקרוביוטה בין בני אדם[עריכת קוד מקור | עריכה]

סביבה חברתית ומעמד סוציו-אקונומי[עריכת קוד מקור | עריכה]

הסביבה החברתית והמעמד הסוציו-אקונומי עשויים להשפיע על המיקרוביוטה לאורך החיים במגוון מסלולים. אופן הלידה, משך ההנקה, שימוש באנטיביוטיקה, אינטראקציות עם הסביבה והרגלי התזונה, עשויים להיות מושפעים מאוד ממצב חברתי. למשל, לבני אדם החיים בקהילות, יש דמיון גבוה יותר בהרכב המיקרוביטה, בהשוואה לאלו החיים בנפרד. בעכברים הוכח כי לחץ אימהי טרום לידתי, הקשור למצב סוציו-אקונומי נמוך יותר והזנחה מצד האם, משפיעים על חיידקי המעיים של הצאצאים. מחקר שנערך על ארבעים וארבעה מתנדבים בריאים בשכונות שונות בארצות הברית מצא כי מעמד סוציו-אקונומי נמוך יותר קשור למגוון נמוך יותר של חיידקים במעיים[21]. מחקר נוסף, שחקר את הקשר בין הרכב המיקרוביוטה במעיים לבין גורמים סוציו-אקונומיים בקבוצת תאומים, מצא קשר בין שלושה מדדים שונים של מעמד סוציו-אקונומי לבין הרכב המיקרוביוטה במעי בבגרות. לדוגמה, הכנסה נמוכה יותר של הפרט נקשרה לעושר מינים נמוך יותר[22]. מחקר נוסף, שבוצע בישראל, מראה כי הרכב המיקרוביוטה של המעיים מעוצב בעיקר על ידי גורמים סביבתיים ושישנם קווי דמיון משמעותיים, שלא ניתן להסביר לפי קרבה גנטית, אצל אנשים אשר חולקים בית[23].

השפעת המיקרוביוטה של המעיים על מחלות באיברים שונים

מחלות ואנטיביוטיקה[עריכת קוד מקור | עריכה]

חיידקי מערכת העיכול עלולים להיות מזיקים כאשר מערכת היחסים של המיקרוביוטה והמארח עוברת שינויים חריגים. חוסר איזון בקהילת החיידקים, תופעה המכונה דיסביוזיס, עלולה לגרום למחלות רבות. לדוגמה, נטילת אנטיביוטיקה וניתוח עשויים לגרום לקוליטיס בעקבות ייצור רעלנים על ידי Clostridium difficile. חוסר איזון כזה בחיידקי המעיים מקושר גם לתסמינים כמו נפיחות, כאבי בטן ושלשולים וכן למחלות מעיים נוספות[24]. טיפול אנטיביוטי עשוי לשנות את הרכב חיידקי המעיים באופן זמני או לטווח ארוך. שינוי זה גורם לירידה במגוון החיידקים, אובדן של זנים ומינים מסוימים, שינוי בכושר חילוף החומרים ואף עמידות נמוכה יותר כנגד פתוגניים פולשניים. שימוש לטווח קצר בילדות עלול להוביל לשינוים ארוכי טווח במיקרוביוטה של המעי וכתוצאה מכך לשנות את האינטראקציה עם המארח. כמו כן, סוגים שונים של אנטיביוטיקה הם בעלי השפעות והשלכות שונות על חיידקים המעיים[25].

פונקציות של המיקרוביוטה[עריכת קוד מקור | עריכה]

שלושת הפונקציות העיקריות של המיקרוביוטה של מערכת העיכול הן פונקציות מטבוליות, פונקציות טרופיות והגנה. פונקציות מטבוליות כוללות תסיסה של שאריות מזון שלא ניתנות לעיכול ושל ריר המיוצר על ידי האפיתל. פונקציות טרופיות כוללות שליטה על התפשטות של תאי אפיתל והתמיינותם וכן התפתחות והומאוסטזיס של מערכת החיסון. פונקציות ההגנה משמשות להגנה מפני פתוגניים[26].

מטבוליזם וספיגת חומרי מזון[עריכת קוד מקור | עריכה]

מגוון גנים במיקרוביוטה מספקים מגוון אנזימים ומסלולים ביוכימיים שונים, שמשתמשים במצעים זמינים מהמארח לייצור אנרגיה לגדילה והתפתחות של החיידקים. במקביל מסייעים בעיכול מצעים שונים, כמו פחמימות וחלבונים, שגוף האדם לא יכול לעכל בעצמו. פונקציות מטבוליות של המיקרוביוטה מבוססות סביב תסיסה במעי הגס של מקורות מזון שחמקו מעיכול במערכת העיכול העליונה. תסיסה של פחמימות היא מקור עיקרי לאנרגיה במעי הגס, מתבצעת באיבר זה הודות לתנאים החומציים שבו ומובילה לייצור של חומצות שומן קצרות שרשרת שמועילות לגוף האדם. פחמימות המשמשות בסיס לתסיסה הן רב סוכרים ארוכים וכן סוכר וכוהל שלא נספגו. חומצות אמינו וחלבונים זמינים גם הם לתסיסה, שיכולה לייצר גם היא חומצות שומן קצרות שרשרת, אך במקביל עלולה לייצר מטבוליטים רעילים לגוף כגון אמוניה[27]. חלבונים זמינים לתסיסה כוללים אלסטין וקולגן, אנזימים מהלבלב ועוד.

בנוסף מיקרואורגניזמים במעי הגס לוקחים חלק בסינתזת ויטמינים, ספיגת סידן, מגנזיום וברזל, תהליכים שמשופרים על ידי תסיסת הפחמימות וייצור חומצות שומן קצרות שרשרת, במיוחד חומצה אצטית, חומצה פרופנואית וחומצה בוטירית, שלכולן תפקידים חשובים בפיזיולוגיה של המארח[26].

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ Sender, R., Fuchs, S., & Milo, R, Are We Really Vastly Outnumbered? Revisiting the Ratio of Bacterial to Host Cells in Humans, Cell, 2016 doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.01.013
  2. ^ Bäckhed, F., Ley, R. E., Sonnenburg, J. L., Peterson, D. A., & Gordon, J. I ., Host-bacterial mutualism in the human intestine, Science, 2005 doi: https://doi.org/10.1126/science.110481
  3. ^ Xu, J., & Gordon, J. I., Honor thy symbionts, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2003 doi: https://doi.org/10.1073/pnas.1734063100
  4. ^ Turnbaugh, P. J., Ley, R. E., Hamady, M., Fraser-Liggett, C. M., Knight, R., & Gordon, J. I, The Human Microbiome Project, Nature, 2007 doi: https://doi.org/10.1038/nature06244
  5. ^ ד"ר פליציה שטרן, PhD RD, מיקרוביום, מיקרוביוטה, פרוביוטיקה וּפְּרֶה-ביוטיקה – חלק א'
  6. ^ Thaiss, C. A., Itav, S., Rothschild, D., Meijer, M. T., Levy, M., Moresi, C., Dohnalová, L., Braverman, S., Rozin, S., Malitsky, S., Dori-Bachash, M., Kuperman, Y., Biton, I., Gertler, A., Harmelin, A., Shapiro, H., Halpern, Z., Aharoni, A., Segal, E., & Elinav, E, Persistent microbiome alterations modulate the rate of post-dieting weight regain, Nature, 2016 doi: https://doi.org/10.1038/nature20796
  7. ^ יעל גרופר, החיידק שתוכי, מכון דוידסון
  8. ^ .Lu, M., Xuan, S., & Wang, Z, Oral microbiota: A new view of body health, Food Science and Human Wellness, 2019 doi: https://doi.org/10.1016/j.fshw.2018.12.001
  9. ^ Bik, E. M., Eckburg, P. B., Gill, S. R., Nelson, K. E., Purdom, E. A., Francois, F., Perez-Perez, G., Blaser, M. J., & Relman, D. A., Molecular analysis of the bacterial microbiota in the human stomach, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2006 doi: https://doi.org/10.1073/pnas.0506655103
  10. ^ 1 2 Walter, J., & Ley, R., The human gut microbiome: Ecology and recent evolutionary changes, Annual Review of Microbiology, 2011 doi: https://doi.org/10.1146/annurev-micro-090110-102830
  11. ^ Park, J. C., & Im, S. H., Gut microbial activity, implications for health and disease: The potential role of metabolite analysis, Journal of Proteome Research, 2020 doi: https://doi.org/10.1021/pr300637d
  12. ^ Huws, S. A., Creevey, C. J., Oyama, L. B., Mizrahi, I., Denman, S. E., Popova, M., Muñoz-Tamayo, R., Forano, E., Waters, S. M., Hess, M., Tapio, I., Smidt, H., Krizsan, S. J., Yáñez-Ruiz, D. R., Belanche, A., Guan, L., Gruninger, R. J., McAllister, T. A., Newbold, C. J., … Morgavi, D. P., Addressing global ruminant agricultural challenges through understanding the rumen microbiome: Past, present, and future, Frontiers in Microbiology, 2018 doi: https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.02161
  13. ^ Lozupone, C. A., Stombaugh, J. I., Gordon, J. I., Jansson, J. K., & Knight, R., Diversity, stability and resilience of the human gut microbiota, Nature, 2012 doi: https://doi.org/10.1038/nature11550
  14. ^ Sonnenburg, J. L., & Bäckhed, F, Diet-microbiota interactions as moderators of human metabolism, Nature, 2016 doi: https://doi.org/10.1038/nature18846
  15. ^ 1 2 Kolodziejczyk, A. A., Zheng, D., & Elinav, E, Diet–microbiota interactions and personalized nutrition, Nature Reviews Microbiology., 2019 doi: https://doi.org/10.1038/s41579-019-0256-8
  16. ^ Leshem, A., Segal, E., & Elinav, E, The Gut Microbiome and Individual-Specific Responses to Diet, MSystems, 5(5), e00665-20., 2020 doi: https://doi.org/10.1128/mSystems.00665-20
  17. ^ Turnbaugh, P. J., Hamady, M., Yatsunenko, T., Cantarel, B. L., Duncan, A., Ley, R. E., Sogin, M. L., Jones, W. J., Roe, B. A., Affourtit, J. P., Egholm, M., Henrissat, B., Heath, A. C., Knight, R., & Gordon, J. I., A core gut microbiome in obese and lean twins, Nature, 2009 doi: https://doi.org/10.1038/nature07540
  18. ^ Ridaura, V. K., Faith, J. J., Rey, F. E., Cheng, J., Duncan, A. E., Kau, A. L., Griffin, N. W., Lombard, V., Henrissat, B., Bain, J. R., Muehlbauer, M. J., Ilkayeva, O., Semenkovich, C. F., Funai, K., Hayashi, D. K., Lyle, B. J., Martini, M. C., Ursell, L. K., Clemente, J. C., … Gordon, J. I., Gut microbiota from twins discordant for obesity modulate metabolism in mice, Science, 2013 doi: https://doi.org/10.1126/science.1241214
  19. ^ 1 2 3 4 Greenhalgh, K., Meyer, K. M., Aagaard, K. M., & Wilmes, P., The human gut microbiome in health: establishment and resilience of microbiota over a lifetime, Environmental microbiology, 2017 doi: https://doi.org/10.1111/1462-2920.13318
  20. ^ Cheng, J., Ringel-Kulka, T., Heikamp-De Jong, I., Ringel, Y., Carroll, I., De Vos, W. M., Salojärvi, J., & Satokari, R., Discordant temporal development of bacterial phyla and the emergence of core in the fecal microbiota of young children, ISME Journal, 2016 doi: https://doi.org/10.1038/ismej.2015.177
  21. ^ Miller, G. E., Engen, P. A., Gillevet, P. M., Shaikh, M., Sikaroodi, M., Forsyth, C. B., Mutlu, E., & Keshavarzian, A., Lower neighborhood socioeconomic status associated with reduced diversity of the colonic microbiota in healthy adults, PLoS ONE, 2016 doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0148952
  22. ^ Bowyer, R. C. E., Jackson, M. A., Le Roy, C. I., Lochlainn, M. N., Spector, T. D., Dowd, J. B., & Steves, C. J, Socioeconomic status and the gut microbiome: A twinsuk cohort study, Microorganisms, 2019 doi: https://doi.org/10.3390/microorganisms7010017
  23. ^ Rothschild, D., Weissbrod, O., Barkan, E., Kurilshikov, A., Korem, T., Zeevi, D., Costea, P. I., Godneva, A., Kalka, I. N., Bar, N., Shilo, S., Lador, D., Vila, A. V., Zmora, N., Pevsner-Fischer, M., Israeli, D., Kosower, N., Malka, G., Wolf, B. C., … Segal, E., Environment dominates over host genetics in shaping human gut microbiota, Nature, 2018 doi: https://doi.org/10.1038/nature25973
  24. ^ Zhang, Y. J., Li, S., Gan, R. Y., Zhou, T., Xu, D. P., & Li, H. Bin., mpacts of gut bacteria on human health and diseases, International Journal of Molecular Sciences, 2015 doi: https://doi.org/10.3390/ijms16047493
  25. ^ Lange, K., Buerger, M., Stallmach, A., & Bruns, T., Effects of Antibiotics on Gut Microbiota, Digestive Diseases, 2016 doi: https://doi.org/10.1159/000443360
  26. ^ 1 2 Guarner, F., & Malagelada, J. R, Gut flora in health and disease, Lancet, 2003 doi: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(03)12489-0
  27. ^ Nyangale, E. P., Mottram, D. S., & Gibson, G. R, Gut microbial activity, implications for health and disease: The potential role of metabolite analysis, Journal of Proteome Research, 2012 doi: https://doi.org/10.1021/pr300637d