Микробиота: состав, функции и значение¶

Микробиота — это совокупность микроорганизмов (бактерий, архей, грибов, простейших, вирусов), обитающих в определённой среде — в организме человека, животного, растения, в почве или водоёме. Термин применяется как к самим сообществам микробов, так и к их генетическому материалу (метагеному). Наиболее изучена микробиота человека, прежде всего кишечная, которая насчитывает сотни видов и десятки триллионов клеток.

¶Терминология

Понятия «микробиота» и «микробиом» часто используют как синонимы, хотя между ними есть различие. Микробиота — это сами микроорганизмы, а микробиом — совокупность их генов. Термин «микрофлора», применявшийся ранее, считается устаревшим, поскольку флора подразумевает растения.

¶Состав

Основную долю микробиоты человека составляют бактерии. В кишечнике доминируют несколько крупных типов:

• Bacteroidetes и Firmicutes — наиболее многочисленные группы;
• Actinobacteria, в том числе бифидобактерии;
• Proteobacteria, включая кишечную палочку;
• Verrucomicrobia и другие минорные группы.

Состав микробиоты индивидуален и зависит от генетики, питания, возраста, географического региона, приёма антибиотиков и образа жизни. У взрослого человека масса микроорганизмов в кишечнике оценивается в 1–2 кг.

¶Формирование

Микробиота начинает формироваться при рождении. Существует представление о внутриутробной стерильности, которое оспаривается рядом исследований, обнаруживающих микроорганизмы в плаценте и амниотической жидкости. Ключевую роль играют способ родоразрешения, грудное вскармливание и раннее окружение ребёнка. К трём годам сообщество становится относительно стабильным, близким к взрослому типу.

¶Функции

Микробиота выполняет ряд жизненно важных задач:

Кишечная микробиота участвует в так называемой оси «кишечник — мозг», влияя через метаболиты и нервные сигналы на поведение и эмоциональный статус.

¶Микробиота других сред

Помимо кишечника, микроорганизмы населяют кожу, ротовую полость, дыхательные пути, урогенитальный тракт. Микробиота почвы обеспечивает круговорот веществ и плодородие, а микробиота растений влияет на их рост и устойчивость к болезням.

¶Методы изучения

Традиционные микробиологические методы (посев на питательные среды) позволяют культивировать лишь часть микроорганизмов. Современные подходы основаны на секвенировании:

• метагеномика — анализ всей ДНК сообщества;
• метатранскриптомика — изучение активных генов;
• метаболомика — анализ продуктов обмена.

Эти методы выявили, что значительная часть микробиоты ранее оставалась некультивируемой.

¶Связь с заболеваниями

Изменения состава микробиоты (дисбиоз) ассоциированы с воспалительными заболеваниями кишечника, ожирением, диабетом второго типа, аллергиями и некоторыми аутоиммунными состояниями. Однако причинно-следственные связи во многих случаях остаются предметом дискуссий.

¶Практическое применение

На основе знаний о микробиоте развиваются пробиотики (живые микроорганизмы), пребиотики (вещества, питающие микробиоту), синбиотики и трансплантация фекальной микробиоты. Последняя применяется при лечении инфекции Clostridioides difficile. Активно исследуются персонализированные подходы, учитывающие индивидуальный состав микробиоты пациента.

¶Значение

Микробиота рассматривается как важный фактор здоровья человека, состояния экосистем и продуктивности сельского хозяйства. Исследования в этой области объединяют микробиологию, генетику, иммунологию и экологию, формируя отдельное междисциплинарное направление.