Microbe ecosystemen van het lichaam

De menselijke microbiota bestaat uit de gehele verzameling microben die in en op het lichaam leven. In feite zijn er 10 keer zoveel microbiële bewoners van het lichaam als er lichaamscellen zijn . Studie van het humane microbioom is inclusief inwonende microben evenals het volledige genoom van de microbiële gemeenschappen in het lichaam. Deze microben bevinden zich op verschillende locaties in het ecosysteem van het menselijk lichaam en vervullen belangrijke functies die nodig zijn voor een gezonde menselijke ontwikkeling. Met behulp van darmmicroben kunnen we bijvoorbeeld voedingsstoffen uit het voedsel dat we eten goed verteren en opnemen . Genactiviteit van de heilzame microben die het lichaam koloniseren, beïnvloedt de menselijke fysiologie en beschermt tegen pathogene microben . Verstoring van de juiste activiteit van het microbioom is in verband gebracht met de ontwikkeling van een aantal auto-immuunziekten waaronder diabetes en fibromyalgie.

Microben van het lichaam

Microscopische organismen die in het lichaam leven, zijn archaea, bacteriën, schimmels, protisten en virussen. Microben beginnen vanaf het moment van geboorte het lichaam te koloniseren. Het microbioom van een individu verandert in aantal en type gedurende zijn of haar leven, met het aantal soorten dat van de geboorte tot de volwassenheid toeneemt en op oudere leeftijd afneemt. Deze microben zijn uniek van persoon tot persoon en kunnen worden beïnvloed door bepaalde activiteiten, zoals het wassen van de handen of het nemen van antibiotica . Bacteriën zijn de meest talrijke microben in het menselijk microbioom.

Het menselijk microbioom omvat ook microscopische dieren , zoals mijten . Deze kleine geleedpotigen koloniseren meestal de huid, behoren tot de klasse Arachnida en zijn gerelateerd aan spinnen.

Skin Microbiome

Illustratie van bacteriën rond een zweetklierporie op het oppervlak van de menselijke huid. De zweetporiën brengen zweet uit een zweetklier naar het huidoppervlak. Het zweet verdampt, verwijdert warmte en speelt een vitale rol bij het koelen van het lichaam en het voorkomen van oververhitting. Bacteriën rond de poriën metaboliseren organische stoffen die in het zweet worden afgescheiden in geurige stoffen. Juan Gaertner / Science Photo Library / Getty Images

De menselijke huid wordt bevolkt door een aantal verschillende microben die zich op het oppervlak van de huid bevinden, evenals in klieren en haar. Onze huid staat voortdurend in contact met onze externe omgeving en dient als de eerste verdedigingslinie van het lichaam tegen potentiële ziekteverwekkers. Huidmicrobiota helpen voorkomen dat pathogene microben de huid koloniseren door huidoppervlakken te bezetten. Ze helpen ook om ons immuunsysteem op te voeden door afweercellen te waarschuwen voor de aanwezigheid van pathogenen en een immuunrespons te initiëren. Het ecosysteem van de huid is zeer divers, met verschillende soorten huidoppervlakken, zuurgraad, temperatuur, dikte en blootstelling aan zonlicht. Als zodanig zijn microben die op een bepaalde locatie op of in de huid wonen anders dan microben van andere lokale bewoners. Bijvoorbeeld microben die gebieden bevolken die doorgaans vochtig en heet zijn, zoals onder de oksels, zijn anders dan microben die de drogere, koelere oppervlakken van de huid koloniseren die zich in gebieden zoals op de armen en benen bevinden. Kommensale microben die typisch de huid koloniseren, omvatten bacteriën , virussen , schimmels en dierlijke microben, zoals mijten.

Bacteriën die de huid koloniseren gedijen in een van de drie belangrijkste typen huidomgevingen: olieachtig, vochtig en droog. De drie belangrijkste soorten bacteriën die deze gebieden van de huid bevolken zijn Propionibacterium (voornamelijk aangetroffen in de olieachtige gebieden), Corynebacterium (te vinden in vochtige gebieden) en Staphylococcus (aangetroffen in droge gebieden). Hoewel de meeste van deze soorten niet schadelijk zijn, kunnen ze onder bepaalde omstandigheden schadelijk zijn. Propionibacterium acnes soorten leven bijvoorbeeld op olieachtige oppervlakken zoals het gezicht, de nek en de rug. Wanneer het lichaam overtollige hoeveelheden olie produceert, prolifereren deze bacteriën in een hoog tempo. Deze overmatige groei kan leiden tot de ontwikkeling van acne. Andere soorten bacteriën, zoals Staphylococcus aureus en Streptococcus pyogenes , kunnen meer ernstige problemen veroorzaken. Aandoeningen veroorzaakt door deze bacteriën zijn onder meer bloedvergiftiging en keelontsteking ( S. pyogenes ).

Er is niet veel bekend over commensale virussen van de huid, aangezien onderzoek op dit gebied tot nu toe beperkt is gebleven. Virussen bleken te verblijven op huidoppervlakken, in zweet- en olie-klieren en binnenin de huidbacteriën. Soorten schimmels die de huid koloniseren, zijn Candida , Malassezia , Cryptocoocus , Debaryomyces en Microsporum . Net als bij bacteriën kunnen schimmels die zich ongewoon snel vermenigvuldigen, problematische aandoeningen en ziekten veroorzaken. Malassezia- schimmelsoorten kunnen roos en atopisch eczeem veroorzaken. Microscopische dieren die de huid koloniseren, omvatten mijten. Demodex- mijten koloniseren bijvoorbeeld het gezicht en leven in haarzakjes. Ze voeden zich met olie-afscheidingen, dode huidcellen en zelfs met sommige huidbacteriën.

Gut Microbiome

Gekleurde scanning electronen microscoop (SEM) van Escherichia coli-bacteriën. E. coli zijn Gram-negatieve staafvormige bacteriën die deel uitmaken van de normale flora van de menselijke darm. Steve Gschmeissner / Science Photo Library / Getty Images

Het microbioom van de menselijke darm is divers en wordt gedomineerd door biljoenen bacteriën met wel duizend verschillende bacteriesoorten. Deze microben gedijen goed in de barre omstandigheden van de darm en zijn sterk betrokken bij het handhaven van gezonde voeding, normaal metabolisme en een goede immuunfunctie. Ze helpen bij de vertering van niet-verteerbare koolhydraten , het metabolisme van galzuur en medicijnen en bij de synthese van aminozuren en veel vitamines. Een aantal darmmicroben produceren ook antimicrobiële stoffen die beschermen tegen pathogene bacteriën . De samenstelling van darmmicrobiotica is uniek voor elke persoon en blijft niet hetzelfde. Het verandert met factoren zoals leeftijd, veranderingen in het dieet, blootstelling aan toxische stoffen ( antibiotica ) en veranderingen in de gezondheid. Veranderingen in de samenstelling van commensale darmmicroben zijn in verband gebracht met de ontwikkeling van gastro-intestinale ziekten, zoals inflammatoire darmziekte, coeliakie en prikkelbare darmsyndroom. De overgrote meerderheid van de bacteriën (ongeveer 99%) die de darmen bewonen, komen voornamelijk uit twee fyla's: Bacteroidetes en Firmicutes . Voorbeelden van andere soorten bacteriën die in de darm worden aangetroffen, zijn bacteriën van de phyla Proteobacteria ( Escherichia , Salmonella, Vibrio), Actinobacteria en Melainabacteria .

Het darmmicrobioom omvat ook archaea, schimmels en virussen . De meest voorkomende archeia in de darm zijn de methanogenen Methanobrevibacter smithii en Methanosphaera stadtmanae . Soorten schimmels die in de darmen voorkomen, zijn Candida , Saccharomyces en Cladosporium . Veranderingen in de normale samenstelling van darmschimmels zijn in verband gebracht met de ontwikkeling van ziekten zoals de ziekte van Crohn en ulceratieve colitis. De meest voorkomende virussen in het darmmicrobioom zijn bacteriofagen die commensale darmbacteriën infecteren.

Mouth Microbiome

Gekleurde scanning electronen microscoop (SEM) van tandplak (roze) op een tand. Plaque bestaat uit een film van bacteriën ingebed in een glycoproteïnematrix. De matrix wordt gevormd door bacteriesecreties en speeksel. Steve Gschmeissner / Science Photo Library / Getty Images

Microbiota van het aantal mondholten in de miljoenen en omvatten archaea , bacteriën , schimmels , protisten en virussen . Deze organismen bestaan ​​samen en het meest in een mutualistische relatie met de gastheer, waar zowel de microben als de gastheer profijt hebben van de relatie. Hoewel de meerderheid van de orale microben gunstig zijn, waardoor wordt voorkomen dat schadelijke microben de mond koloniseren, is het bekend dat sommige ziekteverwekkers pathogeen worden als reactie op veranderingen in de omgeving. Bacteriën zijn de meest talrijke van de orale microben en omvatten Streptococcus , Actinomyces , Lactobacterium , Staphylococcus en Propionibacterium . Bacteriën beschermen zichzelf tegen stressvolle omstandigheden in de mond door een kleverige substantie te produceren die biofilm wordt genoemd. Biofilm beschermt bacteriën tegen antibiotica , andere bacteriën, chemicaliën, tandenpoetsen en andere activiteiten of stoffen die gevaarlijk zijn voor de microben. Biofilms van verschillende bacteriesoorten vormen tandplak , die hecht aan tandoppervlakken en tandbederf kunnen veroorzaken.

Mondelinge microben werken vaak met elkaar samen ten behoeve van de betrokken microben. Bijvoorbeeld, bacteriën en schimmels bestaan ​​soms in mutualistische relaties die schadelijk kunnen zijn voor de gastheer. De bacterie Streptococcus mutans en schimmel Candida albicans die in combinatie werken, veroorzaken ernstige gaatjes, meestal gezien bij voorschoolse bejaarden. S. mutans produceert een stof, extracellulair polysaccharide (EPS), waarmee de bacterie aan tanden kan blijven kleven. EPS wordt ook door C. albicans gebruikt om een ​​lijmachtige substantie te produceren die ervoor zorgt dat de schimmel zich aan tanden en S. mutans hecht. De twee samenwerkende organismen leiden tot een grotere plaqueproductie en verhoogde zuurproductie. Dit zuur vernietigt tandglazuur, resulterend in tandbederf.

Archaea gevonden in het orale microbioom omvatten de methanogenen Methanobrevibacter oralis en Methanobrevibacter smithii . Protenten die in de mondholte wonen, zijn Entamoeba gingivalis en Trichomonas lenax . Deze commensale microben voeden zich met bacteriën en voedseldeeltjes en worden in veel grotere aantallen aangetroffen bij mensen met tandvleesaandoeningen. Het orale viroom bestaat voornamelijk uit bacteriofagen .

Referenties: