Mikrobiom

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Mikrobiom, mikrobiota – ogół mikroorganizmów występujących w danym siedlisku. Termin mikrobiom zaproponował Joshua Lederberg na przełomie XX i XXI w., nawiązując zwłaszcza do słów genom i proteom[1]. Ponieważ większość organizmów mikrobioty (zwłaszcza bakterie, mikroskopijne grzyby i niektóre protisty) niegdyś zaliczano do roślin, termin ten jest bliskoznaczny z terminem mikroflora. Z kolei w przypadku mikrobioty glebowej odnosi się w znacznej mierze do mikrofauny[2]. W odróżnieniu od pojęcia mikroflory fizjologicznej, obejmuje on wszystkie mikroorganizmy, nie wyłączając chorobotwórczych[1]. W pewnych ujęciach mikrobiom stosowany jest nie tyle do zespołu organizmów, ile raczej do zespołu ich genomów[3].

Mikrobiom człowieka[edytuj | edytuj kod]

Escherichia coli i Bacillus cereus – dwa gatunki mogące wchodzić w skład ludzkiego mikrobiomu, pierwszy zwykle nieszkodliwy, drugi często wywołujący zatrucia pokarmowe

Jednym ze środowisk zasiedlanych przez mikroorganizmy jest ciało człowieka oraz światło jego przewodu pokarmowego czy dróg oddechowych. Specyficzne mikrobiomy można wyróżnić m.in. dla jamy ustnej, jamy nosowej, uszu, pochwy, jelit, płuc, włosów i skóry[4].

Mikrobiom przewodu pokarmowego[edytuj | edytuj kod]

Szacuje się, że liczba komórek mikroorganizmów (prokariotycznych i eukariotycznych) zasiedlających ludzki przewód pokarmowy jest mniej więcej dziesięciokrotnie większa niż liczba jego własnych, budujących organizm, komórek[5]. Daje to 1014 mikroorganizmów o liczbie genów co najmniej stokrotnie większej niż liczba genów człowieka. Geny te są zaangażowane m.in. w metabolizm węglowodanów, aminokwasów, ksenobiotyków, wytwarzanie witamin i izoprenoidów, jak również metanogenezę. Według niektórych badaczy uzasadnia to stwierdzenie, że ludzki metabolizm należy traktować jako zespół, na który składa się zarówno metabolizm samego człowieka, jak i jego mikrobiomu, czyli stosować podejście metagenomowe, a więc odnoszące się do zespołu genomów[3].

Jednym z większych przedsięwzięć badawczych związanych z mikrobiomem jest Human Microbiome Project (HMP) finansowany przez amerykańskie Narodowe Instytuty Zdrowia. Bywa on metaforycznie określany jako drugi Projekt poznania ludzkiego genomu, gdyż jest w pewnym sensie jego uzupełnieniem. Ma on na celu zbadanie związków między mikrobiomami ludzi a ich stanem zdrowia (jako że jest projektem medycznym), a jednocześnie wypracowanie standardów tego typu badań. Ma to usprawnić projektowanie badań dotyczących zmienności mikrobiomu w zależności od miejscowej populacji, genotypu, chorób, wieku, odżywienia, leczenia i środowiska[6].

Różne trwałe układy mikrobiomów jelitowych różnicujące gospodarzy określane są jako enterotypy. Warunki, od których zależy ogólny skład enterotypu są nieznane – jest on niezależny od takich czynników jak wiek, BMI czy płeć, jednak niektóre jego składniki mogą być z nimi związane[7]. Przykładowo, jeden z elementów enterotypu zależy bezpośrednio od długoterminowej diety – u osób odżywiających się pokarmem o dużej zawartości białka i tłuszczu zwierzęcego (mięsnym) charakterystycznym elementem mikrobiomu kałowego jest bakteria Bacteroides, podczas gdy u osób odżywiających się pokarmem o dużej zawartości węglowodanów – Prevotella. Doraźna zmiana diety wpływa dość szybko (w ciągu doby) na szczegółowy skład mikrobiomu, podczas gdy charakterystyczny enterotyp pozostaje stały przez co najmniej 10 dni[8].

Mikrobiomy innych poziomów organizacji[edytuj | edytuj kod]

Przedsięwzięcie naukowe polegające na zebraniu danych z zakresu mikrobiologii środowiskowej określane jest jako Earth Microbiome Project (dosłownie: Projekt ziemskiego mikrobiomu). Został on zaproponowany w lipcu 2010 roku na konferencji Terabase Metagenomics w amerykańskim kurorcie Snowbird. Pierwsze spotkanie tego projektu miało miejsce w Argonne National Laboratory 6 października 2010 roku i miało na celu przedyskutowanie priorytetów wyboru próbek do analizy (sekwencjonowania materiału genetycznego i analiz metagenomu)[9].

Information icon.svg Zobacz też: Biom.

Przypisy

  1. 1,0 1,1 Joshua Lederberg, Alexa T. McCray. 'Ome Sweet 'Omics – A Genealogical Treasury of Words. „The Scientist”. 15 (7), s. 8, 2 kwietnia 2001 (ang.). 
  2. Mikrobiota (pol.). W: Słownik terminów biologicznych [on-line]. pwn.pl. [dostęp 2012-03-28].
  3. 3,0 3,1 Steven R. Gill, Mihai Pop, Robert T. DeBoy, Paul B. Eckburg, Peter J. Turnbaugh, Buck S. Samuel, Jeffrey I. Gordon, David A. Relman, Claire M. Fraser-Liggett, Karen E. Nelson. Metagenomic Analysis of the Human Distal Gut Microbiome. „Science”. 312 (5778), s. 1355–1359, 2 czerwca 2006. doi:10.1126/science.1124234. ISSN 0036-8075. PMID 16741115 (ang.). 
  4. Kellyn S. Betts. A Study in Balance: How Microbiomes Are Changing the Shape of Environmental Health. „Environmental Health Perspectives”. 119 (8), s. a340–a346, sierpień 2011. National Institute of Environmental Health Science. doi:10.1289/ehp.119-a340. PMID 21807598 (ang.). 
  5. Dwayne C. Savage. Microbial Ecology of the Gastrointestinal Tract. „Annual Review of Microbiology”. 31, s. 107–133, paźdzernik 1977. doi:10.1146/annurev.mi.31.100177.000543. ISSN 0066-4227 (ang.). 
  6. The NIH HMP Working Group, Jane Peterson, Susan Garges, Maria Giovanni, Pamela McInnes, Lu Wang, Jeffery A. Schloss, Vivien Bonazzi, Jean E. McEwen, Kris A. Wetterstrand, Carolyn Deal, Carl C. Baker, Valentina Di Francesco, T. Kevin Howcroft, Robert W. Karp, R. Dwayne Lunsford, Christopher R. Wellington, Tsegahiwot Belachew, Michael Wright, Christina Giblin, Hagit David, Melody Mills, Rachelle Salomon, Christopher Mullins, Beena Akolkar, Lisa Begg, Cindy Davis, Lindsey Grandison, Michael Humble, Jag Khalsa, A. Roger Little, Hannah Peavy, Carol Pontzer, Matthew Portnoy, Michael H. Sayre, Pamela Starke-Reed, Samir Zakhari, Jennifer Read, Bracie Watson, Mark Guyer. The NIH Human Microbiome Project. „Genome Research”. 19, s. 2317–2323, grudzień 2009. doi:10.1101/gr.096651.109. PMID 19819907 (ang.). 
  7. Manimozhiyan Arumugam, Jeroen Raes, Eric Pelletier, Denis Le Paslier, Takuji Yamada, Daniel R. Mende, Gabriel R. Fernandes, Julien Tap, Thomas Bruls, Jean-Michel Batto, Marcelo Bertalan, Natalia Borruel, Francesc Casellas, Leyden Fernandez, Laurent Gautier, Torben Hansen, Masahira Hattori, Tetsuya Hayashi, Michiel Kleerebezem, Ken Kurokawa, Marion Leclerc, Florence Levenez, Chaysavanh Manichanh, H. Bjørn Nielsen, Trine Nielsen, Nicolas Pons, Julie Poulain, Junjie Qin, Thomas Sicheritz-Ponten, Sebastian Tims, David Torrents, Edgardo Ugarte, Erwin G. Zoetendal, Jun Wang, Francisco Guarner, Oluf Pedersen, Willem M. de Vos, Søren Brunak, Joel Doré, María Antolín, François Artiguenave, Hervé M. Blottiere, Mathieu Almeida, Christian Brechot, Carlos Cara, Christian Chervaux, Antonella Cultrone, Christine Delorme, Gérard Denariaz, Rozenn Dervyn, Konrad U. Foerstner, Carsten Friss, Maarten van de Guchte, Eric Guedon, Florence Haimet, Wolfgang Huber, Johan van Hylckama-Vlieg, Alexandre Jamet, Catherine Juste, Ghalia Kaci, Jan Knol, Karsten Kristiansen, Omar Lakhdari, Severine Layec, Karine Le Roux, Emmanuelle Maguin, Alexandre Mérieux, Raquel Melo Minardi, Christine M'rini, Jean Muller, Raish Oozeer, Julian Parkhill, Pierre Renault, Maria Rescigno, Nicolas Sanchez, Shinichi Sunagawa, Antonio Torrejon, Keith Turner, Gaetana Vandemeulebrouck, Encarna Varela, Yohanan Winogradsky, Karsten Kristiansen, Georg Zeller, Jean Weissenbach, S. Dusko Ehrlich, Peer Bork. Enterotypes of the human gut microbiome. „Nature”. 473, s. 174–180, 12 maja 2011. doi:10.1038/nature09944. ISSN 0028-0836. PMID 21508958 (ang.). 
  8. Gary D. Wu, Jun Chen, Christian Hoffmann, Kyle Bittinger, Ying-Yu Chen, Sue A. Keilbaugh, Meenakshi Bewtra, Dan Knights, William A. Walters, Rob Knight, Rohini Sinha, Erin Gilroy, Kernika Gupta, Robert Baldassano, Lisa Nessel, Hongzhe Li, Frederic D. Bushman, James D. Lewis. Linking Long-Term Dietary Patterns with Gut Microbial Enterotypes. „Science”. 6052 (334), s. 105–108, 7 października 2011. doi:10.1126/science.1208344. PMID 21885731 (ang.). 
  9. Jack A. Gilbert, Folker Meyer, Janet Jansson, Jeff Gordon, Norman Pace, James Tiedje, Ruth Ley, Noah Fierer, Dawn Field, Nikos Kyrpides, Frank-Oliver Glöckner, Hans-Peter Klenk, K. Eric Wommack, Elizabeth Glass, Kathryn Docherty, Rachel Gallery, Rick Stevens, Rob Knight. The Earth Microbiome Project: Meeting report of the “1st EMP meeting on sample selection and acquisition” at Argonne National Laboratory October 6th 2010. „Standards in Genomic Sciences”. 3 (3), s. 249–253, 31 grudnia 2010. Genomic Standards Consortium. doi:10.4056/aigs.1443528. PMID 21304728 (ang.).