Мікробіом людського тіла – це складна система, що містить трильйони бактерій, вірусів, грибів та інших мікроорганізмів, які живуть на нашій шкірі, в травному тракті та інших органах. Кожна людина має свій унікальний мікробіом, який виконує важливі функції, включаючи травлення, вироблення вітамінів і захист від патогенних мікроорганізмів. Однак останнім часом все більше науковців досліджують зв’язок між мікробіомом та розвитком різноманітних захворювань. Одним з напрямків цього дослідження є пошук біомаркерів мікробіому, які можуть бути ранніми індикаторами хвороб.
Біомаркери мікробіому – це молекули або метаболіти, що виробляються мікроорганізмами та можуть свідчити про зміни в здоров’ї організму. Ці зміни можуть бути спричинені як зовнішніми факторами, такими як харчування або стрес, так і внутрішніми процесами, що пов’язані з початком захворювання. Певні види бактерій та їхні метаболіти можуть бути індикаторами порушень в організмі задовго до того, як проявляться симптоми хвороби. Це відкриває нові можливості для ранньої діагностики та профілактики багатьох захворювань.
Одним із прикладів є дисбаланс мікрофлори кишківника, що може бути пов’язаним із захворюваннями шлунково-кишкового тракту, такими як синдром подразненого кишківника (СПК) або запальні захворювання кишківника, наприклад, хвороба Крона. Вчені виявили, що при цих захворюваннях мікробіом кишківника значно змінюється: знижується кількість корисних бактерій, таких як Bifidobacterium та Lactobacillus, і водночас збільшується кількість умовно патогенних мікроорганізмів. Це може призвести до порушення цілісності кишкової стінки, що, своєю чергою, сприяє проникненню токсинів у кров і загострює запалення. Вимірювання концентрацій певних метаболітів, таких як коротколанцюгові жирні кислоти (наприклад, бутират), може бути маркером змін у мікробіомі й вказувати на ризик розвитку запальних процесів задовго до появи симптомів.
Крім захворювань кишківника, мікробіом також відіграє важливу роль у регуляції метаболічних процесів. Наприклад, дослідження показали, що певні бактерії, які населяють кишківник, можуть впливати на розвиток метаболічного синдрому та діабету 2 типу. Вважається, що бактерії роду Akkermansia muciniphila мають захисний ефект проти ожиріння та інсулінорезистентності. Низька кількість цих бактерій може бути раннім біомаркером ризику розвитку метаболічних захворювань, що дозволяє застосовувати превентивні заходи, такі як зміна харчування або спосіб життя, ще до початку серйозних проблем зі здоров’ям.
Ще однією важливою областю дослідження є зв’язок мікробіому з розвитком нейродегенеративних захворювань. Існує гіпотеза про “кишково-мозкову вісь”, яка стверджує, що мікробіом кишківника може впливати на роботу центральної нервової системи та бути пов’язаним із захворюваннями, такими як хвороба Альцгеймера або Паркінсона. Деякі бактерії можуть виробляти нейротрансмітери або їхні попередники, які впливають на стан нервової системи. Наприклад, деякі види бактерій здатні синтезувати гамма-аміномасляну кислоту (ГАМК), важливий інгібіторний нейротрансмітер, що відіграє роль у контролі збудження нейронів. Зміни в мікробіомі, які впливають на рівень ГАМК або інших нейротрансмітерів, можуть бути ранніми індикаторами розвитку нейродегенеративних процесів.
Окрім цього, мікробіом може також відігравати роль у розвитку автоімунних захворювань. Наприклад, дослідження вказують на те, що зміни в складі мікробіому можуть бути пов’язані з розвитком ревматоїдного артриту. Певні бактерії можуть стимулювати надмірну активацію імунної системи, що призводить до аутоімунної реакції проти власних тканин організму. Виявлення специфічних метаболітів або бактеріальних маркерів у крові чи калових масах може дати змогу виявити схильність до розвитку аутоімунних захворювань на ранніх стадіях та запобігти прогресуванню захворювання.
Цікавим аспектом є те, що зміни в мікробіомі можуть бути також індикатором розвитку раку. Зокрема, відомо, що бактерії, які мешкають у кишківнику, можуть впливати на метаболізм певних речовин, що підвищує ризик розвитку колоректального раку. Наприклад, Fusobacterium nucleatum – бактерія, яка виявляється у великій кількості в пухлинах колоректальної зони – може бути важливим біомаркером для виявлення ранніх стадій раку. Деякі метаболіти, що утворюються мікробіомом у процесі перетравлювання харчових волокон, можуть впливати на процеси клітинного розподілу та генетичну стабільність, що є ключовими факторами у розвитку пухлин.
Таким чином, біомаркери мікробіому стають важливим інструментом для вивчення механізмів розвитку різних хвороб та їх ранньої діагностики. Вони дозволяють виявляти захворювання на стадії, коли зміни в організмі ще не проявляються на клінічному рівні, що надає можливість для більш ефективної профілактики та терапії. Однак ці дослідження поки що знаходяться на ранніх етапах, і хоча перспективи виглядають багатонадійний, необхідні подальші дослідження для точнішого визначення специфічних біомаркерів та розуміння механізмів їх дії в контексті різних хвороб.
