HỆ VI SINH VẬT: THÀNH PHẦN, CHỨC NĂNG VÀ NƠI NÓ ĐƯỢC TÌM THẤY - SINH HỌC - 2025

Hệ vi sinh vật bình thường của con người là tập hợp các vi sinh vật cư trú trong cơ thể một cách tiêu chuẩn, không gây bệnh. Ngày nay thuật ngữ hệ vi khuẩn được coi là không thích hợp.

Về mặt phân loại, hệ vi sinh vật bao gồm các sinh vật rất đa dạng, từ vi khuẩn, vi khuẩn cổ và sinh vật nhân chuẩn đến vi rút. Các cộng đồng vi sinh vật khác nhau đáng kể ở các vùng khác nhau của cơ thể. Nói cách khác, thành phần của vi sinh trong miệng không tương ứng với thành phần được tìm thấy trong ruột.

Nguồn: pixabay.com

Khi chúng ta nghĩ về vi khuẩn - và vi sinh vật nói chung - chúng ta có xu hướng gợi lên cảm giác kinh hoàng về sự hiện diện của những thực thể này trong cơ thể chúng ta. Mặc dù đúng là có nhiều loại vi khuẩn gây ra các bệnh nghiêm trọng, nhưng nhìn chung quan niệm này là không đúng.

Các vi sinh vật trong cơ thể chúng ta là không thể thiếu và thiết lập mối quan hệ tương hỗ và hòa hợp với sinh vật của chúng ta. Hệ vi sinh vật của chúng ta tác động đáng kể đến sinh lý của chúng ta - cả trực tiếp và gián tiếp -, góp phần vào một số chức năng trao đổi chất, bảo vệ chúng ta chống lại các tác nhân gây bệnh, giáo dục hệ thống miễn dịch, trong số các chức năng khác.

Các yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến thành phần của hệ vi sinh vật ở người. Trong đó nổi bật nhất là chế độ ăn uống - cả ở trẻ sơ sinh và người lớn - chế độ sinh, sử dụng thuốc kháng sinh, một số điều kiện y tế, kiểu gen của vật chủ, trong số những người khác.

Hiện nay, có một loạt các phương pháp phân tử mới cho phép xác định đặc tính của hệ vi sinh vật bằng cách sử dụng các kỹ thuật giải trình tự tiên tiến và nhanh chóng. Được sử dụng rộng rãi nhất là gen mã hóa RNA ribosome 16S và được so sánh với cơ sở dữ liệu.

Hệ vi sinh vật là gì?

Hệ vi sinh vật được định nghĩa là tập hợp các vi sinh vật có trong một môi trường xác định. Trong trường hợp này, các vi sinh vật liên quan đến cơ thể con người. Thuật ngữ này được đề xuất bởi Lederberg và McCray, những người đã nhấn mạnh hậu quả và lợi ích của các thực thể sinh học này đối với sức khỏe con người.

Có một thuật ngữ rất tương tự: hệ vi sinh vật. Trong các tài liệu, hệ vi sinh vật và hệ vi sinh vật thường là những khái niệm có thể thay thế cho nhau. Tuy nhiên, nếu chúng ta muốn chính xác, hệ vi sinh vật là danh mục các vi sinh vật, cùng với các gen của chúng.

Một thuật ngữ liên quan là "hệ thực vật" vi khuẩn, hệ vi sinh hoặc hệ thực vật đường ruột. Cả hai đều được sử dụng trong vài thập kỷ và đặc biệt thích hợp trong các tài liệu y tế và khoa học.

Tuy nhiên, thuật ngữ có từ năm 1900 này là không phù hợp, vì thực vật là một thuật ngữ có nguồn gốc từ hoa La tinh, liên quan đến các loài thực vật sống ở một vùng cụ thể. Và vì không có tham chiếu đến tập hợp các vi sinh vật sống trong cơ thể người, nên thuật ngữ này phải được loại bỏ và thay thế bằng hệ vi sinh vật, hoặc hệ vi sinh vật tùy từng trường hợp.

Thành phần của hệ vi sinh vật bình thường

Con số

Hệ vi sinh vật bao gồm nhiều vi sinh vật sống trong cơ thể của mỗi người. Về mặt số lượng, có từ 10 đến 100 nghìn tỷ (vượt quá số lượng tế bào chủ) của các sinh vật cộng sinh này, chúng nằm chủ yếu trong đường tiêu hóa.

Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần của hệ vi sinh vật

Hệ vi sinh vật bắt đầu hình thành từ khi đứa trẻ được sinh ra, nơi cơ thể của nó đại diện cho một môi trường mới cho sự xâm chiếm của vi sinh vật. Sự xâm nhập này phụ thuộc vào phương thức sinh - tức là sinh tự nhiên hoặc mổ lấy thai (phương pháp này ảnh hưởng đáng kể đến hệ vi sinh vật).

Khi trẻ sơ sinh lớn lên và phát triển, sự đa dạng của hệ vi sinh vật tăng lên một cách tuyến tính, tùy thuộc vào những người khai sinh đầu tiên. Điều này sẽ thay đổi tùy thuộc vào nhiều yếu tố, chẳng hạn như cho con bú sữa mẹ, tiêu thụ một số loại thực phẩm, sự phát triển của bệnh tật, trong số những yếu tố khác.

Nghiên cứu hiện tại chỉ ra rằng chế độ ăn uống là yếu tố quan trọng nhất giúp xác định loại hệ vi sinh vật sẽ tồn tại trong mỗi cá nhân.

Phân loại học

Về mặt phân loại, những vi sinh vật này thuộc ba lĩnh vực sống: sinh vật nhân chuẩn, vi khuẩn và vi khuẩn cổ.

Đặc điểm nhận dạng của những sinh vật này rất khác nhau giữa các cá thể, các vùng cơ thể của cá thể và khu vực địa lý nơi chúng sinh sống. Trong phần tiếp theo, chúng tôi sẽ mô tả chi tiết hơn đặc điểm phân loại của hệ vi sinh vật điển hình của từng vùng cơ thể.

Vậy chúng ta có thực sự là con người?

Giờ đây, khi biết được sự đa dạng to lớn của các sinh vật sống trong cơ thể chúng ta, chúng ta phải tự hỏi bản thân mình là ai và liệu chúng ta có thể thực sự coi mình là một cá nhân hay không.

Một quan điểm đầy đủ hơn là tự coi mình là một siêu tổ chức hay sinh vật đơn tính, vì chúng ta bao gồm 90% tế bào vi sinh vật và 99% gen từ vi sinh vật.

Nó nằm ở đâu?

Cơ thể chúng ta là một tập hợp phong phú của các vi sinh vật, nơi mỗi cấu trúc cung cấp một ngách tiềm năng cho sự phát triển của chúng. Các mối quan hệ tương hỗ này thường mang tính đặc trưng tại địa điểm, nơi một số vi sinh vật nhất định hình thành các khuẩn lạc ở các vùng cụ thể của cơ thể. Các khu vực quan trọng nhất là:

Hệ vi sinh vật đường ruột

Trong các hốc do cơ thể con người cung cấp, không nghi ngờ gì nữa, điều tốt nhất được nghiên cứu - xét về hệ vi sinh vật của nó - là đường tiêu hóa.

Hàng ngàn loài được tìm thấy trong ruột của một cá thể trưởng thành, chủ yếu là các vi khuẩn phyla Bacteroidetes, Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria và Verrucomicrobia.

Khu trú này khác nhau trên khắp đường tiêu hóa. Ở ruột non, các họ Lactobacillaceae, Erysiopelotrichaceae và Enterobacteriaceae chiếm ưu thế, giàu các chi Bacteroides spp., Clostridium spp., Bifidobacterium spp.

Ở ruột kết, cư dân phổ biến nhất là Bacteroideceae, Prevotellaceae, Rikenellaceae, Lachnospiraceae và Ruminococcaceae.

Sự khác biệt này trong họ vi khuẩn trong suốt ruột phản ánh sự khác biệt sinh lý tồn tại trong suốt ruột.

Trong ruột non, sự phát triển của vi khuẩn bị giới hạn bởi nồng độ oxy, sự hiện diện của các peptide kháng khuẩn và giá trị pH, trong khi ở ruột kết, lượng vi khuẩn cao hơn.

Ngoài ra, còn hạn chế vi khuẩn ở ruột non để tránh sự cạnh tranh hấp thụ dinh dưỡng giữa vi sinh vật và vật chủ.

Trong phân, những con chính được phát hiện thuộc miền vi khuẩn, mặc dù cũng có những đại diện của vi khuẩn cổ (bậc Methanobacteria) và sinh vật nhân chuẩn (bậc Saccharomycetales.)

Hệ vi sinh vật đường miệng

Khoang miệng và phần mở rộng tiếp giáp đại diện cho các vùng nhà ở thích hợp cho một số loại vi sinh vật, bao gồm bề mặt răng, bề mặt của lưỡi, và các cấu trúc sừng hóa và không sừng hóa khác.

Một thành phần cơ bản của khoang miệng là nước bọt. Trong một ml chất lỏng này, chúng ta có thể tìm thấy tới 100 triệu tế bào vi khuẩn. Trong số này, khoảng 300 loài đã được xác định, trong khi 360 loài khác chưa được xác định danh tính phân loại cụ thể.

Phylum thống trị khoang miệng là Firmicutes, tiếp theo là Proteobacteria, Bacteroides, Actinobacteria, Spirochaetes và Fusobacteria.

Về sự đa dạng của vi khuẩn cổ, chi Methanobrevibacter đã được phân lập nhiều lần từ khoang miệng.

Các nghiên cứu tiết lộ rằng sự hiện diện của vi khuẩn cổ có liên quan đến sự phát triển của các bệnh nha chu. Do đó, vai trò của những sinh vật này trong việc thiết lập mối quan hệ hòa hợp với khách vẫn chưa rõ ràng.

Loại nấm chiếm ưu thế trong khoang miệng thuộc giống Candida. Giống như các loài archaea, chúng có liên quan đến sự phát triển của nhiều loại bệnh. Các chi phổ biến khác trong sâu khoang là: Cladosporium, Aureobasidium, Saccharomycetales, Aspergillus và Fusarium.

Cuối cùng, các loại virus phổ biến nhất trong miệng là herpesvirus. Người ta ước tính rằng 90% dân số sở hữu chúng.

Hệ vi sinh vật niệu sinh dục

Đường tiết niệu sinh dục nữ

Các vi sinh vật sống bên trong âm đạo có sự liên kết tốt và cân bằng của loại tương hỗ, bảo vệ vật chủ của chúng và trao đổi chất dinh dưỡng, để đổi lấy một môi trường thiếu oxy thích hợp cho sự phát triển của chúng.

Ở phụ nữ trong độ tuổi sinh sản, âm đạo chứa một lượng đáng kể axit lactic và các chất kháng khuẩn khác, làm hạn chế sự phát triển của hệ vi sinh vật. Môi trường này được duy trì nhờ sự hiện diện của các vi khuẩn sản xuất axit lactic, đặc biệt là Lactobacillus spp.

Trên thực tế, vi khuẩn thuộc giống này đã được coi là cư dân không thể thiếu từ năm 1892 đối với sức khỏe âm đạo.

Ngoài Lactobacillus, âm đạo được đặc trưng bởi sự hiện diện của các vi sinh vật thuộc các giống: Staphylococcus, Ureaplasma, Corynebacterium, Streptococcus, Peptostreptococcus, Gardnerella, Bacteroides, Mycoplasma, Enterococcus, Escherichia, Veillonella, Bifidobacterium và nấm.

Khi phụ nữ già đi và mức độ nội tiết tố thay đổi, hệ vi sinh vật bị thay đổi.

Đường tiết niệu sinh dục nam

So với đường tiết niệu sinh dục nữ, hệ vi sinh vật nam ít được nghiên cứu và không được biết nhiều chi tiết.

Một số chi đã được báo cáo ở dương vật bao gồm Staphylococus epidermidis, Corynebacterium spp., Lactobacillus spp., Trong số những loài khác.

Hệ vi sinh vật của phổi

Phổi là cơ quan rất quan tâm đến việc nghiên cứu hệ vi sinh vật của chúng. Tuy nhiên, có rất ít nghiên cứu về đề tài này - cùng với khó khăn trong việc lấy mẫu. Mặc dù trước đây chúng được coi là khu vực vô trùng, ngày nay tầm nhìn này đã được sửa đổi.

Người ta đã tìm thấy sự hiện diện của các chi Streptococcus, và trong một số mẫu Haemophilus, Rothia, Prevotella, Veillonella và Fusobacterium.

Hệ vi sinh vật của da

Cơ quan lớn nhất của con người là da, được bao phủ bởi rất nhiều loại vi sinh vật và là nơi cư trú của chúng ngay từ khi mới sinh ra.

Khoảng 200 chi vi khuẩn đã được xác định được coi là cư dân của da. Hầu hết các loài này thuộc về 3 loài thực vật, đó là: Vi khuẩn Actinobacteria, Firmicutes và Proteobacteria.

Thành phần của hệ vi sinh vật của da có mối liên hệ chặt chẽ với loại da, thói quen và di truyền của vật chủ, làm cho nó vô cùng thay đổi.

Hầu hết các vi khuẩn ăn chất tiết của da, vì vậy chúng hình thành mối quan hệ rất chặt chẽ.

Đặc trưng

Tiêu hóa và sản xuất vitamin

Hệ vi sinh vật thực hiện một loạt các chức năng trong cơ thể con người, làm nổi bật vai trò của nó trong việc cải thiện tiêu hóa.

Các vi khuẩn sống ở cuối ruột kết có liên quan đến sự phân cắt các polysaccharid không thể chuyển hóa hiệu quả trong ruột non, làm tăng khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng.

Nó cũng đã được chứng minh rằng các vi khuẩn khác nhau có khả năng sản xuất các vitamin thiết yếu sẽ được vật chủ hấp thụ. Ví dụ về điều này là một trong những sinh vật được các nhà khoa học biết đến nhiều nhất: E. coli.

Cạnh tranh và bảo vệ chống lại mầm bệnh

Cạnh tranh được định nghĩa là sự tương tác đối kháng liên quan đến việc hai hoặc nhiều loài cùng tranh giành một nguồn tài nguyên chung.

Phổ vi sinh vật vô hại mà chúng ta nuôi dưỡng trong cơ thể đang cạnh tranh liên tục với các mầm bệnh và trong hầu hết các trường hợp, chúng xoay sở để thay thế chúng - nhờ vào điều trong sinh thái học được gọi là nguyên tắc cạnh tranh loại trừ.

Chúng được cho là thiết lập tuyến phòng thủ đầu tiên chống lại sự lây nhiễm của các mầm bệnh tiềm ẩn này.

Hệ vi sinh vật được nghiên cứu như thế nào?

Nghiên cứu về hệ vi sinh vật bắt nguồn từ thời của Antonie van Leewenhoek, vào đầu năm 1680. Nhà nghiên cứu này đã nghiên cứu so sánh các vi sinh vật khác nhau sống ở khu vực miệng và trong phân, ghi nhận sự khác biệt đáng kể ở cả hai khu vực.

Sự khác biệt vượt ra ngoài vùng cơ thể, vì nhà nghiên cứu này cũng đưa vào so sánh giữa những người khỏe mạnh và ốm yếu trong thiết kế thử nghiệm của mình. Bằng cách này, ông đã chứng minh được tầm quan trọng của vi sinh vật đối với sức khỏe con người.

Trong lịch sử, việc nghiên cứu hệ vi sinh vật liên quan đến việc đầu tư thời gian và năng lượng vào việc tạo ra nhiều loại cây trồng.

Hiện tại, phương pháp này đã được thay thế bằng phương pháp tiếp cận phân tử cho phép phân tích trình tự di truyền của vi sinh vật (thường chỉ thị phân tử được sử dụng là gen cho ARN ribosom 16S và 18S).

Bằng cách phân tích các trình tự này, đơn vị phân loại (sinh vật nhân chuẩn, vi khuẩn hoặc vi khuẩn cổ) có thể được chỉ định cho các cấp độ phân loại khác nhau, cho đến khi chúng ta tiếp cận loài.

Thuật ngữ metagenomics ban đầu được sử dụng để mô tả đặc tính của tổng số DNA, và ngày nay nó được sử dụng chính xác hơn để chỉ việc nghiên cứu các dấu hiệu di truyền, chẳng hạn như gen DNA ribosome 16S.

Điều gì xảy ra khi sự mất cân bằng xảy ra trong hệ vi sinh vật?

Mặc dù không có sơ đồ rõ ràng và chính xác về tất cả các sinh vật sống trong cơ thể con người, người ta biết rằng sự thay đổi về thành phần và sự phong phú của chúng ảnh hưởng đến sức khỏe, từ rối loạn tiêu hóa đến phát triển các hành vi lo lắng.

Hiện nay, các phương pháp điều trị tập trung vào việc thiết lập lại hệ vi sinh vật khỏe mạnh được quản lý ở những bệnh nhân mắc một số rối loạn.

Người giới thiệu

1. Donaldson, GP, Lee, SM và Mazmanian, SK (2016). Địa lý sinh học đường ruột của hệ vi sinh vật. Đánh giá bản chất. Vi sinh, 14 (1), 20–32.
2. Lloyd-Price, J., Abu-Ali, G., & Huttenhower, C. (2016). Hệ vi sinh vật khỏe mạnh của con người. Thuốc gen, 8 (1), 51.
3. Marchesi, JR (Ed.). (2014). Hệ vi sinh vật và quần xã vi sinh vật ở người. CABI.
4. Marchesi, JR, & Ravel, J. (2015). Từ vựng về nghiên cứu hệ vi sinh vật: một đề xuất. Hệ vi sinh vật, 3, 31.
5. Mimee, M., Citorik, RJ, & Lu, TK (2016). Trị liệu bằng hệ vi sinh vật - Những tiến bộ và thách thức. Đánh giá phân phối thuốc nâng cao, 105 (Pt A), 44–54.
6. Mohajeri, MH, Brummer, R., Rastall, RA, Weersma, RK, Harmsen, H., Faas, M., & Eggersdorfer, M. (2018). Vai trò của hệ vi sinh vật đối với sức khỏe con người: từ khoa học cơ bản đến ứng dụng lâm sàng. Tạp chí dinh dưỡng Châu Âu, 57 (Suppl 1), 1–14.
7. Fiveby, E., & Juge, N. (2017). Giới thiệu về hệ vi sinh vật đường ruột của con người. Tạp chí Sinh hóa, 474 (11), 1823–1836.
8. Ursell, LK, Metcalf, JL, Parfrey, LW, & Knight, R. (2012). Xác định hệ vi sinh vật ở người. Đánh giá dinh dưỡng, 70 Suppl 1 (Suppl 1), S38 - S44.