Mikrobioom ja selle mõjutamine

Varem räägiti mikrofloo­rast, mis pole korrektne, kuna floora viitab taimeriigile. Tänapäevane vaste sellele on mikrobioota, mis tähendab konkreetses keskkonnas elutsevate mikroorganismide kogumit. Erinevate piirkondade mikro­bioota on erinev, näiteks suu, naha või soolestiku mikrobioota. Ka samas kehapiirkonnas olev mikrobioota muutub inimese elukaare vältel.

Mikrobioom on kindlast keskkonnast kogutud kõikide mikroobide genoomide kogum. Praegu saab vaieldamatult kõige rohkem tähelepanu soolestiku mikrobioom, kus ei räägita ainult bakteritest, vaid ka viirustest (viroom), seentest, algloomadest ja arhedest. Mikrobioomi uurimiseks kasutatakse molekulaarseid meetodeid, nagu 16S ribosomaalse RNA sekveneerimine ja shotgun-sekveneerimine, viimane võimaldab lisaks bakteritele uurida ka sooles elavaid viiruseid ja seeni.

Arvatakse, et iga inimese mikrobioom on sama individuaalne nagu sõrmejäljed. On leitud, et sarnaselt sõrmejälgedega on sadade inimeste hulgast võimalik kindlaks teha, kelle mikrobioomiga tegemist on. Ühe aasta möödumisel eelmisest proovivõtust oli soole mikrobioomi põhjal jätkuvalt võimalik tuvastada > 80% isikutest (1).

Probiootikumid on elusad bakterid ja seened, mis võistlevad teiste mikroobidega toitainete ja kasvuruumi nimel, inhibeerides patogeenide ja oportunistide kasvu ökoloogiliste niššide hõivamisega. Mõned probiootikumid, nagu lakto­batsillid ja bifidobakterid, toodavad bakteriotsiine, mis on antimikroobsete omadustega peptiidid (2). Üks heade bakterite oluline võime on kiudainetest lühikese ahelaga rasvhapete (SCFA – short chain fatty acids) tootmine. SCFA-del on oluline roll tervise hoidmisel ja haiguste kujunemisel: need on jämesoole­rakkude energiaallikaks, reguleerivad soole limas­­kesta barjäärifunktsiooni, mõjuvad immuunmoduleerivalt, reguleerivad aine­vahetust ja neil on põletikuvastaseid omadusi (3).

Prebiootikumid on toidus sisalduvad komponendid, mis mikrobioota moduleerimisega omavad potentsiaali peremeesorganismi tervise mõjutamiseks. Inuliin, frukto-oligosahhariidid ja galakto-oligosahhariidid mõjutavad soodsalt kasulike bifidobakterite ja laktobatsillide kasvu. Nii inuliini kui ka galakto-oligosahhariidide tarvitamise võimalike negatiivsete mõjude hulka kuuluvad kerge lahtistav toime ja flatulents, kuid see ilmneb eeskätt suurte koguste tarvitamisel (2).

Sünbiootikumid on kombinatsioon prebiootikumist ja probiootikumist. Piltlikult öeldes on loogiline saata bakter teele koos oma moonakotiga, et soolde jõudes oleks kasvusubstraat kohe võtta. Prebiootikumi võivad muidugi paremale järjele jõudmiseks kasutada ka muud sooles elavad tervisele kasulikud bakterid (2).

Soole mikrobioomi mõjutavad tegurid

On laialt teada, et vastsündinu mikrobioom sõltub sellest, kas laps sündis loomulikke teid pidi või keisrilõikega. Hästi on teada ka rinnapiima mikrobioomi mõjutavad omadused ja asjaolu, et valikud toidusedelis annavad eelise ühtede või teiste mikroobiperekondade kasvuks.

Viimastel aastatel on uuringutest tulnud esile mitmeid uusi tegureid, mis mikrobioomi mõjutavad.

Ravimid. Antibiootikumide hävitav mõju erinevate piirkondade mikrobioomile ei üllata kedagi, kuid vähem on teada, et mingit mõju soolestiku mikroobidele omavad tõenäoliselt kõik ravimid, näiteks prootonpumba inhibiitorid, metformiin, statiinid, mõned NSAID-id (4), aga ka keemiaravis kasutatavad ravimid, hormoonpreparaadid, südame-veresoonkonnahaigusi mõjutavad ravimid, isegi radioloogias kasutatavad kontrastained (5). Lisaks sõltub ka näiteks statiinide ja vähivastaste kemoterapeutikumide efektiivsus osaliselt soole mikrobioomist (4, 5).

Väga vähese kalorsusega dieet (800 kcal päevas) toob kaasa metaboolse tervise paranemise, aga ka sooles bakterite arvukuse vähenemise ja mikrobioomi restruktureerimise. Kui hiirtele siirati dieedijärgset mikrobiootat, siis oli neil vähem rasvumist võrreldes hiirtega, kellele siirati dieedieelset mikrobiootat (6).

Bariaatrilise lõikuse järgselt muutub soole mikrobioom oluliselt, kusjuures sõltumata kehamassiindeksi muutusest. Kui mikroobivabadele hiirtele siirati rasvunud patsientide mikrobioota, muutusid ka nemad kergemini rasvunuteks; pärast bariaatrilist lõikust muutunud mikrobioota siirdamine jättis hiired aga normaalkaalu (7). Seega võib mikrobioomi muutus otsest ja olulist rolli mängida nii madala kalorsusega dieedi kui ka bariaatrilise kirurgia järgselt tekkivas kehamassi vähenemises.

Lisaained toidus. Näiteks suurendas laialdaselt emulgaatorina kasutatav karboksümetüültselluloos subjektiivset ebamugavustunnet kõhus ning häiris soole mikrobiootat, vähendades selle mitmekesisust. Samal ajal vähenes roojas SCFA ja vabade aminohapete kogus (8).

Kui tiined hiired jõid suure rasva­sisaldusega toidu kõrvale puhta vee asemel aspartaami või steviaga magustatud vett, suurendas see järglastel keha rasvasisaldust ja pikaajalist ülekaalu. Aspartaam ja stevia muutsid soole mikrobiootat nii emadel kui ka järglastel (9). Ka teised kunstlikud magustajad (sahhariin, sukraloos, aspartaam ja stevia) mõjutasid mikrobioomi nii suus kui roojas, samuti muutsid magusained plasma metaboloomi. Sahhariin ja sukraloos muutsid ka veresuhkru ainevahetust ja mikrobioomi muutused võivad vahendada suhkruainevahetuse häirete kujunemist (10).

Desifektantide kasutamine majapidamises muudab 3–4 kuu vanuste imikute soole mikrobioomi, mis toob kaasa suurema tõenäosuse kolmeaastaste laste ülekaaluks või rasvumiseks (11).

Bisfenool A (BPA) on plastis suurel hulgal kasutatav kemikaal, üks kõige enam uuritud hormoonsüsteeme häirivatest kemikaalidest. BPA on reproduktiivtoksiline, neurotoksiline ja obesogeenne, viimast tõenäoliselt tänu mitmetele hormoonsüsteeme mõjutavatele omadustele. Uuringud näitavad, et BPA võib soole mikrobiootat mõjutada, kusjuures mõjud on soospetsiifilised. BPA on loomkatses vähendanud soole mikrobioota liigirikkust ja kasulike SCFA-sid tootvate bakterite arvukust.

Kuna BPA toksilisuse kohta on päris palju uuringuid, on plastis hakatud kasutama paljusid teisi bisfenoole, millest osa häirivad loomade närvisüsteemi arengut oluliselt rohkem kui BPA, aga nende kohta on uuringuid veel vähe (12).

On leitud, et merelindude soolestikus olev mikroplasti kogus on märkimisväärselt seotud soole mikrobioomi koostise ja liigirikkusega: mikroplast vähendas kommensaalide arvukust ja suurendas patogeensete, antibiootikumiresistentsete ja plasti lagundavate mikroobide arvukust (13).

Füüsiline aktiivsus. Istuva eluviisiga inimestel tõi 30–60 minutit treeningut kolmel korral nädalas kaasa muutused nii bakterite koosluses kui ka metaboolses aktiivsuses, eeskätt suurenes SCFA-de kogus roojas. Pärast treeningute lõpetamist ei jäänud muutused püsima, vaid taastus treeningute-eelne mikrobioom (14).

Sotsiaalsed kontaktid. Kuigi on hästi teada, et sotsiaalsed kontaktid võimaldavad patogeensete mikroobide levikut, siis heade bakterite liikumine on hämaram teema. On leitud, et šimpansitel soodustavad sotsiaalsed kontaktid soole mikrobioomi elurikkuse kasvu nii ühe looma­põlv­konna siseselt kui ka põlvkondadevaheliselt.

Sage sotsiaalne suhtlus ühest küljest küll suurendab ühe indiviidi soole mikrobioomi liigirikkust, kuid teisest küljest muudab ühe kogukonna isendite soole mikrobioomi omavahel sarnasemaks (15).

Mikrobioomi seostest haigustega

Jättes kõrvale elementaarse fakti, et soole mikrobioom muutub koos seede­traktihaiguste, kasvajaliste haiguste ja krooniliste haiguste raviks tarvitavate ravimite tarvitamisega, on viimaste aastate jooksul lisandunud uusi huvitavaid teadmisi mikrobioomi seostest teiste organsüsteemide haigustega.

Parkinsoni tõve korral algavad patoloogilised protsessid sooles pikalt enne motoorsete sümptomite avaldumist. Alfa-sünukleiini üleekspresseerivatele hiirtele Parkinsoni tõvega patsientide soole mikrobioota siirdamine tõi kaasa tõsisemad motoorsed sümptomid kui ilma Parkinsoni tõveta inimestelt pärit materjali siirdamine, seega moduleerib soole mikrobioota haiguse kulgu (16).

Alzheimeri tõvega inimeste soole mikrobioom erineb tervete eakaaslaste omast ja muutus on ajas püsiv (17).

Esmase psühhoosiga patsientidel esinevad soole mikrobioomis teatavad muutuste mustrid, mis on seotud põletikuliste protseside võimendumisega. Tugevamad muutused mikrobioomis ennustavad ka halvemat ravivastust. Skisofreeniaga on seotud vähese intensiivsusega krooniline põletik ja samuti krooniline põletik seedetraktis: näiteks tsöliaakia ja põletikuline soolehaigus on seotud suurema skisofreeniariskiga (18).

Depressiooni korral on kirjeldatud muutusi selliste bakterite arvukuses, kes sünteesivad glutamaati, võihapet, serotoniini ja gamma-aminovõihapet (GABA) – kõik need on depressiooni korral olulised neurotransmitterid (19).

Kroonilise väsimuse sündroomiga (KVS) patsientide soole mikrobioom erineb tervete omast, kusjuures erinevad muutused leiavad aset, kui KVS-ile kaasub või ei kaasu soole ärritus­sündroom. Tüüpiline on küllastumata rasvhapete biosünteesiga seotud aine­vahetusradade aktiivsuse langus ning atrasiini lagundamise radade aktiivsuse suurenemine. KVS-i sümptomid, nagu valu, väsimus ja motivatsiooni langus, on seotud kindlate bakterite ja metaboolsete radade muutustega (20).

Teatud mustrid mikrobioota häirumises, mis juba varakult ilmnevad, soodustavad hilisemas lapsepõlves juveniilse idiopaatilise artriidi kujunemist. Eriti suurendas JIA riski Parabacteroides distasonis. Riski suurendasid kokkupuude antibiootikumidega ja lühem rinnaga toitmise periood, kusjuures mõju oli doosist sõltuv ja tugevamini väljendunud geneetilise eelsoodumusega lastel. Erinevused soole mikrobioomis võivad näha olla juba imikueas, rohkem kui kümne aastat enne artriidi diagnoosimist (21).

Korduvate kusetrakti infektsioonidega (UTI) naistel oli soole mikrobioom oluliselt vaesunud liigilise mitmekesisuse ja võihapet tootvate bakterite poolest. Üllatavalt oli Escherichia coli populatsioon sooles ja põies ühesugune nii korduvate UTI-dega naistel kui kontrollisikutel, seda nii suhtelise arvukuse kui ka fülogrupi mõistes (22).

Laktobatsillide arvukuse vähenemine tservikovaginaalses mikrobiootas on BRCA1 mutatsiooniga naistel seotud muna­sarjavähki haigestumisega (23), samuti ennustab tservikovaginaalne düsbioos kroonilise HPV infektsiooniga naistel raku­muutuste progresseerumist (24).

Praktikasse on jõudnud vähe

Kuigi me teame, et terve soolestiku mikrobioom on liigiliselt mitmekesine, seal on vähe patogeenseid mikroobe, oportunistid on ohjes hoitud ja rikkalikult on esindatud võihapet ja lühikese ahelaga rasvhappeid tootvaid mikroobe, puudub praegu endiselt kindel definitsioon, millised tunnused peaksid mikrobioomil olema, et seda saaks lugeda terveks (25).

Ei ole olemas meditsiiniliseks kasutamiseks ette nähtud mikrobioomi tervise testi, kuigi otse tarbijatele müüakse erinevaid variante. Standardiseerimata testid tähendavad, et probleemil on suur varieeruvus ka uurimiskeskuste ja laborite vahel (26). Tarbijate tehtavad erinevad testid ei sobi kindlasti haiguste diagnoosimiseks.

Kuidas endale saada ja säilitada tervet soole mikrobioomi? Ega siin mingit saladust ei ole. Menüü, kus on rohkesti puu- ja köögivilju, kaunvilju, vähe lihtsuhkruid ja töödeldud lihatooteid. Hapendatud toitudest ja kiudainetest võib olla kasu, ja nagu eespool märgitud, võib mõju avaldada ka füüsiline aktiivsus (14).

Ilmselt on otstarbekas vältida soole mikrobioota (ja hormoonsüsteemide) häirimist plasti söömise, ebavajalike lisa­ainetega toitudele ning liigsete desinfektantide kasutamisega. Kas aga pre-, pro- või sünbiootikumidest kasu on, seda ei ole süstemaatiliselt testitud (25).

Nagu ka 2023. aasta juunikuu ajakirjas Perearst kirjutati, on suured organisatsioonid andnud üksmeelse soovituse probiootikumide kasutamiseks vaid kahel juhul: Clostridioides difficile infektsiooni ennetamiseks ning ileo-anaalpauna põletiku ennetuseks, raviks või remissiooni soodustamiseks (27).

On raske ennustada, kas kunagi üldse saabub üks lahendus, mis sobiks kõigile inimestele ja kõigis olukordades, kui soole mikrobioota on igaühel sama individuaalne nagu sõrmejälg.

Kasutatud kirjandus

1. Franzosa EA, Huang K, Meadow JF, et al. Identifying personal microbiomes using metagenomic codes. Proc Natl Acad Sci U S A 2015 Jun 2; 112 (22): E2930–2938. doi: 10.1073/pnas.1423854112.
2. Haque SZ, Haque M. The ecological community of commensal, symbiotic, and pathogenic gastrointestinal microorganisms – an appraisal. Clin Exp Gastroenterol 2017 May 5: 10: 91–103. doi: 10.2147/CEG.S126243.
3. Fusco W, Lorenzo MB, Cintoni M, et al. Short-Chain Fatty-Acid-Producing Bacteria: Key Components of the Human Gut Microbiota. Nutrients 2023 May 6; 15 (9): 2211. doi: 10.3390/nu15092211.
4. Le Bastard Q, Berthelot L, Soulillou J-P, et al. Impact of non-antibiotic drugs on the human intestinal microbiome. Expert Rev Mol Diagn 2021 Sep; 21 (9): 911–924. doi: 10.1080/14737159.2021.1952075.
5. Maier L, Pruteanu M, Kuhn M, et al. Extensive impact of non-antibiotic drugs on human gut bacteria. Nature 2018 Mar 29; 555 (7698): 623–628. doi: 10.1038/nature25979.
6. Von Schwartzenberg RJ, Bisanz JE, Lyalina S, et al. Caloric restriction disrupts the microbiota and colonization resistance. Nature 2021 Jul; 595 (7866): 272–277. doi: 10.1038/s41586-021-03663-4.
7. Tremaroli V, Karlssaon F, Werling M, et al. Roux-en-Y Gastric Bypass and Vertical Banded Gastroplasty Induce Long-Term Changes on the Human Gut Microbiome Contributing to Fat Mass Regulation. Cell Metab 2015 Aug 4; 22 (2): 228–238. doi: 10.1016/j.cmet.2015.07.009.
8. Chassaing B, Compher C, Bonhomme B, et al. Randomized Controlled-Feeding Study of Dietary Emulsifier Carboxymethylcellulose Reveals Detrimental Impacts on the Gut Microbiota and Metabolome. Gastroenterology 2022 Mar; 162 (3): 743–756. doi: 10.1053/j.gastro.2021.11.006.
9. Nettleton JE, Cho NA, Klancic T, et al. Maternal low-dose aspartame and stevia consumption with an obesogenic diet alters metabolism, gut microbiota and mesolimbic reward system in rat dams and their offspring. Gut 2020 Oct; 69 (10): 1807–1817. doi: 10.1136/gutjnl-2018-317505.
10. Suez J, Cohen Y, Valdés-Mas R, et al. Personalized microbiome-driven effects of non-nutritive sweeteners on human glucose tolerance. Cell 2022 Sep 1; 185 (18): 3307–3328.e19. doi: 10.1016/j.cell.2022.07.016.
11. Tun MH, Tun HM, Mahoney JJ, et al. Postnatal exposure to household disinfectants, infant gut microbiota and subsequent risk of overweight in children. CMAJ 2018 Sep 17; 190 (37): E1097–E1107. doi: 10.1503/cmaj.170809.
12. Chiu K, Warner G, Nowak RA, et al. The Impact of Environmental Chemicals on the Gut Microbiome. Toxicol Sci 2020 Aug 1; 176 (2): 253–284. doi: 10.1093/toxsci/kfaa065.
13. Fackelmann G, Pham CK, Rodríguez Y, et al. Current levels of microplastic pollution impact wild seabird gut microbiomes. Nat Ecol Evol 2023 May; 7 (5): 698–706. doi: 10.1038/s41559-023-02013-z.
14. Allen JM, Mailing LJ, Niemiro GM, et al. Exercise Alters Gut Microbiota Composition and Function in Lean and Obese Humans. Med Sci Sports Exerc 2018 Apr; 50 (4): 747–757. doi: 10.1249/MSS.0000000000001495.
15. Moeller AH, Foerster S, Wilson ML, et al. Social behavior shapes the chimpanzee pan-microbiome. Sci Adv 2016 Jan 15; 2 (1): e1500997. doi: 10.1126/sciadv.1500997.
16. Sampson TR, Debelius JW, Thron T, et al. Gut Microbiota Regulate Motor Deficits and Neuroinflammation in a Model of Parkinson’s Disease. Cell 2016 Dec 1; 167 (6): 1469–1480.e12. doi: 10.1016/j.cell.2016.11.018.
17. Marizzoni M, Mirabelli P, Mombelli E, et al. A peripheral signature of Alzheimer’s disease featuring microbiota-gut-brain axis markers. Alzheimers Res Ther 2023 May 31; 15 (1): 101. doi: 10.1186/s13195-023-01218-5.
18. Schwarz E, Maukonen J, Hyytiäinen T, et al. Analysis of microbiota in first episode psychosis identifies preliminary associations with symptom severity and treatment response. Schizophr Res 2018 Feb: 192: 398–403. doi: 10.1016/j.schres.2017.04.017.
19. Radjabzadeh D, Bosch JA, Uitterlinden AG, et al. Gut microbiome-wide association study of depressive symptoms. Nat Commun 2022 Dec 6; 13 (1): 7128. doi: 10.1038/s41467-022-34502-3.
20. Nagy-Szakal D, Williams BL, Mishra N, et al. Fecal metagenomic profiles in subgroups of patients with myalgic encephalomyelitis/chronic fatigue syndrome. Microbiome 2017 Apr 26; 5 (1): 44. doi: 10.1186/s40168-017-0261-y.
21. Kindgren E, Ahrens AP, Triplett EW, et al. Infant gut microbiota and environment associate with juvenile idiopathic arthritis many years prior to disease onset, especially in genetically vulnerable children. EBioMedicine 2023 Jul: 93: 104654. doi: 10.1016/j.ebiom.2023.104654.
22. Worby CJ, Schreiber HL 4th, Straub TJ, et al. Longitudinal multi-omics analyses link gut microbiome dysbiosis with recurrent urinary tract infections in women. Nat Microbiol 2022 May; 7 (5): 630–639. doi: 10.1038/s41564-022-01107-x.
23. Nené NR, Reisel D, Leimbach A, et al. Association between the cervicovaginal microbiome, BRCA1 mutation status, and risk of ovarian cancer: a case-control study. Lancet Oncol 2019 Aug; 20 (8): 1171–1182. doi: 10.1016/S1470-2045(19)30340-7.
24. Usyk M, Zolnik CP, Cstle PE, et al. Cervicovaginal microbiome and natural history of HPV in a longitudinal study. PLoS Pathog 2020 Mar 26; 16 (3): e1008376. doi: 10.1371/journal.ppat.1008376.
25. Armet AM, O’Sullivan AF, et al. Rethinking healthy eating in light of the gut microbiome. Cell Host Microbe 2022 Jun 8; 30 (6): 764–785. doi: 10.1016/j.chom.2022.04.016.
26. Stumptner C, Stadlbauer V, O’Neil D, et al. The Pre-Analytical CEN/TS Standard for Microbiome Diagnostics-How Can Research and Development Benefit? Nutrients 2022 May 9; 14 (9): 1976. doi: 10.3390/nu14091976.
27. Aasmets O, Krigul KL. Probiootikumidest tõenduspõhiselt. Perearst 2023 Jun; 47–50.