Gombák az egészséges emberi gyomor-bél traktusban

Heather E. Hallen-Adams

Élelmiszertudományi és Technológiai Tanszék, Nebraskai Egyetem, Lincoln, NE, USA

Mallory J. Suhr

Élelmiszertudományi és Technológiai Tanszék, Nebraskai Egyetem, Lincoln, NE, USA

ABSZTRAKT

Számos gombafajt fedeztek fel az egészséges emberi bélben; a jelentett taxonok csaknem felét azonban csak egy mintában vagy egy tanulmányban találták meg. A bélben növekedni és megtelepedni képes gombák csak néhány fajra korlátozódnak, főleg Candida élesztőkre és a Dipodascaceae családba tartozó élesztőkre (Galactomyces, Geotrichum, Saprochaete). A Malassezia és a Cladosporium fonalas gomba potenciális kolonizátorok; további munkára van szükség szerepük tisztázásához. Más általánosan észlelt gombák az étrendből vagy a környezetből származnak, de vagy nem tudnak kolonizálni, vagy nem települnek meg (Penicillium és Debaryomyces fajok, amelyek gyakoriak az erjesztett ételekben, de nem növekedhetnek az emberi test hőmérsékletén), míg mások táplálkozási vagy környezeti forrásokkal rendelkeznek (Saccharomyces cerevisiae, fermentációs ágens és valamikor probiotikum; Aspergillus fajok, mindenütt jelenlévő penészgombák) azonban valószínűleg befolyásolják a bélökológiát. A bél mikobioma kevésbé stabilnak tűnik, mint a baktérium mikrobioma, és valószínűleg környezeti tényezőknek van kitéve.

Bevezetés

Az állat gyomor-bél traktusa vonzó rést biztosít azoknak az organizmusoknak, amelyek úgy fejlődtek, hogy ellenálljanak egyedi kihívásainak. A gazdaszervezet által elfogyasztott tápanyagok folyamatosan vannak ellátva, és kiküszöbölik az ételkeresés szükségességét. A belekben a külső nyákréteg lehetővé teszi a gyarmatosítást és tápanyagban gazdag élőhelyet biztosít, míg a sűrű belső réteg a kolonizáló mikrobákat elválasztja a bélhám immunsejtjeinek sűrű koncentrációjától. 1 Ezen erőforrások kiaknázásához az organizmusoknak fel kell készülniük arra, hogy tolerálják a bél állapotát: oxigénhiány; fiziológiai hőmérsékletek (emlősöknél); perisztaltikus összehúzódások és a GI tartalmának ebből következő mozgása; változó pH, a rendkívül savas gyomortól a lúgos bélnyálkahártyáig.

A csíraelmélet kidolgozása és elfogadása óta a legtöbb éven át az emberrel társult mikrobák a kórokozókra összpontosítottak. 2 Míg az emberek és a bélmikrobiájuk közötti kommensális és kölcsönös kapcsolatok fennállása jóval több mint egy évszázad óta ismert (lásd pl. A 3,4-es hivatkozást), a kultúrán alapuló módszerek kizárták a legkivezethetőbb szervezetek tanulmányozását. A kultúrától független PCR-alapú módszerek fejlesztése forradalmasította az egész, egészséges, emberi mikrobiom vizsgálatát. 2 A századfordulón számos nagyszabású nemzetközi egészséges emberi mikrobióm projekt indult. 5-7 A következő generációs szekvenálási technológiák költségeinek csökkenésével és kapacitásának növekedésével a mikrobióm projektek most már megvalósíthatók az egyetlen kutató számára. A mikrobiom hozzájárulása az általános jóléthez ma széles körben elfogadott és tanulmányozott.

Az egészséges emberi bélmikrobiomában az élet minden területének tagjai vannak, az Eukaryát elsősorban a gombák képviselik, és egyes populációkban protiszták, nevezetesen a Blastocystis. 8,9 A gombás komponens - a mikobioma - kevés figyelmet kapott a baktériumokhoz képest, de számos kutató folyamatos munkája kiforrott tudományágat eredményezett, amit ez a speciális kérdés is bizonyít. Számos fontos áttekintés jelent meg ebben az évtizedben. Az emberi myobiobiome egész testre vonatkozó perspektíváit Cui és munkatársai, 10 Huffnagle és Noverr, 11 Seed, 12, Underhill és Iliev, 13, míg a bél mikobiotáját Ianiro és munkatársai, 14 Kirschner és munkatársai, 15 és Suhr és Hallen-Adams. 16 A bélmikobiota betegségben betöltött szerepét Moyes és Naglik, 17 Wang és munkatársai, 18 Gouba és Drancourt, 19 Mukherjee és munkatársai, 20, Richard és munkatársai vizsgálják felül. 21 Ebben a cikkben az egészséges emberek bélmikobiomájára összpontosítunk, különös hangsúlyt fektetve az emberi bélmintákban széles körben elterjedt viszonylag kevés gombára. Megvitatjuk az étrend és a környezet hozzájárulását a bélgomba-összetételhez, valamint a bél mikobiómájának stabilitását az idő múlásával.

Számos gombáról számoltak be az emberi bélből, de kevesen gyakoriak. Az 1917-től 2015-ig terjedő, 36 kultúrán alapuló és nem kultúrán alapuló módszerek széles skáláját alkalmazó 36 vizsgálatból 267 különálló, érvényes faj került részletezésre. 16 (A taxonokat, amelyek csak a nemzetség számára azonosítottak, vagy „leírhatatlannak” minősülnek, a vizsgálatok nem vették bele ebbe az összegzésbe.) Kétszáz fajt, vagyis csaknem 75% -ot csak egy vizsgálatban jelentettek. További 37 fajról számoltak be két vizsgálatban, és csak 15-öt jelentettek 5 vagy több vizsgálatban. Ha a vizsgálatok több mintát is magukban foglalnak, hasonló tendencia figyelhető meg: sok faj megfigyelhető, de a többség csak egyetlen mintában mutatható ki. Saját laboratóriumunk tanulmányai 60 egyed alanyának 85 mintájában 97 különféle gombás taxont azonosítottak. 22,23 negyvennyolc taxont egyetlen mintára korlátoztak, míg 14 10 vagy annál több mintában fordult elő. A leggyakrabban jelentett bélgomba nemzetségeket és fajokat az 1. táblázat tartalmazza. A legtöbb ritkán észlelt taxon valószínűleg nem játszik szerepet a bélökológiában vagy a gazda egészségében, az alábbiakban ismertetett okokból.

Asztal 1.

A leggyakrabban kimutatott gombák a bélmikobiómás vizsgálatokban.

Taxon a # vizsgálatok (%) b # minták (%) c Referenciák

Candida	32 (86%)	68 (80%)
Candida albicans	26 (70%)	18 (21%)	3,9,22,23,31-33,41-44,46,54-57,59,60-63,65,66,68,69
Candida tropicalis	17 (46%)	57 (67%)	3,22,23,29,30-33,42,44,51,54,55,60,61,62,68
Candida parapsilosis	13 (35%)	2 (2%)	9,22,30-33,42,55,60,61,63,67,68,69
Candida glabrata	12 (32%)	0	3,31,41,43,44,46,54,55,59,60,61,63
Candida krusei	10 (27%)	0	3,23,31-33,44,45,54,55,60,63
Candida lusitaniae	6 (16%)	0	30,33,43,54,55,60
Saccharomyces	20 (54%)	5 (6%)
Saccharomyces cerevisiae	20 (54%)	5 (6%)	9,22,23,30,33,34,41-45,51,54,58,59,61-64,69
Penicillium	14 (38%)	17 (20%)	9,22,42,69d
Penicillium aff. közösség	10 (27%)	10 (12%)	23,29,31,41,43,44,51,58,62,67
Aspergillus	12 (32%)	20 (24%)	22,23,42,43,51,58,62
Aspergillus aff. versicolor	5 (14%)	0	9,29,31,44,67
Cryptococcus	10 (27%)	3 (4%)	3,22,23,30,31,41,42,60-62
Malassezia	11 (30%)	21 (25%)	69
Malassezia globosa	8 (22%)	1 (1%)	23,29,30,34,42,43,45,58
Malassezia restricta	7 (19%)	20 (24%)	22,23,29,30,43,45,58
Malassezia pachydermatis	6 (16%)	1 (1%)	23,29,43,44,45,58
Cladosporium	10 (27%)	15 (18%)
Cladosporium aff. herbarum	10 (27%)	18 (21%)	22,23,30,31,32,41,43,58,61,67
Galactomyces	8 (22%)	8 (9%)	60
Galactomyces geotrichum	7 (19%)	7 (8%)	9,22,29,41,43,44,45
Debaryomyces	8 (22%)	18 (21%)
Debaryomyces hansenii	7 (19%)	18 (21%)	22,23,30,34,43,54,59
Trichosporon	6 (17%)	8 (9%)	22,30,33,41,43,45

A bélgombák kategóriái

A bélgomba-vizsgálatokban többször jelentett további két gombacsoport valószínűleg nem a bél elsődleges rést jelenti, de potenciális kolonizátoroknak tekinthető: a Cladosporium és a Dipodascaceae élesztőgombái (ideértve a Geotrichum/Saprochaete és a Galactomyces is). A Cladosporium az Aspergillusszal és a Penicilliummal együtt (az alábbiakban tárgyaljuk) egy rostos gomba vagy penész; a bélben általában észlelt többi gomba mind élesztő. A Cladosporiumról az egészséges emberi GI traktusban (ileum, valamint székletminták) 1969 óta számoltak be, 31 és széles körben elterjedt az Apollo űrhajósok mikrobiotájában. 32 A Dipodascaceae-ben a Galactomyces nemzetség élesztőiről a bélgomba-vizsgálatok 22% -ában számoltak be, a Galactomyces geotrichumról pedig 19% -ról számoltak be (lásd 1. táblázat). Hallen-Adams és munkatársai a 69 minta 54% -ában mutattak ki egy, a Dipodascaceae-ben előforduló Geotrichum gigas fajhoz hasonló fajt, de nem azonos vele, 22 azonban csak ebben a tanulmányban számoltak be róla. A Cladosporium és a Dipodascaceae élesztők valószínűleg környezeti forrásokból jutnak a bélbe, de előfordulásuk elég gyakori, hogy nem zárható ki bizonyos fokú gyarmatosítás.

A bélben lévő Saccharomyces cerevisiae - pék- és sörélesztő - feltehetően az élelmiszerből származik. 33,34 A S. cerevisiae-t nem tekintenénk autochton bél organizmusnak, és nem is valódi emberi kommensálnak (bár az irodalomban gyakran kommensalnak hívják); háziasított erjedési faj, amelynek „vad” rése a növényekhez kapcsolódik. A törzsek 37 ° C-on történő növekedési képessége és az ismételt bevezetés lehetőségei azonban a székletmintákban leggyakrabban kimutatott gombák közé sorolják, és valószínűleg hozzájárulnak a bél mikrobiális ökológiájához. A probiotikus S. cerevisiae („S. boulardii”) egészséges alanyoknál a beadás leállítása után 5 napnál tovább nem tart fenn, 35 de együttes kóros megbetegedések esetén a Saccharomyces fungemia növekvő gyakoriságot eredményezett. 36 Számos Aspergillus faj hasonló kategóriába tartozik - túlélik az emberi élettani hőmérsékleteket, de a környezeti (talaj, levegő, növényi anyagok) esetében sokkal gyakrabban számolnak be róla, mint a bélmintákról, és feltehetően környezeti eredetűek. 37,38 A S. cerevisiae-hez hasonlóan ezeknek a fajoknak az a lehetősége, hogy fennmaradjanak és reagáljanak a bélkörnyezetre (lásd alább), azt jelentik, hogy szerepet játszhatnak a bélben, tekintet nélkül az előnyös réstől.

Egyéb általánosan kimutatott gombák közé tartozik a Debaryomyces hansenii és a Penicillium aff. község, táplálékból származó fajok, amelyek képtelenek növekedni 37 ° C-on. 39,40 Végül a ritkán észlelt gombák hosszú farka alkotja a bélmikobiota-vizsgálatok fajtagazdagságának nagy részét, de amelyeknek az emberi székletmintákban való jelenléte szigorúan véletlenszerű, és nem feltételezhető, hogy befolyásolja a bélökológiát. Ide tartoznak az ehető gombák, 23 növényi kórokozó (széles körben beszámoltak; lásd pl. A 41–43. Hivatkozásokat), a xerophilok (Wallemia sebi és W. muriae), 44 fa rothadó gomba, 22,45,46 és más élőlények, amelyek növekedési és táplálkozási követelményei kizárja az emlős GI traktusban fennálló tartós szerepet.

Az étrend hatása a bélgombákra

A bélmikrobiómát születésig sterilnek vélik, bár a baktériumok magzatvízben és a mecóniumban való kimutatása a közelmúltban kihívásokat támasztott e feltételezéssel szemben. A születéstől kezdve és az egész életen át a mikrobák elsődleges útja a gyomor-bél traktusba történő bejutás útján történik, 48 bár a belélegzés is szerepet játszhat. Az első gomba a csecsemő béljében Saccharomycetalean élesztő, különösen Candida faj; ezeket feltételezhetően az anya továbbítja, mivel a Candida fajok a bőr és a hüvely nyálkahártyájának, valamint a vastagbélnek a gyakori lakói. 49

Az étrend, amely egyidejűleg biztosítja a mikroorganizmusok bejutását a bélbe, és a tápanyagok fő forrása a kialakult mikrobák számára, az étrend nyilvánvalóan befolyásolja a bél mikrobiális összetételét. David és munkatársai széles, reprodukálható, étrend által kiváltott változásokat találtak a bél mikrobiomjában attól függően, hogy az önkéntesek növényi vagy állati eredetű étrendet fogyasztottak-e. 34 Míg a baktériumok összetétele egyértelmű reakciót mutatott a tápanyagok elérhetőségére (szénhidrátok/rostok, szemben a fehérjékkel és zsírokkal), a gomba összetételét úgy tűnt, hogy az élelmiszer-kolonizáció vezérli. Nevezetesen, ugyanazt a gombafajt detektálták a résztvevő székletmintákban és az e résztvevőknek táplált sajtokban. Hoffmann és munkatársai azt találták, hogy a Candida bőség pozitív összefüggésben van a közelmúltbeli szénhidrátfogyasztással és negatívan korrelál az összes telített zsírsavval. 50 A rövid szénláncú zsírsavak közelmúltbeli fogyasztása lenyomta az Aspergillus bőségét. 50 Ukhanova és mtsai. a mandula és a pisztácia fogyasztásával összefüggésben a Candida és a Penicillium csökkenését állapította meg. 51

2. táblázat.

A leggyakoribb taxonok vegetáriánus és hagyományos étrendmintákban.