DOI: https://doi.org/10.3390/biology13030142
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38534413
تاريخ النشر: 2024-02-23
المؤلف: Maria Ines Moreira de Gouveia وآخرون
الموضوع الرئيسي: الميكروبيوم المعوي والصحة
نظرة عامة
يحتوي الجهاز الهضمي البشري على ميكروبيوتا متنوعة، تتكون أساسًا من البكتيريا والفيروسات، والتي تؤثر بشكل كبير على صحة المضيف. من بين هذه الكائنات الدقيقة، تشكل عائلة Enterobacteriaceae مكونًا صغيرًا في الأفراد الأصحاء ولكن يمكن أن تتكاثر بشكل غير طبيعي في أولئك الذين يعانون من حالات مثل السمنة، ومرض التهاب الأمعاء، والاضطرابات الأيضية. تستعرض هذه المراجعة ديناميات Enterobacteriaceae في كل من الحالات الصحية والمرضية، مع تسليط الضوء على الدراسات الآلية الحديثة التي توضح العوامل المساهمة في تكاثرها المفرط في حالات اختلال ميكروبيوتا الأمعاء والآثار اللاحقة على صحة المضيف.
تشير التحليلات التصنيفية إلى أن اختلال ميكروبيوتا الأمعاء في الأفراد المتأثرين غالبًا ما يتميز بزيادة في Proteobacteria، وخاصة Enterobacteriaceae، مما يشير إلى إمكانيته كعلامة حيوية لبداية المرض. تناقش المراجعة أيضًا مختلف الحالات المرتبطة بالاختلال التي قد تسهل تكاثر Enterobacteriaceae وكيف يمكن أن تؤثر مثل هذه الاختلالات على تقدم المرض. يمكن أن يؤدي فهم أعمق للآليات الكامنة وراء اختلال ميكروبيوتا الأمعاء، وخاصة توسع Enterobacteriaceae، إلى تمهيد الطريق لاستراتيجيات جديدة تهدف إلى تعديل المجتمعات البكتيرية في الأمعاء لاستعادة التوازن وتعزيز صحة المضيف.
نقاش
تسلط قسم النقاش في ورقة البحث الضوء على دور Proteobacteria، وخاصة عائلة Enterobacteriaceae، في ميكروبيوتا الأمعاء البشرية الصحية وآثارها في الاختلال المرتبط بمختلف الأمراض. تتكون ميكروبيوتا الأمعاء البشرية من حوالي \(10^{14}\) كائنات دقيقة، تتكون بشكل أساسي من شعبة Firmicutes وBacteroidota، مع تمثيل Proteobacteria أقل من 5% من إجمالي وفرة الميكروبات في الأفراد الأصحاء. من بين Enterobacteriaceae، تعتبر *Escherichia coli* أكثر الأنواع انتشارًا، حيث توجد في أكثر من 90% من البالغين، مع اختلاف في الإقامة السلالية والتنوع النشوي المتأثر بعوامل مثل الجغرافيا والنظام الغذائي. من الجدير بالذكر أنه بينما تظل تركيبة ميكروبيوتا الأمعاء مستقرة على مستويات تصنيفية عالية، يحدث دوران كبير على مستوى السلالة، مما يشير إلى بيئة ميكروبية ديناميكية.
تناقش الورقة أيضًا كيف يمكن أن يكون الاختلال، الذي يتميز بانخفاض التنوع الميكروبي وزيادة في Proteobacteria، علامة على مختلف الأمراض، بما في ذلك أمراض الأمعاء الالتهابية والاضطرابات الأيضية. تشمل العوامل المساهمة في تكاثر Enterobacteriaceae في الظروف الاختلالية الاضطرابات في نقص الأكسجة الفسيولوجية في الأمعاء، وزيادة توفر مستقبلات الإلكترون بسبب الالتهاب، والتكيفات الأيضية التي تسمح لهذه البكتيريا بالازدهار على الركائز الفريدة. تشير النتائج إلى أن توسع Enterobacteriaceae قد لا يعكس فقط مجتمعًا ميكروبيًا غير مستقر ولكن قد يلعب أيضًا دورًا في تقدم المرض، مما يستلزم مزيدًا من التحقيق في الآليات الكامنة وراء هذه الارتباطات وإمكاناتها كمعايير تشخيصية للحالات الصحية.
DOI: https://doi.org/10.3390/biology13030142
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38534413
Publication Date: 2024-02-23
Author(s): Maria Ines Moreira de Gouveia et al.
Primary Topic: Gut microbiota and health
Overview
The human gastrointestinal tract is home to a diverse microbiota, primarily composed of bacteria and viruses, which significantly impacts host health. Among these microorganisms, the family Enterobacteriaceae constitutes a minor component in healthy individuals but can proliferate abnormally in those with conditions such as obesity, inflammatory bowel disease, and metabolic disorders. This review examines the dynamics of Enterobacteriaceae in both healthy and disease states, highlighting recent mechanistic studies that elucidate the factors contributing to their overgrowth in cases of gut microbiota imbalance and the subsequent effects on host health.
Taxonomic analyses indicate that gut dysbiosis in affected individuals is often marked by an increase in Proteobacteria, particularly Enterobacteriaceae, suggesting its potential as a biomarker for disease onset. The review also discusses various conditions linked to dysbiosis that may facilitate Enterobacteriaceae proliferation and how such imbalances can influence disease progression. A deeper understanding of the mechanisms underlying gut dysbiosis, especially the expansion of Enterobacteriaceae, could pave the way for novel strategies aimed at manipulating gut bacterial communities to restore homeostasis and enhance host health.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the role of Proteobacteria, particularly the Enterobacteriaceae family, in the healthy human gut microbiota and its implications in dysbiosis associated with various diseases. The human gut microbiota consists of approximately \(10^{14}\) microorganisms, predominantly from the Firmicutes and Bacteroidota phyla, with Proteobacteria representing less than 5% of total microbial abundance in healthy individuals. Among the Enterobacteriaceae, *Escherichia coli* is the most prevalent species, found in over 90% of adults, with varying strain residency and phylogenetic diversity influenced by factors such as geography and diet. Notably, while the gut microbiota composition remains stable at high taxonomic levels, significant turnover occurs at the strain level, indicating a dynamic microbial environment.
The paper further discusses how dysbiosis, characterized by a decrease in microbial diversity and an increase in Proteobacteria, can serve as a marker for various diseases, including inflammatory bowel diseases and metabolic disorders. Factors contributing to the proliferation of Enterobacteriaceae in dysbiotic conditions include disruptions in the gut’s physiological hypoxia, increased availability of electron acceptors due to inflammation, and metabolic adaptations that allow these bacteria to thrive on unique substrates. The findings suggest that the expansion of Enterobacteriaceae may not only reflect an unstable microbial community but also play a role in disease progression, necessitating further investigation into the mechanisms underlying these associations and their potential as diagnostic criteria for health conditions.