מיקרוביום: קהילת החיידקים בגוף האדם

גוף האדם אינו פועל כיחידה ביולוגית מבודדת. על פני העור ובחללים הפנימיים חיים מיקרואורגניזמים רבים, ובעיקר חיידקים, המשתתפים בתהליכים חיוניים לגוף. בשיעור זה נבחן את הקשר בין האדם לבין חיידקים אלה, את מקומם המרכזי במעי הגס ואת התפקידים שהם ממלאים בשמירה על בריאות.

מהו מיקרוביום?

המונח מיקרוביום מתאר את קהילת המיקרואורגניזמים החיים בגוף האדם ועל פניו. קהילה זו כוללת בעיקר חיידקים, אך גם פטריות ונגיפים. רוב המיקרואורגניזמים אינם פתוגנים, כלומר אינם גורמי מחלה, אלא מקיימים עם האדם יחסי סימביוזה — חיים משותפים של אורגניזמים שונים. במקרים רבים הקשר הוא מוטואליזם: גם האדם וגם החיידק מפיקים ממנו תועלת.

החיידקים שייכים לקבוצת הפרוקריוטים: יצורים חד־תאיים שאין להם גרעין תא מוגדר, והחומר התורשתי שלהם נמצא בציטופלזמה. אצל חלק מהחיידקים יש גם פלסמידים — מקטעי DNA מעגליים קטנים, הנפרדים מהכרומוזום החיידקי. תכונות אלה מאפשרות לחיידקים להתאים את עצמם לתנאי סביבה שונים, כולל שינויים במזון ובחשיפה לתרופות.

היכן מצוי המיקרוביום בגוף?

המיקרוביום אינו מרוכז במקום אחד. הוא מצוי באזורים הבאים במגע עם הסביבה החיצונית, כגון העור, חלל הפה ומערכת הנשימה. התנאים בכל אזור — לחות, טמפרטורה, זמינות מזון וחמצן — קובעים אילו מינים יכולים לחיות בו.

הריכוז הגבוה והמשמעותי ביותר של חיידקי המיקרוביום נמצא במעי הגס. במעי הגס יש שפע של שאריות מזון, תנאי לחות מתאימים ושטח פנים נרחב, ולכן הוא מהווה בית גידול עיקרי לחיידקים מועילים. באזור זה מתרחשים תהליכי פירוק וספיגה רבים, ולחיידקים יש השפעה ישירה על תפקוד מערכת העיכול ועל בריאות הגוף כולו.

תרומת חיידקי המעי לגוף האדם

חיידקי המעי הגס תורמים לאדם במגוון דרכים. תרומתם אינה מצטמצמת לעיכול בלבד, אלא קשורה גם להגנה מפני מחלות ולשמירה על איזון פנימי.

• סיוע בעיכול: חיידקי המעי מייצרים אנזימים המפרקים פחמימות מורכבות וסיבים תזונתיים, שתאי האדם אינם מסוגלים לפרק בעצמם. כך מתאפשרת הפקת אנרגיה מחומרי מזון שחלקם היה יוצא מהגוף ללא ניצול.
• ייצור ויטמינים: חיידקי המעי הגס מייצרים ויטמינים חיוניים, ובהם ויטמינים מקבוצת B וויטמין K. ויטמין K נחוץ לתהליך קרישת הדם.
• סיוע בספיגה ובתנועת המעי: החיידקים יכולים לשפר ספיגת מים ומינרלים במעי הגס ולהשפיע על זמן מעבר המזון.
• תרומה למערכת החיסון: חשיפה קבועה לחיידקי המיקרוביום מסייעת למערכת החיסון ללמוד להבחין בין חיידקים מועילים לבין פתוגנים.
• שמירה על סביבת מעי מתאימה: חיידקי המעי הגס תורמים לשמירה על רמת חומציות מתאימה ועל תנועה תקינה של המעי. סביבה כזו מקשה על התפתחות מינים מזיקים ומאפשרת תפקוד תקין של תאי המעי.
• השפעה על מאזן האנרגיה: פירוק חומרים על ידי חיידקים מגדיל את כמות האנרגיה שהגוף יכול לקלוט מהמזון. לכן להרכב המיקרוביום עשויה להיות השפעה גם על משקל הגוף.

הגנה מפני פתוגנים ותחרות על משאבים

אחת הדרכים החשובות שבהן המיקרוביום שומר על בריאות האדם היא הגנה עקיפה מפני פתוגנים. חיידקי המיקרוביום התקין תופסים שטחי היצמדות על דופן המעי ומנצלים חלק ניכר מחומרי המזון הזמינים. תחרות זו מקשה על חיידקים גורמי מחלה להתנחל, להתרבות ולגרום לנזק.

כאשר הרכב המיקרוביום מאוזן, האוכלוסייה המועילה יכולה לדכא מינים מזיקים. לעומת זאת, פגיעה באיזון זה עלולה לאפשר לפתוגנים או לחיידקים עמידים להגדיל את חלקם באוכלוסייה. במקרה כזה עלולה לגדול הסכנה לזיהום או לדלקת במערכת העיכול.

מיקרוביום ומערכת החיסון

המיקרוביום אינו רק שותף בעיכול; הוא גם מסייע בהתפתחות מערכת החיסון. חשיפה מבוקרת לחיידקים מועילים מאפשרת לגוף לתרגל זיהוי של מרכיבים זרים. כך מערכת החיסון לומדת להגיב נגד פתוגנים בלי לתקוף באופן קבוע חיידקים מועילים או תאי גוף. הפרה מתמשכת של האיזון עלולה להשפיע על האיזון הדלקתי בגוף ועל הנטייה למחלות.

מיקרוביום והומיאוסטזיס

הומיאוסטזיס הוא שמירה על סביבה פנימית יציבה יחסית בגוף, למרות שינויים חיצוניים. חיידקי המעי משתתפים בשמירה על הומיאוסטזיס בכמה דרכים: הם תורמים לפירוק מזון ולספיגת חומרים, מסייעים בשמירה על רמת חומציות מתאימה במעי הגס ומשפיעים על פעילות מערכת החיסון.

הקשר בין האדם לחיידקי המעי אינו חד־סטרי. הגוף מספק לחיידקים סביבת מחיה וחומרי מזון, והחיידקים תורמים לתהליכים שהגוף אינו מבצע ביעילות ללא עזרתם. לכן המיקרוביום נתפס כחלק ממערכת רחבה יותר של ויסות עצמי בגוף.

גורמים המשפיעים על הרכב המיקרוביום

הרכב המיקרוביום אינו קבוע. הוא מושפע מתזונה, ממצב בריאותי, מתרופות ובמיוחד מאנטיביוטיקה. שינויים בתזונה משנים את זמינות המזון לחיידקים, ולכן יכולים להשפיע על שגשוג מינים מסוימים. מחלה, דלקת או שינוי בתנועת המעי יכולים אף הם לשנות את תנאי בית הגידול. כאשר השינוי מתמשך, עלול להיווצר חוסר איזון בהרכב החיידקים, ולחוסר איזון כזה עשויות להיות השלכות על העיכול ועל ההגנה מפני פתוגנים.

השפעת האנטיביוטיקה על המיקרוביום

אנטיביוטיקה היא תרופה הפוגעת בחיידקים. חלק מהתרופות האנטיביוטיות פוגעות ביצירת דופן תא החיידק, כגון פניצילין, וחלק פוגעות בתהליך התרגום בריבוזומים של החיידק, כגון אריתרומיצין. תרופות אלה יעילות נגד חיידקים, אך אינן יעילות נגד נגיפים.

בטיפול אנטיביוטי, התרופה אינה פוגעת רק בחיידקים שגרמו למחלה. לעיתים נפגעים גם חיידקים מועילים במיקרוביום, בעיקר במערכת העיכול. פגיעה כזו עלולה להקטין את היכולת לפרק מזון, לייצר ויטמינים ולהתחרות בפתוגנים.

שימוש רב באנטיביוטיקה יוצר לחץ סלקטיבי: חיידקים רגישים מתים, ואילו חיידקים בעלי עמידות לאנטיביוטיקה שורדים ומתרבים. עמידות לאנטיביוטיקה היא יכולת של חיידק לשרוד בנוכחות התרופה, למשל בעקבות מוטציה או מעבר גנים מחיידק אחר. כאשר חיידקים עמידים שורדים במעי, התחרות מצד שאר החיידקים קטנה, כמות המשאבים הזמינה עבורם גדלה, והם עלולים להתרבות ולהגביר את הסיכון להפרות במערכת העיכול.

דוגמה מוכרת היא שימוש ממושך באנטיביוטיקה הפוגעת ברוב מיני החיידקים במערכת העיכול. במצב כזה חיידקים עמידים שורדים, בעוד מינים רבים אחרים מתים. עבור החיידקים העמידים קטנה התחרות על מקום ועל מזון, ולכן הם יכולים להתרבות במהירות. ריבוי שלהם עלול להגביר את הסיכון לדלקת מעיים קשה, משום שהאיזון הטבעי בין מיני החיידקים הופר.