Микробиом человека: состав, функции и влияние на здоровье.

Введение

Микроорганизмы в или на коже человека и в биожидкостях

Микробиом человека – это совокупность всей микробиоты, обитающей на или внутри человеческих тканей и биожидкостей, а также соответствующих анатомических областей их расположения. Термин «метагеном человека» имеет то же значение. В человеческом теле обитает множество микроорганизмов, количество которых сопоставимо с количеством человеческих клеток. Некоторые микроорганизмы, населяющие человека, являются комменсальными, то есть сосуществуют, не причиняя вреда; другие находятся во взаимовыгодных отношениях со своим хозяином. В то же время, некоторые непотогенные микроорганизмы могут наносить вред человеку посредством метаболитов, которые они производят, например, триметиламина, который организм человека преобразует в триметиламин-N-оксид посредством окисления, катализируемого FMO3. Определенные микроорганизмы выполняют функции, полезные для человека, но роль большинства из них изучена недостаточно. Те, которые обычно присутствуют и не вызывают заболевания в нормальных условиях, иногда называют нормальной флорой или нормальной микробиотой. Исследования показали, что состав кишечной микробиоты у младенцев зависит от различных факторов, включая способ родов, грудное вскармливание и воздействие факторов окружающей среды. В грудном молоке содержатся различные полезные виды бактерий и потенциальные пробиотики. Исследования выявили благотворное влияние здоровой микробиоты в раннем возрасте, в частности, на развитие иммунной системы, регуляцию метаболизма и защиту от патогенных микроорганизмов. Понимание сложного взаимодействия между микробиотой человека и здоровьем в раннем возрасте имеет решающее значение для разработки вмешательств и стратегий, направленных на поддержку оптимального развития микробиоты и улучшение общих показателей здоровья. Проект «Микробиом человека» (HMP) поставил перед собой задачу секвенирования генома микробиоты человека, уделяя особое внимание микроорганизмам, обычно обитающим на коже, в ротовой полости, носу, пищеварительном тракте и влагалище.

Терминология

Хотя широко известны как флора или микрофлора, это неверное обозначение с технической точки зрения, поскольку корень слова "флора" относится к растениям, а "биота" – ко всему комплексу организмов в конкретной экосистеме. В последнее время всё чаще используется более подходящий термин "микробиота", однако он пока не вытеснил устоявшееся и общепринятое использование термина "флора" применительно к бактериям и другим микроорганизмам. Оба термина продолжают использоваться в научной литературе. Предполагается, что количество бактериальных генов составляет 2 миллиона, что в 100 раз превышает приблизительное количество человеческих генов – 20 000.

Исследование

Проблема изучения микробиома человека заключается в идентификации членов микробного сообщества, включающего бактерии, эукариоты и вирусы. Это делается преимущественно с использованием исследований, основанных на дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК), хотя также проводятся исследования на основе рибонуклеиновой кислоты (РНК), белков и метаболитов. Исследования микробиома на основе ДНК обычно классифицируются как целевые ампликонные исследования или, более недавно, метагеномные исследования. Первые фокусируются на конкретных известных маркерных генах и в основном предоставляют таксономическую информацию, в то время как вторые представляют собой комплексный метагеномный подход, который также может быть использован для изучения функционального потенциала сообщества. Помимо простого выяснения состава микробиома человека, один из ключевых вопросов заключается в том, существует ли "ядро", то есть подмножество сообщества, общее для большинства людей. Если такое ядро существует, то можно будет связать определенные составы сообщества с патологическими состояниями, что является одной из целей проекта HMP. Известно, что микробиом человека (например, кишечная микробиота) сильно варьирует как внутри одного организма, так и между разными индивидуумами, что также наблюдается у мышей. Результаты были опубликованы в нескольких журналах Public Library of Science (PLoS) в один и тот же день. Путем картирования нормального микробного состава здоровых людей с использованием методов секвенирования генома, исследователи HMP создали референсную базу данных и определили границы нормальной микробной вариации у человека. У 242 здоровых добровольцев из США было собрано более 5000 образцов тканей с 15 (у мужчин) до 18 (у женщин) участков тела, таких как ротовая полость, нос, кожа, нижний отдел кишечника (кал) и влагалище. Вся ДНК, как человеческая, так и микробная, была проанализирована с помощью секвенаторов ДНК. Данные о микробном геноме были получены путем идентификации бактериальной рибосомной РНК, 16S рРНК. Исследователи подсчитали, что в человеческой экосистеме обитает более 10 000 видов микробов и идентифицировали 81–99% родов.

The problem of elucidating the human microbiome is essentially identifying the members of a microbial community, which includes bacteria, eukaryotes, and viruses. This is done primarily using deoxyribonucleic acid (DNA) based studies, though ribonucleic acid (RNA), protein and metabolite based studies are also performed. DNA based microbiome studies typically can be categorized as either targeted amplicon studies or, more recently, shotgun metagenomic studies. The former focuses on specific known marker genes and is primarily informative taxonomically, while the latter is an entire metagenomic approach which can also be used to study the functional potential of the community. Aside from simply elucidating the composition of the human microbiome, one of the major questions involving the human microbiome is whether there is a "core", that is, whether there is a subset of the community that is shared among most humans. If there is a core, then it would be possible to associate certain community compositions with disease states, which is one of the goals of the HMP. It is known that the human microbiome (such as the gut microbiota) is highly variable both within a single subject and among different individuals, a phenomenon which is also observed in mice. and several journals in the Public Library of Science (PLoS) on the same day. By mapping the normal microbial make up of healthy humans using genome sequencing techniques, the researchers of the HMP have created a reference database and the boundaries of normal microbial variation in humans. From 242 healthy U. S. volunteers, more than 5,000 samples were collected from tissues from 15 (men) to 18 (women) body sites such as mouth, nose, skin, lower intestine (stool), and vagina. All the DNA, human and microbial, were analyzed with DNA sequencing machines. The microbial genome data were extracted by identifying the bacterial specific ribosomal RNA, 16S rRNA. The researchers calculated that more than 10,000 microbial species occupy the human ecosystem, and they have identified 81–99% of the genera.

Анализ после обработки

Статистический анализ необходим для подтверждения полученных результатов (ANOVA может быть использована для оценки различий между группами); при сочетании с графическими инструментами результаты легко визуализируются и интерпретируются. После сборки метагенома можно оценить функциональный потенциал микробного сообщества. Вычислительные задачи при этом типе анализа сложнее, чем при анализе отдельных геномов, поскольку обычно сборщики метагеномов имеют более низкое качество, и многие восстановленные гены оказываются неполными или фрагментированными. После идентификации генов данные могут быть использованы для функциональной аннотации путем множественного выравнивания целевых генов с базами данных ортологов.

Анализ маркерных генов

Это метод, использующий праймеры для нацеливания на конкретный генетический регион и позволяющий определить микробные филогении. Генетический регион характеризуется высоковариабельной областью, обеспечивающей детальную идентификацию; он ограничен консервативными областями, служащими сайтами связывания для праймеров, используемых в ПЦР. Основным геном, используемым для характеристики бактерий и архей, является ген 16S рРНК, в то время как идентификация грибов основана на внутреннем транскрибированном спейсере (ITS). Метод быстрый и относительно недорогой, позволяя получить классификацию микробного образца с низким разрешением; он оптимален для образцов, которые могут быть загрязнены ДНК хозяина. Сродство праймеров варьируется для различных последовательностей ДНК, что может приводить к смещениям в ходе реакции амплификации; действительно, образцы с низкой численностью подвержены ошибкам сверхамплификации, поскольку другие контаминирующие микроорганизмы оказываются перепредставленными при увеличении числа циклов ПЦР. Поэтому оптимизация выбора праймеров может помочь уменьшить такие ошибки, хотя это требует полного знания микроорганизмов, присутствующих в образце, и их относительной численности. Анализ маркерных генов может зависеть от выбора праймеров; в этом виде анализа желательно использовать хорошо валидированный протокол (например, используемый в проекте Earth Microbiome Project). Первым шагом при анализе ампликонов маркерного гена является удаление ошибок секвенирования; многие платформы секвенирования очень надежны, но большая часть наблюдаемого разнообразия последовательностей все еще обусловлена ошибками, возникающими в процессе секвенирования. Для уменьшения этого явления первым подходом является кластеризация последовательностей в операционные таксономические единицы (OTU): этот процесс объединяет сходные последовательности (обычно используется порог сходства 97%) в единую характеристику, которую можно использовать на последующих этапах анализа; однако этот метод отбрасывает однонуклеотидные полиморфизмы (SNP), поскольку они будут сгруппированы в одну OTU. Другой подход – олиготипирование, которое включает информацию о положении в последовательности 16S рРНК для обнаружения небольших нуклеотидных вариаций и различения близкородственных таксонов. Эти методы выдают таблицу последовательностей ДНК и количества различных последовательностей в каждом образце, а не OTU.

It is a technique that exploits primers to target a specific genetic region and enables to determine the microbial phylogenies. The genetic region is characterized by a highly variable region which can confer detailed identification; it is delimited by conserved regions, which function as binding sites for primers used in PCR. The main gene used to characterize bacteria and archaea is 16S rRNA gene, while fungi identification is based on Internal Transcribed Spacer (ITS). The technique is fast and not so expensive and enables to obtain a low resolution classification of a microbial sample; it is optimal for samples that may be contaminated by host DNA. Primer affinity varies among all DNA sequences, which may result in biases during the amplification reaction; indeed, low abundance samples are susceptible to overamplification errors, since the other contaminating microorganisms result to be over represented in case of increasing the PCR cycles. Therefore, the optimization of primer selection can help to decrease such errors, although it requires complete knowledge of the microorganisms present in the sample, and their relative abundances. Marker gene analysis can be influenced by the primer choice; in this kind of analysis, it is desirable to use a well validated protocol (such as the one used in the Earth Microbiome Project). The first thing to do in a marker gene amplicon analysis is to remove sequencing errors; a lot of sequencing platforms are very reliable, but most of the apparent sequence diversity is still due to errors during the sequencing process. To reduce this phenomenon a first approach is to cluster sequences into Operational taxonomic unit (OTUs): this process consolidates similar sequences (a 97% similarity threshold is usually adopted) into a single feature that can be used in further analysis steps; this method however would discard SNPs because they would get clustered into a single OTU. Another approach is Oligotyping, which includes position specific information from 16s rRNA sequencing to detect small nucleotide variations and from discriminating between closely related distinct taxa. These methods give as an output a table of DNA sequences and counts of the different sequences per sample rather than OTU.

Анализ экологической сети

Микробные сообщества развиваются в очень сложной динамике, которую можно рассматривать и анализировать как экосистему. Экологические взаимодействия между микробами определяют их изменения, равновесие и стабильность и могут быть представлены моделью популяционной динамики. Интенсивно развивающееся изучение экологических особенностей микробиома позволяет понять фундаментальные свойства микробиома. Понимание основных закономерностей микробных сообществ может помочь в лечении заболеваний, связанных с их нестабильностью. Важный вопрос заключается в том, обладают ли разные люди, имеющие различные микробные сообщества, одинаковой базовой микробной динамикой. Растущее количество данных свидетельствует о том, что эта динамика действительно универсальна. Ответ на этот вопрос – важный шаг, который позволит ученым разрабатывать стратегии лечения, основанные на сложной динамике микробных сообществ человека. При разработке стратегий вмешательства для контроля микробной динамики человека необходимо учитывать и другие важные факторы. Контроль микробных сообществ может способствовать решению серьезных и опасных заболеваний.

Бактерии

Популяции микробов (таких как бактерии и дрожжи) обитают на коже и слизистых оболочках в различных частях тела. Их роль является частью нормальной, здоровой физиологии человека, однако, если численность микробов превышает типичные значения (часто из-за ослабленной иммунной системы) или если микробы заселяют (например, из-за плохой гигиены или травмы) области тела, которые обычно не колонизированы или стерильны (например, кровь, нижние дыхательные пути или брюшную полость), может развиться заболевание (вызывающее, соответственно, бактериемию/сепсис, пневмонию и перитонит). Проект «Микробиом человека» показал, что у людей обитают тысячи типов бактерий, при этом различные участки тела имеют свои собственные уникальные сообщества. Разнообразие микрофлоры кожи и влагалища меньше, чем во рту и кишечнике, где наблюдается наибольшее богатство видов. Бактериальный состав конкретного участка тела варьируется от человека к человеку, не только по типу, но и по количеству. Бактерии одного и того же вида, обнаруженные во рту, представлены множеством подтипов, предпочитающих обитать в различных его областях. Даже энтеротипы кишечника человека, ранее считавшиеся хорошо изученными, представляют собой широкий спектр сообществ с нечеткими таксономическими границами. По оценкам, в кишечнике человека обитает от 500 до 1000 видов бактерий, относящихся лишь к нескольким типам: доминируют Bacillota и Bacteroidota, но также присутствуют Pseudomonadota, Verrucomicrobiota, Actinobacteriota, Fusobacteriota и "Cyanobacteria". Некоторые виды бактерий, такие как Actinomyces viscosus и A. naeslundii, обитают во рту, где они входят в состав липкого налета. Если его не удалять чисткой зубов, он затвердевает, образуя зубной камень (также называемый тартром). Те же бактерии выделяют кислоты, которые растворяют зубную эмаль, вызывая кариес. Вагинальная микрофлора состоит в основном из различных видов лактобацилл. Долгое время считалось, что наиболее распространенным видом является Lactobacillus acidophilus, но впоследствии было показано, что наиболее распространенным видом является L. iners, за которым следует L. crispatus. Другие лактобациллы, обнаруженные во влагалище, включают L. jensenii, L. delbruekii и L. gasseri. Нарушение вагинальной флоры может приводить к инфекциям, таким как бактериальный вагиноз и кандидоз.

Populations of microbes (such as bacteria and yeasts) inhabit the skin and mucosal surfaces in various parts of the body. Their role forms part of normal, healthy human physiology, however if microbe numbers grow beyond their typical ranges (often due to a compromised immune system) or if microbes populate (such as through poor hygiene or injury) areas of the body normally not colonized or sterile (such as the blood, or the lower respiratory tract, or the abdominal cavity), disease can result (causing, respectively, bacteremia/sepsis, pneumonia, and peritonitis). The Human Microbiome Project found that individuals host thousands of bacterial types, different body sites having their own distinctive communities. Skin and vaginal sites showed smaller diversity than the mouth and gut, these showing the greatest richness. The bacterial makeup for a given site on a body varies from person to person, not only in type, but also in abundance. Bacteria of the same species found throughout the mouth are of multiple subtypes, preferring to inhabit distinctly different locations in the mouth. Even the enterotypes in the human gut, previously thought to be well understood, are from a broad spectrum of communities with blurred taxon boundaries. It is estimated that 500 to 1,000 species of bacteria live in the human gut but belong to just a few phyla: Bacillota and Bacteroidota dominate but there are also Pseudomonadota, Verrucomicrobiota, Actinobacteriota, Fusobacteriota, and "Cyanobacteria". A number of types of bacteria, such as Actinomyces viscosus and A. naeslundii, live in the mouth, where they are part of a sticky substance called plaque. If this is not removed by brushing, it hardens into calculus (also called tartar). The same bacteria also secrete acids that dissolve tooth enamel, causing tooth decay. The vaginal microflora consist mostly of various lactobacillus species. It was long thought that the most common of these species was Lactobacillus acidophilus, but it has later been shown that L. iners is in fact most common, followed by L. crispatus. Other lactobacilli found in the vagina are L. jensenii, L. delbruekii and L. gasseri. Disturbance of the vaginal flora can lead to infections such as bacterial vaginosis and candiadiasis.

Археи

Археи присутствуют в кишечнике человека, но, в отличие от огромного разнообразия бактерий в этом органе, число археальных видов значительно меньше. Доминирующей группой являются метаногены, особенно Methanobrevibacter smithii и Methanosphaera stadtmanae. Однако колонизация метаногенами варьируется, и лишь у около 50% людей обнаруживаются легко определяемые популяции этих организмов. По состоянию на 2007 год, явных примеров археальных патогенов не было известно, хотя была предложена связь между присутствием некоторых метаногенов и заболеваниями пародонта у человека. Метанодоминирующий синдром избыточного бактериального роста в тонком кишечнике (SIBO) также преимущественно вызывается метаногенами, в частности Methanobrevibacter smithii.

Грибки

Грибы, в особенности дрожжи, присутствуют в кишечнике человека. Наиболее изученными среди них являются виды рода Candida благодаря их способности вызывать заболевания у людей с ослабленным иммунитетом и даже у здоровых организмов.

Вирусы

Вирусы, особенно бактериальные вирусы (бактериофаги), колонизируют различные участки тела. Эти колонизированные участки включают кожу, кишечник, легкие и ротовую полость. Вирусные сообщества ассоциируются с некоторыми заболеваниями и не являются простым отражением бактериальных сообществ. В январе 2024 года биологи сообщили об открытии "обелисков" – нового класса элементов, подобных вироидам, и "облинов" – связанной с ними группы белков, в микробиоме человека.

Кожа

Исследование 20 участков кожи на каждом из десяти здоровых людей выявило 205 идентифицированных родов, относящихся к 19 бактериальным типам, при этом большинство последовательностей было отнесено к четырем типам: актиномицетота (51,8%), бациллота (24,4%), псевдомонадота (16,5%) и бактериоидота (6,3%). На здоровой коже человека присутствует большое количество грибковых родов, с некоторой вариабельностью в зависимости от области тела; однако при патологических состояниях определенные роды склонны доминировать в пораженной области. К грибковым родам относятся Candida, Aspergillus и Penicillium. Способ родов – кесарево сечение или вагинальные роды – также влияет на состав микробиоты кишечника. У детей, рожденных естественным путем, формируется непатогенная, полезная микробиота кишечника, схожая с микробиотой матери. В то же время, микробиота кишечника у детей, рожденных путем кесарева сечения, содержит больше патогенных бактерий, таких как Escherichia coli и Staphylococcus, и для формирования непатогенной, полезной микробиоты требуется больше времени. Взаимоотношения между некоторыми представителями микробиоты кишечника и человеком не ограничиваются комменсализмом (безвредным сосуществованием), а носят скорее мутуалистический характер. Системная значимость короткоцепочечных жирных кислот (СКФК) и других производимых ими соединений сопоставима с гормональной, а сама микрофлора кишечника, по-видимому, функционирует как эндокринный орган.

Состав микробиоты кишечника человека меняется с течением времени, при изменении диеты и общего состояния здоровья.

Уретра и мочевой пузырь

В мочеполовой системе, по всей видимости, существует микробиота, что является неожиданной находкой, учитывая многолетнее использование стандартных клинических микробиологических посевов для выявления бактерий в моче у пациентов с признаками инфекции мочевыводящих путей; часто эти анализы не показывают наличия бактерий. Похоже, что стандартные методы культивирования не обнаруживают многие виды бактерий и других микроорганизмов, которые обычно присутствуют. Для точной оценки микробиома мочевого пузыря, в отличие от микробиома мочеполовой системы, образец мочи следует брать непосредственно из мочевого пузыря, что обычно делается с помощью катетера.

Вагина

Вагинальная микробиота относится к видам и родам микроорганизмов, колонизирующих влагалище. Эти организмы играют важную роль в защите от инфекций и поддержании здоровья влагалища. Этническая принадлежность также оказывает влияние на вагинальную флору. У афроамериканок отмечается более низкое содержание лактобацилл, продуцирующих перекись водорода, и более высокий вагинальный pH. Потеря лактобацилл связана и с другими факторами, такими как половые контакты и прием антибиотиков. Более того, исследования показали, что половой акт с использованием презерватива действительно изменяет уровень лактобацилл и повышает уровень Escherichia coli во влагалищной флоре, что может способствовать развитию таких заболеваний, как кандидоз или бактериальный вагиноз. Однако существование микробиома в плаценте остается спорным и подвергается критике в ряде исследований. Предполагается, что так называемый "плацентарный микробиом" является результатом загрязнения реагентов, поскольку образцы с низкой биомассой легко подвергаются контаминации.

Мать

До недавнего времени верхние отделы репродуктивной системы женщин считались стерильной средой. Разнообразные микроорганизмы населяют матку здоровых женщин репродуктивного возраста, не имеющих симптомов. Микробиом матки существенно отличается от микробиома влагалища и желудочно-кишечного тракта.

Устная полость

Окружающая среда в полости рта способствует росту характерных для нее микроорганизмов, обеспечивая источник воды и питательных веществ, а также умеренную температуру. К родам грибов, часто встречающимся в полости рта, относятся Candida, Cladosporium, Aspergillus, Fusarium, Glomus, Alternaria, Penicillium и Cryptococcus, среди прочих. Слюна играет ключевую гомеостатическую роль в биофильме, обеспечивая реколонизацию бактерий для его формирования и контролируя рост путем отторжения биомассы. Она также обеспечивает поступление питательных веществ и регулирует температуру. Тип питательных веществ, получаемых биофильмом, определяется его локализацией. Оральные бактерии выработали механизмы для восприятия окружающей среды и уклонения от реакций или модификации организма хозяина. Однако высокоэффективная система врожденного иммунитета постоянно контролирует бактериальную колонизацию и предотвращает инвазию бактерий в местные ткани. Между бактериями зубного налета и системой врожденного иммунитета хозяина существует динамическое равновесие. Здоровое равновесие представляет собой симбиотические отношения, при которых микроорганизмы полости рта ограничивают рост и адгезию патогенов, а хозяин предоставляет им среду для развития. Колонизация патогенов в тканях периодонта вызывает избыточный иммунный ответ, приводящий к образованию периодонтального кармана – углубленного пространства между зубом и десной.

Легкие

Как и ротовая полость, верхние и нижние дыхательные пути обладают механическими барьерами для удаления микробов. Бокаловидные клетки производят слизь, которая захватывает микробы и выводит их из дыхательной системы посредством непрерывно движущихся реснитчатых эпителиальных клеток. Бактериальная микробиота легких представлена 9 основными бактериальными родами: Prevotella, Sphingomonas, Pseudomonas, Acinetobacter, Fusobacterium, Megasphaera, Veillonella, Staphylococcus и Streptococcus. Некоторые бактерии, считающиеся "нормальной микрофлорой" дыхательных путей, могут вызывать серьезные заболевания, особенно у людей с ослабленным иммунитетом; к ним относятся Streptococcus pyogenes, Haemophilus influenzae, Streptococcus pneumoniae, Neisseria meningitidis и Staphylococcus aureus. Грибковые роды, составляющие микобиом легких, включают Candida, Malassezia, Neosartorya, Saccharomyces и Aspergillus, среди прочих. Их бактериальная флора часто содержит антибиотикорезистентные и медленно растущие бактерии, а частота встречаемости этих патогенов меняется с возрастом.

Болезнь и смерть

Человеческий организм зависит от бесчисленного множества бактериальных генов как источника необходимых питательных веществ. Как метагеномные, так и эпидемиологические исследования указывают на важную роль микробиома человека в предотвращении широкого спектра заболеваний, от диабета 2 типа и ожирения до воспалительных заболеваний кишечника, болезни Паркинсона и даже психических расстройств, таких как депрессия. Симбиотические отношения между микробиотой кишечника и различными бактериями могут оказывать влияние на иммунный ответ организма. Метаболиты, вырабатываемые микробами кишечника, представляются причинными факторами развития диабета 2 типа. Хотя лечение на основе микробиома находится на начальной стадии развития, оно уже демонстрирует обнадеживающие результаты, особенно в лечении инфекции, вызванной Clostridioides difficile, устойчивой к лекарственным препаратам, и в терапии диабета.

Инфекция Clostridioides difficile

Чрезмерное размножение бактерий Clostridioides difficile приводит к инфекции желудочно-кишечного тракта, обычно связанной с дисбиозом, вызванным, как считается, применением антибиотиков. Антибиотики уничтожают полезную микрофлору кишечника, которая в норме препятствует установлению доминирования патогенных бактерий. Традиционное лечение инфекций, вызванных Clostridioides difficile, включает дополнительный курс антибиотиков, однако эффективность составляет в среднем от 20 до 30%. Осознавая важность здоровой кишечной микрофлоры, исследователи обратились к процедуре, известной как трансплантация фекальной микробиоты (ФМТ), при которой пациенты с заболеваниями желудочно-кишечного тракта, таким как инфекция Clostridioides difficile (CDI), получают фекальное содержимое от здорового донора с целью восстановления нормальной функции кишечной микробиоты. Трансплантация фекальной микробиоты эффективна примерно в 85–90% случаев у пациентов с CDI, у которых антибиотики оказались неэффективными или у которых заболевание рецидивирует после их применения. Большинство пациентов с CDI выздоравливают после одного сеанса ФМТ.

Рак

Хотя рак обычно является заболеванием, обусловленным генетикой организма и факторами окружающей среды, микроорганизмы вовлечены примерно в 20% случаев рака у человека. В частности, в отношении потенциальных факторов рака толстой кишки, бактериальная плотность в ней в миллион раз выше, чем в тонком кишечнике, и примерно в 12 раз чаще рак возникает в толстой кишке по сравнению с тонким кишечником, что может указывать на патогенную роль микробиоты при раке толстой и прямой кишки. Плотность микроорганизмов может использоваться в качестве прогностического инструмента при оценке колоректального рака и коррелирует с дефектами в генах хозяина, изменяющими врожденный иммунный ответ. Вагинальная микробиота играет роль в восприимчивости к ВИЧ-инфекции, повышая риск заражения и передачи при бактериальном вагинозе у женщин – состоянии, характеризующемся нарушением баланса вагинальных бактерий. Повышенная восприимчивость к инфекции связана с увеличением количества провоспалительных цитокинов и CCR5+ CD4+ клеток во влагалище. Однако снижение восприимчивости наблюдается при повышении уровня вагинальных лактобактерий, которые способствуют развитию противовоспалительного состояния. Эти вторичные желчные кислоты включают различные изоформы литохолевой кислоты, которые могут способствовать здоровому старению.

Здоровье окружающей среды

В исследованиях 2009 года ставился вопрос, может ли сокращение биоты (включая микрофауну) вследствие деятельности человека негативно повлиять на здоровье людей, безопасность больниц, разработку продуктов питания и методы лечения заболеваний.

Изменения, модуляция и передача

[[Файл:Составляющие и механизмы вмешательств на основе микробиома. webp|thumb|Вмешательства на основе микробиома для модуляции кишечной экологии и иммунной системы – пробиотики, пребиотики, синбиотики, трансплантация микробиоты (фекальная или кожная), антибиотики, физические упражнения, диета, грудное вскармливание, старение – могут изменять микробиом человека в различных анатомических системах или регионах, таких как кожа и кишечник.]

Передача от человека к человеку

Микробиом человека передается от матери к детям, а также между людьми, проживающими в одном доме.

Миграция

Первичные исследования показывают, что при переезде человека из одной страны в другую, например, когда тайские иммигранты поселились в США или латиноамериканцы иммигрировали в США, могут происходить немедленные изменения в составе микробиоты. Снижение разнообразия микробиоты было более выражено у людей с ожирением и у детей иммигрантов.