Wykład 7 - Mikrobiom, mikrobiota, metagenom PDF

Wykład 7 Mikrobiom, mikrobiota, metagenom Mikrobiota – ogół organizmów bytujących w organizmie ludzkim Mikrobiom – zespół mikroorganizmów, ich materiału genetycznego i produktów ich metabolizmu Metagenom – zbiór genów mikroorganizmów oraz genów jądrowych i mitochondrialnyc...

Wykład 7 Mikrobiom, mikrobiota, metagenom Mikrobiota – ogół organizmów bytujących w organizmie ludzkim Mikrobiom – zespół mikroorganizmów, ich materiału genetycznego i produktów ich metabolizmu Metagenom – zbiór genów mikroorganizmów oraz genów jądrowych i mitochondrialnych człowieka (99% genomu mikrobioty, 1% genomu ludzkiego) Holobiont – ustrój człowieka wraz z mikrobiotą CFU – jednostka tworząca kolonię – pojedyncza komórka, z której powstaje kolonia drobnoustrojów 90% komórek ciała stanowią komórki mikroorganizmów. Genom mikrobioty ma dużo genów (150 razy więcej niż ludzie) i duże zróżnicowanie między ludźmi. Genom człowieka ma mniej genów i jest bardzo zbliżony u każdego osobnika (99% podobieństwa). Badanie ludzkiego mikrobiomu Etap I – Human Microbiome Project (HMP) – lata 2007-2013, analiza mikrobiomu zdrowych ochotników z różnych rejonów świata, głównie poprzez analizę rybosomalnego RNA mikroorganizmów (16SrRNA) Etap II – integrative Human Microbiome Project (iHMP) – od 2014 do dzisiaj, porównanie charakterystyk mikrobioty u zdrowych i chorych, ustalenie wpływu zmian mikrobioty na zdrowie człowieka. Przyczynił się do rozwoju technologii omicznych Omika – zbiorcza charakterystyka i klasyfikacja puli cząstek biologicznych, przekładających się na strukturę, funkcję i dynamikę organizmów mikrobiomu Człowiek jako ekosystem Makrobiota – głównie helminty Mikrobiota – bakterie (najliczniejsza grupa), archeobakterie, wirusy, grzyby. Gatunki autochtoniczne – typowe dla gospodarza, komensalne Gatunki allochtoniczne – zasiedlające organizm, pochodzące przy tym z zewnątrz, komensalne lub potencjalnie patogenne Interakcje gospodarz-mikrobiota wpływają np. na ekspresję genów gospodarza. Mikrobiota człowieka Mikrobiota w populacji: bardzo zróżnicowana gatunkowo, mało zróżnicowana metabolicznie. Jakościowa struktura mikrobioty unikalna dla osoby. Zróżnicowanie w różnych okresach ontogenezy dużo mniejsze niż zróżnicowanie między poszczególnymi osobami. Alfa-różnorodność – różnorodność na poziomie jednostki, między ontocenozami. Beta-różnorodność – różnorodność na poziomie populacji dla jednej ontocenozy. Ślina – najwyższa alfa-różnorodność i najniższa beta-różnorodność Skóra – średnia alfa-różnorodność i najwyższa beta-różnorodność. Złożony system z wyspecjalizowanymi niszami ekologicznymi, zasiedlanymi przez różne gatunki. W jej skład wchodzą głównie bakterie Gram+ (Staphylococcus epidermidis (zwykle zdrowa skóra, chroni ją przed patogenami), Propionibacterium acne (przez obecność łoju bogatego w triglicerydy), Staphylococcus aureus), oprócz tego Pseudomonas aeruginosa. Z grzybów czasem obecna Malassezia spp., rzadko Candida spp.. Przy chorobach metabolicznych (np. u diabetyków) czy immunologicznych Candida spp. i Staphylococcus epidermidis mogą powodować zakażenia skóry. Zagęszczenie mikroorganizmów w poszczególnych ontocenozach: - Śluzówka nosa – 10mln komórek/cm2 - Ślina – 100mln kom./g - Skóra głowy – 1mln kom./cm2 - Czoło – 10-100tys. kom./cm2 - Pachy 1-10mln kom./cm2 - Dłonie – 100-1000 kom./cm2 Najwyższy i najbardziej zróżnicowany mikrobiom – przewód pokarmowy. Różnie w różnych odcinkach, najliczniejszy w jelicie grubym. Czynniki wpływające na skład mikrobioty Czynniki środowiskowe: - region zamieszkania - klimat - nawyki kulturowe i żywieniowe - status socjoekonomiczny - industrializacja - przyjmowane leki Czynniki zależne od organizmu człowieka: - status genetyczny, immunologiczny i genetyczny - odporność - specyfika nabłonka jelitowego i jego sprawność - pankreatyna i enzymy trawienne - inne enzymy - kwasy żółciowe - perystaltyka i pH jelit - potencjał redox - wiek - płeć - poziom stresu - choroby metaboliczne, onkologiczne lub genetyczne Czynniki zależne od funkcjonowania ekosystemu jelitowego: - interakcje między drobnoustrojami (np. cross-feeding) - interakcje między drobnoustrojami a organizmem gospodarza Czynniki te wpływają na funkcjonowanie i skład ekosystemu jelitowego. Korzystny wpływ mają: zbilansowana dieta, probiotyki, błonnik pokarmowy, prawidłowa higiena Negatywny wpływ mają: dieta bogata w cukry, tłuszcze i konserwanty, toksyny przemysłowe, stosowanie antybiotyków, leków przeczyszczających i antykoncepcji, infekcje grzybicze i bakteryjne Eubioza – prawidłowa struktura jakościowa i ilościowa mikrobioty jelitowej. Wspiera homeostazę (odporność i sprzyjanie jej kształtowania, ochrona przed infekcjami, metabolizm i jego regulacja, synteza np. serotoniny czy prekursorów neuroprzekaźników, ochrona przed infekcjami, trawienie polisacharydów, włókien pokarmowych, produkcja krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, synteza witamin, kształtowanie funkcji poznawczych, interakcji społecznych, radzenie sobie ze stresem) Cross-feeding – zjawisko zależności odżywczej – gdy produkty przemian danego składnika pokarmowego przez jeden mikroorganizm wykorzystywane są przez inne gatunki budujące ekosystem Różnice w składzie mikrobioty zależnie od płci U mężczyzn: - więcej Veillonella spp., Prevotella spp., Bacteroides spp. U kobiet: - więcej Bilophila, Ruminococcus - ogólnie bogatszy skład niż u mężczyzn - struktura mikrobioty ma wpływ na wyższą częstość występowania u nich chorób autoimmunologicznych Różnice te mogą mieć główny wpływ na różnice między płciami w występowaniu chorób zapalnych jelit i chorób metabolicznych. Mogą być związane z różną odpowiedzią np. na daną dietę czy stres. W znacznym stopniu na zróżnicowanie mikrobioty (negatywnie) wpływa otyłość. Hipoteza higieniczna Zmiany środowiskowe -> zmniejszenie różnorodności mikroorganizmów w środowisku -> zaburzenia struktury mikrobioty -> zaburzenia mechanizmów epigenetycznych w rozwoju układu immunologicznego -> większa częstość chorób cywilizacyjnych Środowiska o bogatej różnorodności drobnoustrojów zmniejszają ryzyko występowania chorób odcywilizacyjnych. Zmniejszony kontakt z drobnoustrojami -> zmniejszona różnorodność mikrobioty. Środowisko miejskie (industrialne) i jego populacja: - niższa naturalna różnorodność biologiczna - mniejsze narażenie na organizmy środowiskowe - utrata kontaktu z naturalną mikrobiotą -> mała różnorodność mikrobioty jelitowej - zwiększona częstość chorób autoimmunologicznych, cywilizacyjnych i alergii - duża liczebność szczepów antybiotykoopornych w mikrobiocie ludzi - dominacja niekorzystnych interakcji mikrobiota-gospodarz Środowisko wiejskie i jego populacja: - zbliżone do naturalnego pod kątem różnorodności - kontakt z np. mikrobiota glebową (w tym patogenami) -> duża różnorodność mikrobioty jelitowej - mniejsza częstość alergii, chorób autoimmunologicznych i cywilizacyjnych - mała liczebność szczepów antybiotykoopornych w mikrobiocie ludzi - dominacja korzystnych interakcji mikrobiota-gospodarz Rozbieżności te związane ze stylem życia: bardziej siedzący w industrialnych, gorsza dieta (zachodnia – z dużą liczbą produktów przetworzonych), nadużywanie antybiotyków. Wpływ diety na mikrobiotę Najważniejszy czynnik modulujący skład i liczebność mikrobioty jelitowej, 57-61% zmian w obrębie mikrobiomu jelita, ekspresja genów tylko 12%. Za pośrednictwem mikrobioty przyswajane jest 95% związków pochodzenia roślinnego. Długotrwała suplementacja wybranymi produktami mocno zmienia strukturę i aktywność mikrobioty. Krótkotrwała też, ale przy całkowitej eliminacji źródła roślinnego lub zwierzęcego (np. dieta wegetariańska) Zbliansowana, różnorodna dieta -> duża bioróżnorodność mikrobioty jelitowej, zróżnicowanie ekspresji jej genów, wzrost aktywności enzymatycznej mikroorganizmów -> korzystny wpływ na stan zdrowia (synteza witamin (K, B), cyrkulacja kwasów żółciowych, przekształcanie karcynogenów (np. heterocyklicznych amin o nasilonej syntezie przy spożywaniu czerwonego mięsa), synteza aminokwasów (np. lizyna, treonina)) Enterotypy mikrobioty jelita - Enterotyp I – dominuje Bacteroides spp.. Energia pozyskiwana z węglowodanów i białek w wyniku fermentacji za pomocą galaktozydaz, heksoaminidaz (w tym gangliozydazy) i proteaz. Biosynteza biotyny, ryboflawiny, kwasu pantotenowego i askorbinowego. Bardzo częsty u Japończyków (przez dietę) - Enterotyp II – dominuje Prevotella spp.. Energia pozyskiwana z glikoprotein mucynowych i z mucyny za pomocą glikoproteaz. Biosynteza tiaminy i kwasu foliowego. - Enterotyp III – dominuje Ruminococcus spp.. Energia pozyskiwana z mucyny za pomocą hydrolaz. Biosynteza hemu. Najczęstszy enterotyp u ludzi. Przez większe bogactwo genomu mikrobiota udostępnia funkcjonalnie człowiekowi nieposiadane przez niego enzymy. Procesy fermentacyjne tych bakterii to nawet 10% energii z pożywienia. Brak różnic w występowaniu poszczególnych enterotypów zależnych od wieku, płci, BMI czy narodowości. Długotrwałe stosowanie określonej diety wpływa na występowanie określonego enterotypu.  Wpływ różnych diet na mikrobiotę Dieta zachodnia: Dużo tłuszczy (w tym odzwierzęcych), dużo cukrów prostych, dużo mięsa -> enterotyp III z dominacją Firmicutes spp., spadek różnorodności i udziału Bacteroidetes spp. -> zaburzenia bariery jelitowej, wzrost przepuszczalności i poziomu procesów zapalnych, zwiększenie zawartości soli żółciowych -> zwiększone ryzyko otyłości i innych zaburzeń metabolicznych, raka jelita grubego (przez produkty przemian nadmiaru kwasów żółciowych) U dzieci taka dieta prowadzi też do wzrostu Firmicutes spp. i spadku Bacteroidetes spp. -> spadek wytwarzania krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA) Dieta bogata w polisacharydy pochodzenia roślinnego: Błonnik -> enterotyp II z dominacją Prevotella spp., spadek udziału Firmicutes spp., wzrost udziału Bacteroidetes spp., Prevotella spp. i Xylanibacter spp. -> szybszy pasaż jelitowy -> korzystny wpływ Rekomendowane dzienne spożycie błonnika to ponad 25g, obecnie spożywane spadek wytwarzania SCFA -> zaburzenia układów (zwłaszcza immunologicznego i nerwowego) Dieta wysokobiałkowa i wysokotłuszczowa oparta na produktach zwierzęcych: Wysoka zawartość białka i tłuszczu -> enterotyp I z dominacją Bacteroides spp. (u Japończyków Bifidobacterium spp.), wzrost beta-różnorodności, bakterii opornych na żółć (Bacteroides spp.) i spadek Firmicutes spp. -> spadek masy ciała niezależnie od ilości spożywanych kalorii Bifidobacterium spp. -> wytwarzanie kwasu mlekowego -> odpowiednio niskie pH -> brak możliwości rozwoju szkodliwych drobnoustrojów -> zachowana równowaga mikrobioty. Łagodzi też objawy nieswoistego zapalenia jelit poprzez zmniejszanie wydzielania cytokin prozapalnych. Dieta wysokobiałkowa o niskiej zawartości błonnika: Niedobór błonnika, dużo białek -> enterotyp I, spadek Roselium spp. (chuj wie), Eubacterium spp., wzrost Bacillus spp., Pseudomonas spp., Clostridium spp. (szczepy proteolityczne) -> spadek produkcji krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych -> wzrost pH treści jelit, spadek stężenia kwasu ferulowego, wzrost stężenia np. N-nitrozozwiązków (niebezpieczne metabolity) Wpływ składników odżywczych - Korzystny – sery, probiotyki i prebiotyki, kwasy tłuszczowe omega-3 – produkcja SCFA, obniżenie poziomu procesów zapalnych. Poprawa stanu zdrowia, spadek ryzyka rozwoju chorób metabolicznych i otyłości - Niekorzystny – smażona żywność, bogata w cukry i tłuszcze, emulgatory, L-karnityna, sztuczne słodziki – zaburzenie struktury mikrobioty, zwiększona przepuszczalność bariery jelitowej. Wzrost masy ciała, ryzyka rozwoju zapalenia jelita i zaburzeń metabolicznych Rozwój mikrobioty i jego wpływ na rozwój człowieka W okresie prenatalnym: - przy zachowaniach prozdrowotnych matki: wzrost oligosacharydów w mleku, Lactobacillus spp., wskaźnika mikrobioty dla wieku, terminowy poród, prawidłowa masa urodzeniowa - przy nieodpowiednim stylu życia matki: spadek oligosacharydów w mleku, wskaźnika mikrobioty dla wieku, wzrost Actinomyces spp. i Corynebacterium spp., poród przedwczesny, niska masa urodzeniowa Niekorzystnymi czynnikami u matki dla mikrobioty rozwijającego się płodu są też: infekcje dróg rodnych, choroby przyzębia, choroby metaboliczne i stres Łożysko, płyn owodniowy i błony płodowe mają mikrobiotę zbliżoną do mikrobioty jamy ustnej matki. We krwi płodowej i smółce obecne są bakterie, głównie Escherichia coli, Enterococcus faecium, Staphylococcus epidermidis. Bakterie od matki mogą być translokowane przez łożysko – tak trafiają do płodu. Podczas porodu: - poród fizjologiczny: drobnoustroje z dróg rodnych i przewodu pokarmowego -> aktywacja układu immunologicznego i przygotowanie środowiska jelit do kolonizacji -> eubioza -> homeostaza - cesarskie cięcie: mikrobiota skóry matki, personelu i szpitala -> opóźniony rozwój mikrobioty jelita przez brak np. Bacteroides spp. -> dysbioza -> zaburzenie równowagi limfocytów Th1 i Th2 -> możliwa astma, otyłość, cukrzyca typu 1 0-6 miesiąc życia: - karmienie mlekiem matki (w nim Bifidobacterium spp., Lactobacillus spp., Acinetobacter spp.): prawidłowy wzrost i rozwój, wzrost masy ciała, stymulacja rozwoju układu odpornościowego - karmienie suplementami: opóźniony wzrost i rozwój, spadek masy ciała, spowolnienie rozwoju układu odpornościowego, wyższe ryzyko chorób metabolicznych i alergicznych w przyszłości Drobnoustroje z mleka matki to 25-30% mikrobioty niemowlęcia. Wprowadzenie dodatkowo pokarmów stałych w 4-6 miesiącu -> np. rozwój CNS 6 miesiąc-2 rż. (potem mikrobiom jest ustabilizowany): - zbilansowana dieta i prawidłowa higiena: prawidłowa masa ciała i wzrost, stymulacja rozwoju układu immunologicznego - niezbilansowana dieta i nieprawidłowa higiena: opóźniony wzrost, nieprawidłowa masa ciała, zaburzenia rozwoju układu immunologicznego, zaburzenia metaboliczne i stany zapalne Dysbioza od urodzenia do 2 roku życia może być przyczyną wolniejszego rozwoju (w tym umysłowego). Mikrobiota przewodu pokarmowego u dorosłych Im wyżej, tym więcej Gram(+) tlenowych/względnie tlenowych, niżej – Gram(-) beztlenowych - Jama ustna – 105-107 cfu/ml śliny – kontakt z drobnoustrojami środowiskowymi. Dominują tlenowe/względnie tlenowe bakterie Gram(+). Brak patogennych. Najczęściej izolowane są: Bacteroides spp., Fusobacterium spp., Actinomyces spp., Clostridium spp., Peptostreptococcus spp.. Cechuje je zdolność do adhezji, kongregacji -> tworzenie biofilmów bakteryjnych (Staphylococcus epidermidis, S. aureus, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Enterococcus faecalis) -> płytka nazębna. Przy zakażeniu dominują w biofilmie Gram(-) bakterie proteolityczne. W ślinie też bakterie mikrobiomu skóry (rodziny Staphylococcaceae, Propionibacteriaceae, Fusobacteriaceae) - Przełyk – 103-104 cfu/mm2 – najmniej liczebna ontocenoza. - Żołądek – 103-104 cfu/g treści – najmniej liczebna ontocenoza. Przez niskie pH nieliczne organizmy (np. Helicobacter pylori (patogenna), Firmicutes spp., Proteobacteria spp. Lactobacillus spp., Streptococcus spp., grzyby Candida albicans) - Dwunastnica – 103-104 cfu/g – najmniej liczebna ontocenoza. - Jelito cienkie – 106-107 cfu/g – dominują Bacteroides spp., Streptococcus spp., Lactobacillus spp., Enterococcus spp., Clostridium spp., rodzina Enterobacteriaceae - Jelito grube – 1011-1012 cfu/g – najliczniejsza flora bakteryjna. M. in. Bacteroides spp., Clostridium spp., Bifidobacterium spp., Enterococcus spp., Eubacterium spp., Fusobacterium spp., Peptostreptococcus spp., Ruminococcus spp., Bacillus spp.. Biomasa mikrobioty: nawet 1,2kg. W 98% w jej skład wchodzą gromady Firmicutes i Bacteroides. Mimo różnic między ludźmi, zawsze obecne będą bakterie z rodzajów: Faecalibacterium spp., Ruminococcus spp., Eubacterium spp., Dorea spp., Bacteroides spp. Różnorodność mikrobiomu jamy ustnej W pierwszych miesiącach życia zasiedlana głównie przez Streptococcus salivarius, S. mitis, S. ovaris. Dalsze kilka miesięcy – pojawienie się Gram(-) beztlenowców (Fusobacterium spp., Prevotella spp., Veillonella spp.). U dorosłych bardzo stabilna, ponad 750 gatunków, głównie rodzaje: Streptococcus spp., Veillonella spp., Fusobacterium spp., Prevotella spp., Neisseria spp., Haemophilus spp., Eubacterium spp., Lactobacilum spp.. Oprócz tego grzyby, wirusy, archeony, protisty. Zasiedlają różne części jamy ustnej. Mikrobiom jamy ustnej wykazuje dużą zmienność w zależności od czynników środowiskowych (temperatura, tlen, składniki odżywcze (dieta), pH, potencjał redox, sole mineralne, higiena, choroby) i endogennych (stan metaboliczno-hormonalno-immunologiczny). Zmiany składu mikrobioty jamy ustnej a różne choroby - Choroba Alzheimera – wzrost udziału Spirochaetes spp. i Porphyromonas gingivalis - Choroby CVS – wzrost udziału Porphyromonas gingivalis, Porphyromonas endodontalis, Prevotella intermedia, Prevotella nigrescens i Campylobacter rectus - Mukowiscydoza – wzrost udziału Streptococcus spp., wzrost lub spadek Streptococcus oralis (zależnie od warunków środowiskowych) - Rak przełyku – wzrost udziału Tannerella forsythia i Porphyromonas gingivalis, spadek Neisseria spp. i Streptococcus pneumoniae - Rak jelita grubego – wzrost udziału Lactobacillus spp., Rothia spp. i Fusobacterium nucleatum - Zapalenie przyzębia – wzrost udziału Porphyromonas gingivalis, Treponema denticola, Tannarella forsythia i archeowców metanogennych, spadek Proteobacteria spp. - Próchnica zebów – wzrost udziału Streptococcus mutans i Lactobacillus spp., spadek innych bakterii z rodzaju Streptococcus spp. - Cukrzyca – wzrost Aggregatibacter spp., Neisseria spp., Gemelia spp., spadek Porphyromonas spp., Filifactor spp., Eubacterium spp. - Rak trzustki – spadek (wcześnie) i wzrost (później) Leptotrichia spp., wzrost (wcześnie) i spadek (później) Porphyromonas gingivalis, Aggregatibacter actinomycetemocomitans Ogólny skład mikrobioty przewodu pokarmowego dorosłych Wyróżniamy dwa zespoły mikroorganizmów w mikrobiocie: - zespół stabilny – 30% drobnoustrojów, podstawowy, obecny u większości ludzi. Nie ulega gwałtownym zmianom liczebności - zespół zmienny – 70% drobnoustrojów, zależny od diety, wieku, zdrowia, warunków środowiskowych, spożywania leków, przebytych chorób. U dorosłych dominuje gromada Firmicutes (64%) i Bacteroides (23%), dalej Proteobacteria (8%), Actinobacteria (2-5%), Fusobacteria (5%). Pozostałe to znikomy odsetek mimo dużej roli. Skład stabilny w czasie, nie podlega gwałtownym zmianom. Homeostaza w interakcjach gospodarz-mikrobiota zależy od: - zdolności mikroorganizmów do kolonizacji gospodarza i utrzymania się w ustroju - zdolności gospodarza do kontrolowania mikrobioty Mikrobiom rdzeniowy – gatunek o udziale >0,5% u wszystkich badanych. Ustalany tylko na poziomie materiału genetycznego. Możliwy tylko dla bardzo małych populacji (np. rodzin) Gatunek kluczowy – gatunek, którego nieobecność wpływa na inne składniki mikrobioty i ich metabolizm, a także na ich oddziaływania na organizm gospodarza. Są to głównie gatunki umożliwiające cross-feeding, ich nieobecność powoduje np. obniżenie produkcji SCFA nawet mimo zwiększonego spożycia błonnika. Przykłady: - Bifidobacterium adolescentis i Ruminococcus bromii – rozkład skrobi opornej - Ruminococcus champanellensis – rozkład krystalicznej celulozy Interakcje mikrobiota-gospodarz Stan organizmu zależy od prawidłowej równowagi mikrobiota-żywiciel. Mikrobiota to najistotniejsza ontocenoza w obrębie organizmu -> utrzymanie homeostazy i prawidłowe funkcjonowanie człowieka. Metabolizm człowieka jest regulowany przez ok. 2000 własnych enzymów, mikrobiota wytwarza ok. 10 000 enzymów wpływających na niego. Metabolom – wszystkie produkty metabolizmu mikrobioty Metaproteom – białka wytwarzane przez mikrobiotę Metatranskryptom – mRNA całej mikrobioty  Funkcje mikrobioty - metaboliczne – rozkład substratów odżywczych (błonnik, mucyna, tłuszcze, białka), produkcja SCFA, udział we wchłanianiu pokarmu, wytwarzanie witamin (grupa B, K), soli mineralnych (magnez, wapń, żelazo), rozkład szkodliwych związków (toksyny, cholesterol, karcynogeny, mutageny, leki) - fizjologiczne – regulacja perystaltyki jelit, stymulacja rozwoju ich błony śluzowej, proliferacja i dojrzewanie enterocytów, wzmacnianie połączeń międzykomórkowych, obniżanie przepuszczalności bariery jelitowej, stymulacja rozwoju i funkcjonowania układu pokarmowego, CVS (angiogeneza, hemopoeza), nerwowego (neurogeneza), endokrynnego (wydzielanie hormonów), regulacja pH - immunologiczne – stymulacja rozwoju układu, regulacja liczebności i aktywności limfocytów T (Th17, Th1, Th2, Treg), indukcja produkcji i sekrecji przeciwciał IgA, kationowych peptydów przeciwustrojowych, cytokin, immunomodulacja (produkcja inwazyn – adhezja drobnoustrojów do nabłonka; impedyn – hamowanie fagocytozy, kryptydyn – działanie antybakteryjne i immunomodulujące przez receptory GPC, Toll-like (TLR, głównie TLR-2 promujący odpowiedź zapalną kom. Th17 hamując kom. Treg), rozwój tolerancji immunologicznej - ochrona przed patogenami – konkurencja dla nich, stymulacja produkcji defensyn i peptydów przeciwustrojowych, wpływ na barierę jelitową, hamowanie adhezji patogenów do nabłonka, produkcja związków przeciwdrobnoustrojowych (kwasy organiczne, H2O2, peroksydazy, diacetylazy) - interakcje z CNS – oś mikrobiota-jelito-mózg, stymulacja rozwoju układu nerwowego, wytwarzanie prekursorów neurotransmiterów, stymulacja produkcji serotoniny, GABA, noradrenaliny (poprzez komórki enterochromafinowe AUN żołądka i jelit), regulacja osi podwzgórzowo-przysadkowo- nadnerczowej (HPA), zachowanie, nastrój, obniżenie poziomu lęku i depresji Wpływ SCFA na stan zapalny i ekspresję genów gospodarza SCFA to głównie: kwas octowy (od inuliny i fruktooligosacharydów), propionowy (od inuliny), masłowy (od skrobii opornej). Końcowy produkt fermentacji węglowodanów niestrawionych przez układ pokarmowy (polisacharydy, oligomery heksoz. Głównie oporna skrobia). Bacteroidetes – produkcja kwasu octowego i propionowego Firmicutes – produkcja kwasu masłowego Clostridium spp., Eubacterium spp., Fusobacterium spp., Coprococcus spp. – produkcja maślanu sodu Kwas masłowy - korzystny wpływ na procesy troficzne, regeneracyjne. Działanie przeciwzapalne. SCFA uczestniczą w aktywacji komórek Treg, hamują aktywność deacetylaz histonowych, przesyłają sygnały z udziałem transbłonowych receptorów sprzężonych z białkami G (receptory GPCR), uczestniczą w regulacji lipogenezy wątrobowej, termogenezy, utlenianiu kwasów tłuszczowych w mięśniach i wątrobie (np. szlak sygnałowy kinazy zależnej od AMP), kontrolują różnicowanie limfocytów Treg (m.in. poprzez wiązanie się z receptorami GPCR), silnie hamują stan zapalny i ekspresję genów. Wiążą się z receptorami GPR-41, GPR-43, GPR-109A na kolonocytach, adipocytach i komórkach układu odpornościowego. Przykłady wpływu SCFA: - maślan – receptor GPR-109A – promocja różnicowania limfocytów Treg, aktywacja makrofagów i kom. T CD4+ -> indukcja cytokin IL-10 i TGF-beta -> hamowanie zapalenia. Dodatkowo ta aktywacja umożliwia niszczenie zmienionych komórek (hamowanie karcynogenezy w jelicie grubym) - maślan i kwas propionowy – hamowanie aktywności deacetylaz histonowych po dostaniu się do wnętrza komórki -> hiperacetylacja histonów -> zatrzymanie cyklu komórkowego, indukcja apoptozy, supresja angiogenezy -> działanie przeciw procesom patologicznym w jelicie grubym (np. nowotworzeniu) Mikrobiota i jej metabolity (w tym właśnie SCFA) wpływają na epigenetyczną regulację ekspresji genów komórek, w tym komórek układu odpornościowego. Oś mikrobiota- jelito-mózg Ok. 100mln neuronów (kluczowy nerw błędny i zwoje Auerbacha i Meissnera) łączące układ pokarmowy (w tym trzustkę i wątrobę) z CNS. Informacje przenoszone w dwóch kierunkach za pomocą mechanizmów: - neuronalnych – jelitowy układ nerwowy (ENS) i odgałęzienia współczulne i przywspółczulne (zwłaszcza nerw błędny). Receptory na zakończeniach aferentnych włókien n. błędnego są wrażliwe na np. cytokiny (np. IL-1), glukagonopodobny peptyd-1, serotoninę. Przez zakończenia w nabłonku mogą odpowiadać bezpośrednio na zawartość światła jelita i pośrednio na neuroprzekaźniki od mikrobioty lub kom. endokrynnych - metabolicznych – SCFA wnikają do krwiobiegu i przechodzą barierę krew-mózg oddziałując na niego, podobnie metabolity tryptofanu (kynurenina, kwas kynureninowy, kwas chinolinowy) - endokrynnych – w stresie pobudzana jest oś HPA. Podwzgórze wydziela CRH -> pobudzenie wydzielania ACTH w przysadce -> pobudzenie wydzielania kortyzolu w nadnerczach. Sygnały z brzusia i do brzusia - immunologicznych – Oś HPA i mikrobiota wpływają na wydzielanie cytokin prozapalnych (TNF-alfa, interferon gamma, IL-6, IL-10) przez komórki układu odpornościowego Interakcje mikrobiota-CNS: modulacja produkcji cytokin, regulacja zawartości tryptofanu (prekursora serotoniny, metabolitów na szlaku kynureninowym), produkcja neuroprzekaźników (GABA, dopamina, noradrenalina, serotonina, acetylocholina), interakcje z ENS i AUN (zwłaszcza nerw błędny), regulacja odpowiedzi osi HPA pod wpływem stresu. W stresie/chorobie występują zaburzenia zachowania, zdolności poznawczych, emocji, liczby komórek prozapalnych, mediatorów prozapalnych, dysbioza. Niedobór tryptofanu i serotoniny -> zaburzenia czynności motorycznej jelit. 95% serotoniny produkowane jest w przewodzie pokarmowym, reguluje ona czynności motoryczne i wydzielnicze, uczestniczy w przewodzeniu bodźców czuciowych z przewodu pokarmowego. Natomiast dopaminy w jelitach produkowane jest 50% puli. Produkcja neuroprzekaźników przez mikrobiotę jelitową GABA: Lactobacillus spp., Bifidobacterium spp. Acetylocholina: Nie wymieniła gatunków, wymienia neuroprzekaźnik. Słodziutko. Serotonina: Streptococcus spp., Enterococcus spp., Escherichia spp. Dopamina: Bacillus spp., Seratia spp., Proteus spp., Escherichia spp., Staphylococcus spp. Noradrenalina: Bacillus spp., Escherichia spp.  Dysbioza Zaburzenie składu ilościowego i jakościowego mikrobioty jelitowej, prowadzące do naruszenia integralności i zwiększonej przepuszczalności błony śluzowej przewodu pokarmowego (jelito przesiąkliwe). Zaburzone jest prawidłowe funkcjonowanie organizmu. Dysbioza sprzyja występowaniu: przewlekłych chorób zapalnych przewodu pokarmowego (np. Crohna, zespół jelita nadwrażliwego), chorób autoimmunologicznych (astmie, RZS, alergiom) chorób metabolicznych (cukrzyca typu II, typu I, otyłość), chorób neurologicznych i psychicznych (depresja, autyzm, stany lękowe), chorób zakaźnych (HIV, Clostridioides difficile), chorób onkologicznych (rak jelita grubego) Dysbioza -> nieprawidłowa ekspresja modulatorów przepuszczalności jelit (białka przezbłonowe, klaudyny, okludyny, zonuliny (endogenna proteaza) -> zniszczenie połączenia między komórkami nabłonka jelita -> przenikanie antygenów z jelita do CVS -> odpowiedź autoimmunologiczna Dysbioza a otyłość Zmiany w mikrobiocie: - wzrost: Firmicutes spp., Lactobacillus spp., Actinobacterium spp. - spadek: Bacteroidetes spp., Methanobrevibacter smithii - równowaga Bacteroidetes/Firmicutes przesunięta na korzyść drugich -> Pobór energii z pożywienia większy o ok. 150 kcal. Mechanizmy wpływu dysbiozy na otyłość: - efektywniejsze pobieranie energii z pokarmu przez mikroflorę -> więcej SCFA w stolcu (SCFA to główny produkt produkcji energii przez mikroflorę, która u zdrowych dostarcza maks 10% zapotrzebowania) - wzrost wchłaniania węglowodanów prostych -> wzrost lipogenezy w wątrobie. SCFA oddziałują na enteroendokrynowe komórki wydzielające peptydu YY -> uwalnianie hormonów w ośrodku sytości -> zmniejszenie motoryki jelit -> spowolnienie pasażu jelitowego -> zwiększenie wchłaniania skł. odżywczych. SCFA aktywują białka wiążące sekwencję odpowiedzi na węglowodany, czynnik transkrypcji 1 i białka wiążącego sekwencje odpowiedzi na sterole -> nasilenie lipogenezy -> zwiększenie aktywności lipazy lipoproteinowej w adipocytach -> nasilone magazynowanie tłuszczu - przenikanie antygenów bakteryjnych do CVS (np. bakteryjny lipopolisacharyd, endotoksynę w błonie bakterii Gram(-) i cyjanobakterii) -> subkliniczny stan zapalny (wzrost stężenia glukozy, trójglicerydów, wskaźników stanu zapalnego) -> rozwój i podtrzymywanie otyłości + wzrost insulinooporności Dysbioza a cukrzyca typu II Zmiany w mikrobiocie: - wzrost potencjalnie patogennych: Bacteroidetes spp., Betaproteobacteria spp., Proteobacteria spp. - spadek produkujących kwas masłowy: Firmicutes spp., Akkermansia muciniphila, Clostridium spp., Faecalibacterium prausnitzii, Verrucomicrobiae - na wczesnym etapie rozwoju insulinooporności we krwi wykrywa się głównie Proteobacteria spp. (do 90% mikrobioty) Mechanizmy wpływu dysbiozy na cukrzycę typu II: Bakterie Gram(-) przeważają w dysbiozie -> lipopolisacharyd -> endotoksemia lipopolisacharydowa -> kompleks lipopolisacharyd-antygen powierzchniowy CD14 -> zaburzenia insulinowrażliwości Lipopolisacharyd -> aktywacja receptorów toll-like (TLR, np. TLR-4) na kom. odpornościowych -> kaskada reakcji zapalnej Lipopolisacharyd -> aktywacja receptorów układu endokanabinoidowego (regulacja gospodarki energetycznej, powiązań neurohormonalnych, neuroimmunologicznych, aktywności motorycznej) -> wzrost przepuszczalności jelit i poziomu lipopolisacharydów w osoczu (endotoksemia lipopolisacharydowa) – pierwszy etap rozwoju insulinooporności Czynniki prozapalne -> aktywacja kinazy JNK (kinazy aktywowane stresem) -> zablokowanie ścieżki sygnalizacyjnej dla insuliny Czynniki prozapalne -> hamowanie kinazy białkowej aktywowanej AMP -> zaburzenie regulacji metabolizmu lipidów i glukozy Spadek dostępności choliny -> rozwój insulinooporności Dysbioza a choroba Leśniowskiego-Crohna: Zmiany w mikrobiocie: - wzrost: Bacteroidetes (Bacteroides fragilis, B. ovatus, B. vulgatus), Escherichia coli AIEC (szczep adherentny inwazyjny), Shigella flexnerii, niesklasyfikowane gatunki - spadek: Firmicutes (Clostridium leptum (głównie), Clostridum coccoides), Bacteroides uniformis, Faecalibacterium prausnitzii, Akkermansia muciniphila - W bioptatach wiele drobnoustrojów w warstwie śluzówkowej (głównie Escherichia coli, normalnie stanowi mniej niż 1% liczby mikroorganizmów) Oprócz dysbiotycznego, ma też podłoże genetyczne i immunologiczne. Redystrybucja białek Apical Junction Complex (regulatory funkcji bariery nabłonkowej) -> spadek szczelności śluzówki Hipotezy przyczyny choroby Crohna: - Zaburzenia immunologiczne jako główna przyczyna choroby Crohna - Zmiany w mikrobiocie jako pierwotna przyczyna choroby Crohna (zaburzenia immunologiczne to skutek) Mechanizmy wpływu dysbiozy na chorobę Crohna: Spadek Clostridium spp. -> spadek zawartości maślanu -> spadek odżywienia kolonocytów + wzrost aktywności czynnika zapalnego NF-kappa-beta -> wzrost poziomu cytokin prozapalnych Obniżenie poziomu defensyn -> spadek bakterii Gram(+) -> wzrost bakterii Gram(-), w tym patogennych -> Wzrost ekspresji receptorów toll-like (TLR-2, TLR-4, TLR-9) w błonie śluzowej okrężnicy i dwunastnicy (przez lipopolisacharyd) -> reakcja odpornościowa Escherichia coli AIEC -> nadekspresja MHC kl. I w enterocytach -> odpowiedź immunologiczna ze strony limfocytów T i kom. NK -> wzmożona proliferacja bakterii -> silna odpowiedź immunologiczna - > uwolnienie czynnika martwicy nowotworu (TNF-alfa)  Długofalowe konsekwencje dysbiozy – układ nerwowy - choroba Parkinsona - Zaburzenia ze spektrum autyzmu - problemy ze snem - stres - syndrom chronicznego zmęczenia - schizofrenia - choroba Alzheimera Cytokiny prozapalne mogą aktywować aferentne włókna nerwu błędnego przez receptor dla IL-1 -> pobudzenie neuronów jądra pasma samotnego -> projekcja do komórek uwalniających kortykoliberynę -> wydzielanie ACTH -> uwalnianie kortyzolu przez nadnercza Mikrobiota, oprócz bariery jelitowej, reguluje też funkcjonowanie bariery krew-mózg: kolonizacja jelita patogenami może aktywować czuciowe jądra w pniu mózgu -> indukcja zachowań lękowych – możliwe przekazywanie informacji o infekcji! Dysbioza a zaburzenia emocjonalne (depresja, schizofrenia) Zmiany w mikrobiocie: - wzrost: Firmicutes, Eggerthella, Gelria, Turicibacter, Paraprevotella, Anaerofilm, Alistipes - spadek: Bacteroidetes, Bifidobacterium, Lactobacillus, Prevotella, Dialister, Faecalibacterium - ogólny spadek liczebności organizmów mikrobioty jelitowej - w kale osób depresyjnych więcej Firmicutes, Enterobacteriae i Aliscipes, mniej Faecalibacterium i Ruminococcus. Mechanizmy wpływu dysbiozy na te zaburzenia: Zaburzenia składu mikrobioty -> spadek stężenia neurotroficznego czynnika pochodzenia mózgowego we krwi (zaobserwowano u osób z depresją) Dysbioza -> wzrost st. cytokin prozapalnych (IL-1, IL-6, TNF-alfa, IL-17), zaburzenia syntezy serotoniny, powstanie toksycznych metabolitów (np. kynureniny (w większych stężeniach), P- krezolu) i ich interakcje z CNS Toksyny -> naruszenie bariery jelitowej -> przenikanie ich, metabolitów bakteryjnych i neuroaktywnych białek do krwi Lipopolisacharydy -> receptory toll-like na komórkach glejowych Dysbioza -> niedobory GABA, serotoniny, dopaminy Zaburzenia mikrobioty korelują z wpływem stresu, hiperkortyzolemii -> zaburzenia osi HPA -> zaburzenia funkcjonowania przysadki i innych gruczołów endokrynnych Pozbawienie mikroflory -> zaburzenia pamięci przestrzennej i objawy depresyjne  Dysbioza a choroba Parkinsona Zmiany w mikrobiocie: - wzrost: Lactobacillaceae, Bradyrhizobiaceae, Clostridales incertae sedis IV, Verrucomicrobiaceae, Ruminococcaceae, Enterobacteriacea - spadek: Prevotellaceae (nawet o 78%), Blautia, Coprococcus, Faecalibacterium spp., Roseburia W kale mniej SCFA i bakterii wytwarzających maślan Mechanizmy wpływu dysbiozy na chorobę Parkinsona: Drastyczny spadek udziału Prevotellaceae -> zaburzenia syntezy mucyny -> zwiększona przepuszczalność śluzówki jelit -> czynniki prozapalne dostają się do mózgu -> reakcje immunologiczne -> uwolnienie reaktywnych form tlenu -> stres oksydacyjny komórek nerwowych Lipopolisacharydy -> aktywacja receptorów toll-like w mózgu (TLR-2, TLR-1) i czynnika NF-kappa-beta -> neurodegeneracja Dysbioza -> spadek produkcji greliny -> zaburzona regulacja szlaku dopaminergicznego Przeszczep mikrobioty jelitowej Stosowany w leczeniu chorób wynikających dysbiozy: zakażenia Clostridium difficile (wyleczalność do 95% procent po jednorazowej lub dwukrotnej procedurze), wrzodziejące zapalenie jelita grubego, choroba Leśniowskiego-Crohna, zespół jelita drażliwego (efektywność do 80%), cukrzyca typu I i typu II Kał dawcy przenosi się do przewodu pokarmowego biorcy głównie przez zamrożone kapsułki, treść kałową można podać też do dwunastnicy endoskopem. Wykład 8 Nutrigenetyka Nutrigenetyka – nauka o różnicach i predyspozycjach genetycznych warunkujących osobniczą wrażliwość na aktywne składniki diety. Nutriepigenomika – badania populacyjne. Związki między dietą a chorobami odcywilizacyjnymi, ekogenetycznymi, dietozależnymi. Wykorzystanie technik genomicznych. Wpływ aktywnych składników diety na epigenom. Genomika żywieniowa – analizy żywnościowe, żywieniowe i genetyczne oddziaływania diety na zdrowie człowieka. Epigenetyka – nauka badająca zmiany ekspresji genów, które mogą być dziedziczone (dziedziczenie pozagenowe), ale nie wynikają ze zmian w pierwszorzędowej sekwencji DNA Genom U ludzi dwa genomy: - jądrowy – podstawowy, monoploidalny zespół chromosomów i ich informacja genetyczna - mitochondrialny Organizm diploidalny – posiadający podwójny genom (kopia od ojca i matki) Genotyp – całość informacji genetycznej w chromosomach organizmu Epigenom – zestaw modyfikacji DNA i białek histonowych warunkujących jego zróżnicowaną ekspresję (modyfikacje struktury chromatyny). Może ulegać dynamicznym zmianom. Odpowiada np. za odmienny sposób ekspresji takiego samego zestawu genów u blisko spokrewnionych osób Wielkosć genomu: 3tys. x 10^6pz Liczba genów: ok. 25 000 Najdłuższy gen: gen dystrofiny (2,4mln pz) Najdłuższy produkt genu: tityna (34350aa) Geny kodujące białka to tylko 1,5% genomu. Reszta to geny kodujące rRNA (4% genomu), sekwencje powtórzeniowe (45%), inne (regulatorowe, międzygenowe, niepowtarzalne). Dieta jako czynnik środowiskowy - Kraje uprzemysłowione – nadmierna podaż kalorii i wysoko przetworzonych pokarmów-> przewlekłe choroby (cukrzyca typu II, otyłość, choroby CVS, nowotwory) - Kraje biedne – złe odżywianie i niedożywienie, płodowe początki powstawania chorób w wieku dorosłym -> większa zachorowalność i umieralność noworodków, wzrost wad wrodzonych (zwłaszcza CNS), dużo chorób przewlekłych w okresie dorosłym Składnik żywności – substancja zawarta w żywności o wartości odżywczej oraz substancje dodatkowe  Receptory smakowe Smaki: - Słodki – receptor T1R - Słony – receptor TRPV1, receptory kanału sodowego ENaC - Kwaśny – receptory kanału jonowego PKD1L3 i PKD2L1 - Gorzki – receptor T2R - Umami – receptor T1R – od glutaminianu (białka roślinne, zwierzęce), inozynianu (mięso), guanylanu (rośliny). Pokarmy bogate w niego są zdrowe (są choćby bardzo sycące), pierwszy poznawany smak. - „Tłuszczowy” – receptory CD36 Polimorfizmy genów receptorów smakowych -> różne odczuwanie smaków -> preferencje populacyjne i osobnicze -> stan odżywienia osoby i populacji Przykład: wrażliwość na gorzki smak (rozpoznawanie 6-N-propylotiouracylu) -> ograniczone spożycie np. brukselki -> niskie spożycie folianów i witaminy K -> choroby Wrażliwość na zawartość cukru (polimorfizm T1R. T1R2 i T1R3 wyczuwają słodycz w niskich stężeniach jako heterodimery, jeśli to homodimery, to w wysokich. Dodatkowo wyczuwane słodziki) -> spożycie jakości i ilości słodyczy Przykłady różnic w odpowiedzi na składniki diety Produkty mleczne: Polimorfizmy SNP genu receptora witaminy D (odmiany SS i BB) -> poziom przyswajanego wapnia i witaminy D w produktach mlecznych -> dieta bogata w niskotłuszczowe produkty mleczne -> spadek ryzyka wystąpienia raka jelita grubego Kofeina: Polimorfizmy SNP genów metabolizmu kofeiny (głównie cytochrom P-450) CYP1A2, A1R, A2R, ADORA2A, DRD2 i COMT -> predyspozycja do spożycia kofeiny (w jednej filiżance ok. 100mg) -> oddziaływanie na receptory adenozynowe i ich blokowanie w korze przedczołowej -> układ nagrody, neurotransmitery pobudzające, blokowanie efektu zmęczenia -> przewlekłe stosowanie i uzależnienie Kofeina w dawkach 600-700mg/dobę -> aktywacja receptorów adenozynowych -> działanie podobne do amfetaminy. Korzystne warianty CYP1A2 -> szybszy metabolizm kofeiny -> możliwe większe spożycie bez efektu pobudzającego i przy umiarkowanym spożyciu zmniejszone ryzyko chorób CVS. Niekorzystne warianty CYP1A2, receptorów adenozynowych, DRD2 (receptora dopaminowego) -> spożycie kofeiny -> większa tendencja do uzależnień, lęk, zaburzenia snu Niekorzystne warianty COMT (katecholometylotransferazy) -> spożycie kofeiny -> większa tendencja do zawału przez jej nadużycie Roślinne substancje aktywne: Dla zapobiegania chorobom odcywilizacyjnym należy preferować dietę śródziemnomorską – bogatą w błonnik (różnorodne, nietrawione i niewchłaniane polisacharydy) i kwasy omega. Polimorfizm SNP genu angiotensyny (treonina w miejscu 235): -> genotyp TT -> spadek ciśnienia przez wysokobłonnikową dietę przy nadciśnieniu -> genotyp TM lub MM (brak tej odmiany) -> brak wpływu diety na ciśnienie krwi Zmiana diety umożliwia też zmianę ilościową, jakościową i genetyczną w mikroflorze jelitowej. Np: Dieta wysokobłonnikowa u otyłych dzieci -> wzrost SNP u Faecalibacterium, Bifidobacterium, Clostridium, spadek SNP u Bacteroides -> zmiana ekspresji genów szlaków metabolicznych -> zmiany w metabolizmie aminokwasów, węgla, glukozy Dieta – środowiskowe uwarunkowanie zdrowia Aktywne składniki diety modulują wszystkie podstawowe procesy biologiczne (apoptoza, cykl komórkowy, różnicowanie się, homeostaza immunologiczna i hormonalna, modyfikacje epigenetyczne, naprawa DNA (sprzyjanie lub zapobieganie karcynogenezie)) Geny długowieczności Odziedziczalność długowieczności szacowana jest na 10-30%. Ważne szlaki sygnalizacyjne dla długowieczności: - szlak sygnałowy insuliny – aktywowany przez IGF-1. Szczególna rola. - szlak PI3K/AKT/MTOR – zasadnicza rola w regulacji proliferacji, wzrostu, dojrzewania komórek. Kinaza MTOR aktywowana w szlaku kinazy 3-fosfatydyloinozytolu. Szczególna rola tego szlaku. Dysregulacja -> m.in. nowotwory, cukrzyca t. II, choroby CVS, choroby neurologiczne (w tym neurodegeneracyjne) - szlaki naprawy DNA - szlaki utrzymania telomerów Polimorfizmy SNP genów: - APOE – koduje lipoproteinę ApoE w CNS. Udział w transporcie lipidów z krwi do mózgu. Odpowiedź na stres oksydacyjny, metabolizm lipidów - FOXO – jądrowy czynnik transkrypcyjny pośredniczący w kaskadzie reakcji wyzwalanych przez insulinę i insulinopodobny czynnik wzrostu (IGF-1). Regulacja proliferacji i różnicowania komórek, cyklu komórkowego, apoptozy i naprawy DNA. Odpowiedź na stres oksydacyjny, metabolizm glukozy Ograniczenia kaloryczne a wydłużenie życia Ograniczenia kaloryczne i niektóre aktywne składniki diety (np. resweratrol, choć dalsze badania poddają to akurat w wątpliwość) -> wzrost ekspresji i/lub aktywności sirtuiny-1 (Sirt1, NAD+-zależnej deacetylazy histonowej) -> zwiekszona deacetylacja histonów, wzrost metylacji DNA -> modulacja epigenetyczna Sirtuiny – 7 enzymów (Sirt1-7) uczestniczących w posttranslacyjnych modyfikacjach białek. Regulują wiele procesów (metabolizm glukozy, lipidów, apoptoza, naprawa DNA). Element konserwatywnego aparatu genetycznej kontroli starzenia – promocja przeżycia organizmów w niekorzystnych warunkach środowiska.