O trato gastrointestinal (GI) humano contém comunidades de mais de 30 trilhões de micróbios (bactérias, fungos, vírus) que variam de acordo com a localização anatômica e afetam de forma positiva ou negativa a saúde, dependendo da composição encontrada. Estas comunidades microbianas diferem em composição com base na idade, dieta e localização no trato gastrointestinal.
Diferenças na composição microbiana têm sido associadas a estados de doença crônica. Em termos de função, os metabólitos microbianos fornecem sinais importantes que ajudam a manter a fisiologia humana saudável. Produzem metabólitos com diversas funções. Estas substâncias modulam interações entre micróbios e dos micróbios. Bactérias podem liberar bacteriocinas, peróxido de hidrogênio e ácido lático, que produzem efeitos no microbioma intestinal.
As bactérias também podem produzir substâncias que modulam suas interações com o ser humano. Compostos como ácido gama-aminobutírico (GABA), metabólitos de triptofano, histamina, poliaminas, serpinas, lactocepina, vitaminas, ácidos graxos de cadeia curta (SCFA), ácidos graxos de cadeia longa (LCFA) e vesículas da membrana externa, podem ter efeitos no epitélio do hospedeiro humano, células imunes, mesênquima e neurônios entéricos.
Alterações do microbioma gastrointestinal saudável têm sido associadas ao desenvolvimento de vários estados de doença, incluindo doença inflamatória intestinal, diabetes e câncer colorretal. As características de um microbioma intestinal saudável incluem uma biodiversidade alta e abundâncias relativas de filos e gêneros específicos. Foram identificados micróbios com perfis funcionais desejáveis para o hospedeiro humano, além de características metabólicas específicas do microbioma.
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