Bacteriile cu care trăim şi materialul lor genetic

Cercetătorii afirmă că fiecare individ este asemenea unei planete care găzduieşte trilioane de bacterii, mai multe chiar decât propriile celule. Într-un organism sănătos interacţiunea dintre acesta şi bacteriile care îl populează este benefică pentru ambele părţi. Există însă şi situaţii în care apar exacerbări ale florei bacteriene şi atunci echilibrul funcţional dispare.

Cele aproximativ o sută de trilioane de bacterii care trăiesc în corpul uman sau pe suprafaţa lui au afinităţi pentru anumite zone ale organismului, comparate de unii cercetători cu nişte cartiere rezidențiale. Un asemenea exemplu este Propionibacterium acnes, inofensiv în majoritatea situaţiilor, dar responsabil de apariţia acneei în anumite cazuri, preferând zonele seboreice ale tegumentelor cum sunt fruntea, zonele cu pilozitate sau partea externă a cornetelor nazale. Stafilococii, de exemplu, preferă ariile corporale mai întunecoase cum sunt cele din partea periferică a corpului. Pentru a ne forma o idee despre numărul speciilor de bacterii pe centimetrul pătrat de corp: un studiu american a scos la iveală faptul că numai la nivel ombilical se găsesc 1.400 de tulpini de bacterii. Tot în cadrul acestei cercetări, oamenii de ştiinţă de la Universitatea de Stat din Carolina de Nord au descoperit 662 de tulpini noi.

Este ştiut faptul că din punctul de vedere al populaţiilor de bacterii nici un organism uman nu este identic cu altul, existând însă asemănări între flora bacteriană dintr-o regiune a corpului şi altă regiune. Astfel de zone asemănătoare ca populaţie bacteriană sunt cavitatea nazală şi spatele, iar zonele cu populaţie bacteriană total diferită de la un individ la altul sunt axilele, zona ombilicală şi spaţiile interdigitale ale membrelor superioare şi inferioare. Aceste descoperiri au fost făcute în cadrul Institutului Naţional de Sănătate din Statele Unite ale Americii. Cercetătorii de aici au realizat o cercetare intitulată Proiectul Microbiomului Uman, în cadrul căreia au analizat şi comparat genoamele a 178 de microorganisme dintr-un organism uman sănătos, în scopul realizării unei hărţi de diagnostic. Pe baza acestei hărţi, medicii vor putea asocia prezenţa sau lipsa unor bacterii din corpul uman cu starea de sănătate sau prezenţa unei patologii.

Cea mai mare parte a populaţiei bacteriene este inofensivă, între aceasta şi organismul uman existând o relaţie numită comensualism. În urma acestei relaţii bacteriile au un mediu propice de dezvoltare, fără ca organismul să aibă un beneficiu direct, însă nici nu este lezat (bacteriile deţin un rol important în procesul de descompunere a reziduurilor sau organismelor moarte, prin acest proces asigurând reîntoarcerea în atmosferă a azotului, oxigenului şi a carbonului).

Există şi cazuri în care relaţia dintre corpul uman şi unele tipuri de bacterii este una de beneficii mutuale. Un exemplu îl reprezintă o parte dintre microorganismele care populează cavitatea bucală, cavitatea nazală, faringele sau intestinele. Acestea primesc nutrienţi şi un mediu benefic pentru dezvoltare, în schimb ele formând o barieră de protecţie împotriva agenţilor patogeni.

Există însă şi a treia situaţie de bacterii neprietenoase, care parazitează corpul uman, îl invadează, trecând de bariera creată de sistemul imunitar şi se hrănesc cu resursele organismului gazdă. Aceste bacterii produc exo şi endotoxine, care sunt deosebit de dăunătoare organismului şi sunt responsabile de apariţia simptomelor dintr-o infecţie.

Înmulţirea necontrolată a bacteriilor poate fi simţită, chiar dacă bacteriile nu au gust. Un exemplu este cel al laptelui acru, care capătă acest gust datorită înmulţirii necontrolate a bacteriei Lactobacillus. În aceeaşi ordine de idei, gustul sălciu resimţit în gură dimineaţa este produs de bacteriile din cavitatea bucală, nazală şi din restul tubului digestiv. Atunci când organismul contactează o viroză respiratorie, bacteriile se înmulţesc la nivelul faringelui, modificând gustul sau chiar determinând dispariţia lui pentru o perioadă de timp. Un alt semn al prezenţei bacteriene poate fi şi tumefierea ganglionilor limfatici care se depistează la palparea manuală. Cercetătorii au descoperit că o parte dintre bacterii ar preveni astmul, mai ales în cazul copiilor. Potrivit unui studiu realizat în cadrul Universităţii Ludwig-Maximilians din Munchen, Germania, copiii care cresc în mediul rural şi care petrec mult timp în aer liber au un risc mai redus de a face astm faţă de cei din mediul urban, care cresc într-un mediu cu igienă strictă. În cadrul acestui studiu, specialiștii au descoperit că în mediul rural există o varietate de microorganisme în plus faţă de mediul urban, tocmai această varietate oferind protecție antiastmatică. ,,Printre ele se numără un anumit tip de stafilococi, Staphylococcus sciuri, dar şi o ciupercă din clasa Eurotium‟, explică dr Markus Ege, coordonatorul studiului.

Topul celor mai importante trei bacterii implicate în sănătatea organismului uman: 

1. Staphylococcus epidermidis: între 10.000 și 100.000/ cm2 de piele conform studiilor. S. epidermidis este esenţial în menţinerea sănătăţii epidermei, oferind o primă linie de apărare contra agenţilor nocivi externi. De asemenea, această bacterie asigură pielii nivelul optim de sebum, menţinându-i astfel nivelul normal de hidratare. Alte bacterii cu rol benefic asupra pielii sunt propionibacteriile, micrococii şi bacteriile corineforme.
2. Bifidobacteriile: deţin un rol esenţial în procesul de digestie, de asimilare a unor nutrienţi din hrană şi sunt surse de enzime esenţiale organismului uman. De exemplu, în aparatul digestiv uman nu se găsesc în mod natural anumite enzime necesare pentru metabolizarea glucidelor, enzime care sunt produse de bifidobacterii, contribuind astfel la digestia fibrelor alimentare, a unor zaharuri printre care şi lactoza.
3. Bacilii Doderlein: aceste bacterii fac parte din flora vaginală normală, asigurând starea de sănătate intimă a femeilor. Acestea împreună cu alte bacterii benefice de la acest nivel sunt responsabile de menţinerea pH-ului vaginal acid (< 4,5), prevenind astfel infecţiile genitale.

Ştiai că Treponema pallidum (bacteria responsabilă de infecţia cu sifilis) a fost adusă pe continentul european de echipajul lui Cristofor Columb? Analizele osemintelor datând din 1495 au arătat că un membru al echipajului a contractat infecţia în Antile şi a adus în Europa bacteria din care s-a dezvoltat mai târziu Treponema pallidum.

Activitatea genică la procariote

Materialul genetic al bacteriilor are câteva particularităţi faţă de materialul genetic al eucariotelor:

–      genomul bacterian este alcătuit din două categorii de determinanţi genetici: gene esenţiale sau eucromozomiale, localizate în cromozomul bacterian şi gene accesorii, localizate în afara cromozomului bacterian. Numărul de gene în cromozomul bacterian este de câteva mii, de exemplu Escherichia coli are în jur de 4.000 de gene.

–      molecula de ADN bacterian este circulară, marginile ei fiind unite prin legături covalente.

–      molecula de ADN este nudă, nu formează complexe cu proteinele histonice sau nonhistonice.

–      genomul bacterian este format dintr-un număr mai restrâns de gene faţă de eucariote şi conţine un singur grup linkage, caracteristic cromozomului bacterian.

–      bacteriile sunt organisme haploide (atunci când nu are loc replicarea ADN), dar pot fi şi diploide sau parţial diploide, în funcţie de sinteza ADN.

–      transmiterea caracterelor ereditare este diferită de cea a eucariotelor, lipsind procesul clasic al reproducerii sexuale.

Cercetătorii au descoperit că unele microorganisme îşi pot combina ADN-ul propriu cu material genetic uman. Astfel, o echipă de cercetători de la Universitatea de Nord-Vest din Chicago a arătat că Neisseria gonorrhoeae, bacteria care determină apariţia gonoreei, a căpătat ADN uman. Potrivit studiilor, acest lucru face ca microorganismul să se adapteze cu uşurinţă la condiţiile de mediu ale corpului uman şi să treacă aproape nesesizat de către sistemul imunitar.

Dr. Irina Codiţă, şef Laborator Infecţii Nosocomiale şi Rezistenţa la Antimicrobiene în cadrul Institutului  N. Cantacuzino, afirmă: „Celulele proprii fiecărui individ trăiesc într-o relaţie permanentă cu celulele bacteriene care populează în mod normal organismul uman, aşa-numita flora normală. Ea constituie ceea ce în ultimii ani este recunoscut sub denumirea de microbiom. Flora normală joacă un rol antiinfecţios important la nivelul tegumentelor şi mucoaselor, prin realizarea unui strat de protecţie microbian, la care se adaugă efectul inhibitor faţă de microorganismele patogene, reprezentat de produșii de metabolism ai florei normale.”

Flora bacteriană participă şi la realizarea altor procese benefice organismului-gazdă, cum sunt: stimularea răspunsului imun antiinfecţios, metabolizarea şi absorbţia unor nutrienţi etc. În interiorul tubului digestiv şi cu precădere la nivelul colonului există peste 500 de specii de bacterii, cântărind în total aproximativ 1,5 kg. Practic există o dependenţă între organismul uman şi flora bacteriană. Bacteriile au supravieţuit încă dinaintea existenţei omului, însă organismul uman nu ar putea supravieţui fără bacterii.

Acest număr important de microorganisme digestive nu există la toate vârstele, tubul digestiv al fătului fiind steril, însă la naştere, la contactul cu noul mediu de viaţă, se populează cu bifidobacterii cu rol esenţial în activitatea sistemului imunitar. O dată cu înaintarea în vârstă, o parte dintre bifidobacterii scad numeric sau chiar dispar, dar sunt înlocuite cu alte bacterii digestive benefice. Printre cele mai benefice bacterii din sfera digestivă se numără lactobacilii,  bifidobacteriile, dar şi Streptococcus thermophilus. Foarte importante sunt şi aşa-zisele bacterii „butirice‟, cele care produc acid butiric (Clostridium), dar şi cele „propionice” (Propionibacterium),  care aduc în corp acid propionic. Aceşti acizi sunt denumiţi şi hrana colonului.