Era Microbiomului: Noua frontieră a medicinei

De la Teoria Germenilor a lui Pasteur la Microbiomul Uman

Ceea ce în general nu vedem tindem să ignorăm sau să nu îi dăm importanță. Aşa s-a întâmplat de-a lungul veacurilor cu microbii, aceste entități mici şi invizibile cu ochiul liber, care au fost descoperiți încă pe la 1676 de către olandezul Antonie van Leeuwenhoek. Practic, olandezul a fost printre primii care au putut construi un microscop suficient de puternic pentru a vedea nişte ființe mici şi neobişnuite, invizibile ochiului liber, care se mişcau frenetic în soluția analizată. Erau primii microbi văzuți vreodată, pe care van Leeuwenhoek, fascinat, le-a denumit „animalcule“, adică animăluțe.

Însă au trecut aproape două sute de ani de la descoperirea lor până când Louis Pasteur, un chimist francez briliant, căutând o soluție pentru un comerciant pentru a împiedica alterarea unor băuturi fermentate, precum vinul, berea şi laptele, a demonstrat existența unor microorganisme, responsabile de fermentația şi stricarea băuturilor respective. Pasteur a reuşit ulterior să revoluționeze medicina timpurilor sale, făcând primul o serie de experimente interesante, demonstrând rolul microbilor în transmiterea bolilor infecțioase. Într-o adevărată cursă ştiințifică cu Pasteur s-a aflat şi un alt părinte al microbiologiei, dr. german Robert Koch (foto), cel care a descoperit bacilul tuberculozei, holerei şi antraxului.
Din munca celor doi specialişti eminenți s-au putut pune pe la 1880 bazele Teoriei Germenilor, adică a microbilor care provoacă bolile infecțioase, teorie medicală care domină medicina până în ziua de astăzi.

Până la Teoria Germenilor, medicina era dominată de o teorie a „miasmelor“, a emanațiilor, a aerului rău, stricat, despre care se credea că provoacă bolile de atunci, holera, tifosul şi ciuma neagră, care decimau oraşe întregi. Practic, începând cu Pasteur, s-a făcut trecerea de la medicina victoriană către Era Medicinei Moderne, eră ce a culminat în 1928 cu descoperirea penicilinei de către bacteriologul scoțian, Sir Alexander Flemming.

Deşi astăzi poate părea inacceptabil, până la Pasteur nu se acceptase ideea că microbii ar putea cauza boli, iar unii medici mai „conservatori“ chiar respingeau vehement ideea. Pentru mintea umană din acea vreme era însă foarte greu de înțeles cum ar putea ca nişte microorganisme atât de mici, încât nici nu pot fi vizibile cu ochiul liber, să aibă o asemenea putere disproporționată cu mărimea lor infimă încât să îmbolnăvească şi să omoare o ființă de mari dimensiuni, precum omul. Femeile care năşteau în vremurile respective mureau pe capete din cauza infecțiilor post-partum, deoarece medicii vremurilor pur şi simplu nu ştiau că este un lucru bun să te speli pe mâini înainte de operație, mai ales dacă veneai direct de la o autopsie. Au trebuit să treacă sute de ani până când „animalculele“ lui van Leeuwenhoek să fie luate în serios şi studiate.

Descoperirea penicilinei şi a antibioticelor care au urmat este piatra de temelie a medicinei moderne. Majoritatea bolilor de origine infecțioasă au putut fi pentru prima dată complet vindecate, iar primele antibiotice erau incredibil de eficiente chiar şi la doze foarte mici, deoarece microbii la început erau extrem de sensibili la tratamente.

Antibioticele, temelia medicinei moderne

Entuziasmul antibioticelor din acele vremuri a fost unul enorm, se considera că au fost rezolvate definitiv toate bolile infecțioase. Cu timpul însă, după mai multe decenii de folosire, medicii au constatat că dozajul antibioticelor trebuie mărit constant, că bolile răspund mai greu la aceleaşi antibiotice, dar mai mult, că au început să apară primele bacterii rezistente la antibiotice. S-a pus o presiune mare, de dezvoltare de diferite clase de antibiotice, pentru a omorî bacteriile, însă şi la acele antibiotice noi, treptat, a apărut fenomenul de rezistență la antibiotice.

Astăzi, cel mai mare coşmar al doctorilor sunt microbii rezistenți din spitale, microbi care au devenit rezistenți la majoritatea antibioticelor. Asistăm şi astăzi la o cursă a înarmărilor, un război între om şi microbi, un război care totuşi poate fi pierdut de către om, deoarece bacteriile au o rată incredibilă de înmulțire și pot face transfer pe orizontală de gene de rezistență la diferite toxine şi antibiotice. Chiar şi pentru cel mai agresiv antibiotic pot exista anumiți microbi care supraviețuiesc şi care vor căpăta super rezistență la antibioticul respectiv, rezistență pe care o pot transfera şi altor bacterii.

Teoria Germenilor a lui Pasteur, deşi s-a dovedit corectă și a revoluționat medicina, totuşi nu a fost completă. Specialiştii au acceptat doar rolul patogen al microbilor şi au învățat tot timpul despre microbi doar în contextul patogenității lor, cel al producerii bolilor. În fiecare zi auzim știri despre mâncarea stricată şi toxiinfecțiile alimentare, despre epidemiile şi gripele care amenință populația, despre microbii care se află peste tot în case, pe mâini, în bucătărie sau în WC-uri. Asistăm la o explozie de produse de distrus microbii, vedem la televizor o multitudine de reclame la produse antibacteriene, care pretind că distrug 99,9% dintre microbi. Femeile au devenit obsedate de microbi şi cumpără zeci de produse pentru a steriliza locuințele, mămicile merg cu copiii în parcuri şi le şterg mânuțele la câteva minute cu şervețele dezinfectante, iar alimentele industrializate sunt pasteurizate şi tot mai sterile. Apar tot felul de ştiri care cultivă germofobia, cu microbii pe tastaturi, ecrane, buretele de spălat din bucătărie, chiar şi în sticlele de apă plată şi oamenii se miră teribil de „pericolul“ la care au fost expuşi, uitând că microbii sunt prezenți în natură peste tot, pe orice suprafață şi în orice mediu, în aer, în pământ, oceane, practic oriunde.

Isteria antimicrobiană din zilele noastre

Asistăm în zilele noastre la o adevărată isterie microbiană, iar copiii nu mai sunt lăsați nici ei să se joace murdari de pământ sau noroi, omul modern a devenit obsedat de super-igienă. Şi totuşi, cu cât am devenit mai sterili şi mai „curați“, cu cât într-o țară este alimentată şi mai mult fobia microbiană, cu atât oamenii au început să sufere de boli noi, aproape necunoscute în trecut. În țările dezvoltate precum Germania, cu o curățenie exemplară pe străzile din oraşe, unde poți mergi 2 săptămâni fără să ai praf pe încălțări, copiii au început să aibă alergii de mici la praf, practic unul din 3 copii este alergic. Infecțiile bacteriene din țările dezvoltate, deşi sunt mult mai puține, pot fi totuşi periculoase, datorate fenomenului de rezistență a bacteriilor, dobândit chiar şi la cele mai noi antibiotice. S-ar crede că cineva care nu a consumat antibiotice nu ar prezenta rezistență la ele, însă contaminarea se poate face direct cu microbul rezistent, creat de cei care au făcut tratamente.

Toate soluțiile de sterilizare nu fac în timp decât să crească rezistența microbiană la antibiotice. Se pot crea adevărați monştri super-mutanți, în acest război nebunesc al omului cu natura. Copiii de mici sunt supuşi unui abuz de antibiotice enorm, deşi se preconizează că peste 80% dintre răceli sunt de origine virală, iar administrarea antibioticelor în cazurile virale nu îi ajută cu nimic, decât că le creşte rezistența microbiană la antibiotice, scăzându-le în acelaşi timp imunitatea. Majoritatea animalelor crescute intensiv sunt tratate zilnic prin hrana lor cu doze mai mici şi „preventive“ de antibiotic, antibiotice care se regăsesc pe urmă în farfuria noastră. Producătorii nu folosesc însă acele antibiotice cronice atât pentru sănătatea animalelor, cât pentru faptul că animalele hrănite cu antibiotic iau în greutate mult mai rapid, creând avantaje materiale foarte importante în producție. Dacă antibioticele sunt folosite la animale special pentru îngrăşare, oare ar mai trebui să ne mirăm de ce copiii care au luat antibiotice de mici în exces sau consumă carne contaminată cu antibiotice au tendința spre obezitate?

Manualele de ştiință, dar şi cele pentru copii ne arată că omul este în capul piramidei trofice şi că el, omul, trebuie să stăpânească natura. Să ne mire oare de ce omul încearcă atunci tot timpul să descopere doar soluții de stăpânire a naturii, în loc de înțelegere a ei, a mecanismelor fine şi complexe care stau la baza echilibrului dinamic al naturii? Oare nu e mai simplu să înțelegem ce se întâmplă cu microbii, care este adevăratul lor rol în natură și care este relația noastră naturală cu ei? Nu ar fi mai bine să ne integrăm în natură, decât să încercăm să o stăpânim cu orice preț?

Principiul tratamentelor cu antibiotice însă nu s-a oprit doar la oameni sau animale. Ele se aplică astăzi pe scară extrem de largă sub diferite forme, de soluții antifungale şi biocide, insecticide, pesticide, ierbicide, raticide, peste tot în agricultură, poluând grav întregul mediu, aerul, solurile şi apele. Tot ceea ce este otrăvitor pentru microbi este otrăvitor şi pentru om, dar şi pentru celelalte viețuitoare; albinele care polenizează florile otrăvite mor, vulturii care consumă vietăți otrăvite mor, microfauna care fertilizează pământurile moare, toate lanțurile trofice sunt date peste cap, iar oamenii acționează cu o inconştiență furibundă, pentru a „stăpâni“ cu orice preț natura.

Fără microbi nu putem trăi

Pasteur şi Koch au avut dreptate, însă într-un anumit context, cel al patogenilor. Din păcate sau din fericire, cei mai mulți microbi din lume nu sunt patogeni, ci lor le datorăm chiar viața noastră. Cu mult înainte de a apărea omul sau mamiferele, microbii au fost primele microorganisme care au apărut pe pământ. Microbii sunt cei care au modelat pământul, atmosfera, gazele, substanțele minerale, făcând planeta locuibilă. Bacteriile au descoperit modul de a prelucra energia de la soare şi s-au asociat sub formă de cloroplaste cu celulele din plante, pentru a permite dezvoltarea naturii şi a vegetației vii. În organismele animale, bacteriile sunt cele care prin endosimbioză s-au transformat în mitocondrii, uzinele energetice de la nivel celular, cele de care depinde viața oricărei vietății vii de pe pământ. Bacteriile din pământ, împreună cu microfauna specifică, sunt cele care au transformat materia minerală, rocile, în sol fertil, care să poată fi colonizat ulterior de către plante. Fără bacterii, pământul este roca lipsită de viață, iar plantele nu pot trăi pe el. La fel se întâmplă şi cu apa oceanelor, care a trebuit întâi colonizată de bacterii şi plancton, ca să poată fi ulterior locuită de peşti şi alte organisme marine. De exemplu, crescătorii care au peşti de acvariu ştiu că apa plată trebuie întâi colonizată cu anumite bacterii specifice, şi abia pe urmă introduşi peştii, altfel, în apă pură, peştii ar muri în scurt timp.
Ce nu am înțeles noi este că fără microbi nu putem trăi, că microbii sunt însuşi fundamentul vieții! Imaginați-vă, de exemplu, că vine o specie extraterestră şi se interesează de specia umană doar prin puşcării sau în şcolile de corecție; acolo vor găsi criminali, hoți, tâlhari, răpitori, violatori, într-un cuvânt doar oameni răi. Vor face pe urmă studii DOAR cu acei oameni răi şi vor demonstra că într-adevăr toți cei din puşcării sunt răi şi dăunători, după care vor decide că întreaga rasă umană ar trebui constant decimată, de vreme ce oamenii ar fi periculoşi şi nefolositori. Pare absurd, dar cam aşa am procedat noi cu microbiologia şi ştiința microbilor. Ne-am raportat aproape exclusiv doar la microbii răi, patogeni, am învățat despre ei doar în contextul producerii bolilor şi am decis că un microb bun este doar un microb mort!

Şi totuşi, ce sunt microbii? Care este adevăratul rol al lor pe planetă? Oare putem noi trăi fără microbi? Este în regulă să mâncăm totul steril şi cu antibiotice? Ce s-ar întâmpla dacă ar dispărea toți paraziții şi toți microbii de pe planetă? Ce se va întâmpla dacă vom elimina biodiversitatea microbiană din natură? Dar dacă vom crea prin tratamentele noastre abuzive cei mai rezistenți microbi din natură, care apoi să devină specii dominante, ocupând nișele eliberate de ceilalți microbi, atunci ce se va putea întâmpla?
Sunt multe întrebări pentru cei care „vând“ excesiv teoria lui Pasteur, tratând, sterilizând şi chimizând totul, doar de dragul de a omorî toți microbii, poate că ar trebui să şi le pună şi ei și să caute răspunsurile adevărate.

Vestea bună este însă că, de curând, au apărut o serie de noi ştiințe, care iau în considerare rolul întregului ecosistem microbian, nu doar al unor microbi patogeni izolați. Oamenii au considerat că toți microbii sunt periculoşi pentru om, deci organismul uman sănătos nu ar trebui să conțină microbi, corpul trebuind să fie cât se poate de steril. Surpriza mare care vine în ultimii ani demontează toate miturile noastre legate de „super-igiena“ omului modern şi sterilitatea înconjurătoare atât de mult apreciată. Microbii sunt în noi, sunt peste tot; abia acolo unde microbii dispar cu speciile, acolo poate apărea o gravă problemă.

Microbiomul uman – cea mai mare descoperire medicală de la Pasteur încoace?

Microbiomul este reprezentat de totalitatea microorganismelor (bacterii, virusuri, protozoare ș.a.) care se găsesc în relație cu corpul uman. Denumirea de microbiom are și un sens genetic, de totalitate a genelor microbiene dintr-un organism (metagenom, genom bacterian), dar mai ales un sens ecologic, de biom (totalitatea ecosistemelor microbiene).

Până de curând, despre bacteriile prezente la persoanele sănătoase se credea că sunt doar comensale, fără un rol deosebit pentru sănătatea umană. Nimeni însă nu bănuia relațiile simbiotice extraordinare pe care le avem cu aceste bacterii. Până în anii 1990 nu se ştia aproape nimic despre rolul florei intestinale, însă descoperirile care au urmat i-au făcut pe oamenii de ştiință să catalogheze microbiota intestinală drept „ultimul organ descoperit al corpului uman“.

Oamenii de ştiință nu au fost conştienți de la început de diversitatea imensă pe care o au microbii din corpul uman, deoarece tehnicile de cultură sunt foarte limitate, doar un număr infim de microbi pot fi crescuți în laboratoare. Cei mai mulți microbi din corpul uman sunt însă anaerobi, foarte greu de crescut în alte medii şi mai ales izolați de celelalte comunități ale ecosistemului microbian în care ei se dezvoltă natural.
Avansul din ultimii zece ani în cercetarea genetică a făcut însă posibil să apară tehnici noi, de secvențiere a genomului bacterian, tehnici pe bază de ADN, ce au permis descoperiri uimitoare ale componenței microbiomului uman şi corelații cu o multitudine de boli. Deşi descoperirile sunt încă la început, se întrevede deja o a doua eră a medicinei moderne: prima eră modernă a fost medicina lui Pasteur fundamentată prin Teoria Germenilor (exclusiv patogeni), însă de acum înainte se face trecerea către Era Microbiomului, o eră în care medicina care poate evalua mult mai bine rolul complex şi vital al microbilor nu doar în boală, ci mai ales pentru sănătate!

Conform Teoriei Germenilor, orice boală este produsă de un microb specific, iar dacă îi găsim „antidotul“ (antibioticul), boala respectivă se poate vindeca. Teoria aceasta a dus însă şi la o abordare ştiințifică super-simplificată, reducționistă, de tipul microb-boală-antibiotic. Această abordare nu a putut însă explica foarte bine de ce nu toți oamenii expuşi la acelaşi agent patogen fac şi boala res­pectivă, iar din cauza excesului de antibiotice s-au creat prin selecție supermicrobi, adevărați monştri microbieni creați de mâna omului.
În natură însă, lucrurile nu funcționează izolat, microbii de pe mucoasele organismului sunt organizați în ecosisteme cu o foarte mare diversitate, biodiversitate ce le asigură stabilitatea şi rezistența la invadatorii străini, cum ar fi agenții patogeni. Microbiomul sănătos are în primul rând un rol de protecție împotriva patogenilor, dar mai mult, descoperirile recente ne arată că bacteriile din noi sunt mult mai mult implicate în funcționarea întregului organism, la un nivel la care nu ne-am fi aşteptat.

Hipocrate: Toate bolile încep din intestin

Hipocrate, părintele medicinei din toate timpurile, spunea încă de acum 2400 de ani că „Toate bolile încep din intestin“. A trebuit însă să treacă peste două milenii pentru ca noi să putem verifica intuiția părintelui medicinei. S-a descoperit astfel de curând că microbiomul intestinal este implicat în dezvoltarea unor boli precum colita ulcerativă, boala Crohn, colonul iritabil, constipația, diareea şi altele. Deşi era de aşteptat pentru bolile intestinale, surpriza uriaşă a venit când ştiința a confirmat legătura foarte strânsă a microbiomului intestinal cu alergiile, cu bolile autoimune (poliartrita, psoriazisul, diabetul de tip 1, lupusul), cu bolile metabolice (obezitatea, malnutriția), cu bolile neurologice (scleroza multiplă, Parkinsonul, migrenele, demența), cu bolile psihologice (depresiile), cu bolile renale şi cu foarte multe alte boli care aparent nu au legătură directă cu intestinele.

Pentru prima dată în toată istoria medicinei s-a stabilit o corelație directă între afectarea microbiomului de la nivel intestinal şi restul organelor din corpul uman. Au apărut multe produse cu bacterii „probiotice“ create în laboratoare, cu scopul de a ameliora microbiomul intestinal, care au avut rezultate foarte diverse. Însă unii specialişti au înțeles că microbiomul este un ecosistem extrem de complex, care nu poate fi ameliorat tot timpul doar prin introducerea unei specii sau omorârea cu antibiotice a alteia, astfel că s-a hotărât pentru prima dată să încerce „transplantarea“ întregului ecosistem microbian, nu doar a unor bacterii izolate.

Referinţe

• https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMe1214816
• https://www.jacionline.org/article/S0091-6749(14)01737-0/abstract
• https://en.wikipedia.org/wiki/Antonie_van_Leeuwenhoek
• https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3868025/
• https://www.mendeley.com/catalog/role-microbiota-immunity-inflammation/
• https://gut.bmj.com/content/62/11/1642.full
• https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(12)00104-3
• https://thepowerofpoop.com/resources/fecal-microbiota-transplant-research/
• https://blogs.scientificamerican.com/lab-rat/the-bacteria-in-breast-milk/
• https://www.foodnavigator-asia.com/Policy/Researchers-astounded-by-results-of-probiotic-peanut-allergy-study