Mikrobiota ma znaczenie

Wyszukiwarka Google dla terminu „mikrobiota” wyświetla prawie 4 mln wyników. W rzeczywistości w ostatnich latach nastąpiła eksplozja informacji na temat rodzaju i możliwych funkcji bilionów komórek mikrobiologicznych, które żyją w organizmie człowieka i wewnątrz niego.

dr inż. Katarzyna Okręglicka

Być może z powodu czystej biomasy, złożoności i reakcji na dietę (w tym spożywanie probiotyków) mikroflora jelitowa zyskała najwięcej uwagi. Dotyczy to w szczególności jego zdolności do kształtowania układu odpornościowego śluzówki i wytwarzania małocząsteczkowych metabolitów o różnych skutkach biologicznych. Prowadzi to do przekonania, że może odgrywać kluczową rolę w patogenezie wielu stanów chorobowych układu trawiennego. Jednak coraz bardziej oczywiste staje się, że mikroflora jelitowa może wpływać na funkcje fizjologiczne poza układem pokarmowym, a także, że obecność drobnoustrojów w innych miejscach ciała ma również znaczenie dla zdrowia ludzkiego poprzez wpływ na procesy fizjologiczne.

Coraz bardziej oczywiste staje się, że mikroflora jelitowa może wpływać na funkcje fizjologiczne poza układem pokarmowym.

Zbiór wszystkich drobnoustrojów

Ostatnie dwie dekady to okres intensywnych badań nad florą zasiedlającą ludzki organizm oraz związkiem pomiędzy jej jakościowymi i ilościowymi zaburzeniami (zakłóceniem homeostazy mikrobiologicznej) a chorobami zaliczanymi do grupy cywilizacyjnych. Przede wszystkim chorób alergicznych, układowych o podłożu autoimmunologicznym – w tym zapalnych chorób jelit – chorób metabolicznych oraz nowotworowych. Termin „mikrobiom” został zaproponowany w 2001 r. przez Joshua Lederberg’a dla określenia całości ekologicznego środowiska złożonego z drobnoustrojów komensalnych, symbiotycznych oraz chorobotwórczych, które dzielą̨ z nami naszą przestrzeń́ życiową. Aktualnie termin „mikrobiota” oznacza zbiór wszystkich drobnoustrojów bytujących w określonym środowisku (organizmie człowieka – gospodarza).

Najliczniejsza część mikrobiota zasiedla przewód pokarmowy – to 1014 komórek bakteryjnych (10x więcej niż̇ komórek organizmu człowieka, o łącznej masie ok. 1,5-2 kg). Układ oddechowy charakteryzuje się również swoistą florą bakteryjną, różną w zależności od poszczególnych jego części. Wykazano również charakterystyczną mikrobiotę skóry, u osób zdrowych warunkuje ona prawidłowy jej stan oraz utrudnia rozwój chorobotwórczym mikroorganizmom.

Bakterie zasiedlające skórę

Z kolei mikrobiota skóry pacjentów z atopowym zapaleniem skóry ma zdecydowanie niższą̨ różnorodność w miejscach takich jak zgięcia kolanowe i łokciowe w porównaniu z pacjentami zdrowymi. Czy zaburzenie bioróżnorodności jest przyczyną, czy też skutkiem przewlekłego stanu zapalnego – pozostaje nadal pytaniem bez odpowiedzi. Wiadomo, że skład mikrobiomu w atopowym zapaleniu skóry różni się także w zależności od fazy choroby. Poprzez zasiedlanie skóry, a także zajmowanie nisz, które mogłyby stanowić środowisko wzrostu patogenów, prawidłowy mikrobiom chroni organizm przed obcą, chorobotwórczą mikroflorą.

Aktualnie termin „mikrobiota” oznacza zbiór wszystkich drobnoustrojów bytujących w określonym środowisku (organizmie człowieka – gospodarza).

Wpływ mikrobiomu skóry na funkcjonowanie układu odpornościowego jest mało poznany. Wiadomo jednak, że bakterie zasiedlające skórę istotnie wpływają na utrzymanie homeostazy układu immunologicznego. Ponadto modulują wrodzoną odpowiedź immunologiczną i oddziałują na rozwój odpowiedzi nabytej. Utrata kontroli nad układem immunologicznym w odpowiedzi na obecność na powierzchni skóry mikrobiontów i antygenów środowiskowych jest ważnym czynnikiem w alergii oraz skórnych chorób o podłożu zapalnym i autoimmunologicznym.

Prawidłowy stan mikrobioty jelitowej charakteryzuje się przewagą pożądanych bakterii, niezbędnych w prawidłowym procesie trawienia, wchłaniania, ale również metabolizmie i ochronie immunologicznej całego organizmu. Znaczenie mikrobioty jelitowej jest nie do przecenienia i jest warunkowane przez rolę poszczególnych rodzajów bądź grup bakterii, które są zależne od prowadzonego przez nie metabolizmu. Warto dodać, że funkcje poszczególnych grup bakterii uzupełniają się i są zależne od wspólnego występowania poszczególnych gatunków bakterii.

Mikrobiota syntetyzuje witaminy K, B1, B6, B12, kwas foliowy. Co więcej, rozkłada złuszczone komórki nabłonkowe, składniki żółci, ksenobiotyki, niektóre leki oraz potencjalne kancerogeny. Prawidłowa mikrobiota jelitowa stymuluje zachowanie odpowiedniej bariery jelitowej. Na dodatek poprawia trawienie makroskładników i wchłanianie składników mineralnych: sodu, potasu, magnezu i wapnia.

Poznajmy się bliżej…

Najbardziej licznymi bakteriami w jelicie grubym są̨ bakterie pełniące funkcję ochronną. Są to: Bifidobacterium ssp., Bacterioides ssp. i Lactobacillus spp. Na drodze fermentacji bakterie produkują między innymi kwas mlekowy zakwaszający środowisko jelitowe i utrzymujący korzystne lekko kwaśne pH, przyczyniając się tym samym do zwalczania bakterii chorobotwórczych. W procesach fermentacji powstają także kwasy masłowy, propionowy oraz octowy, czyli krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA, ang. short-chain fatty acids).

Najlepiej poznanym krótkołańcuchowym kwasem tłuszczowym jest kwas masłowy. Wykazuje on działanie przeciwzapalne, odżywia i regeneruje kolonocyty nabłonka jelitowego, przez co wspiera prawidłowe funkcjonowanie bariery jelitowej. Jednocześnie stwierdzono, że kwas masłowy hamuje rozwój i indukuje programowaną śmierć komórek nowotworowych jelita grubego. Obniżoną liczebność́ tego gatunku i maślanu obserwuje się̨ u chorych z nieswoistymi zapaleniami jelit (IBD, ang. inflammatory bowel disease). Oprócz tego w chorobie Leśniowskiego-Crohna, a także wrzodziejącym zapaleniu jelita grubego. Co więcej, stwierdzono, że w tych chorobach nadmierna aktywacja układu immunologicznego śluzówki jest potęgowana przez bakterie patogenne u pacjentów z genetyczną predyspozycją do choroby. Ponadto maślan poprzez wpływ na interleukiny (IL-10) wycisza reakcję zapalną, łagodząc objawy stanów zapalnych jelit.

Z kolei A. muciniphila i F. prausnitzii oddziałują̨ korzystnie na ekosystem jelitowy, także u pacjentów z dysbiozą jelitową. Na przykład w chorobach zapalnych jelit, celiakii, atopowym zapaleniu skóry, alergiach, otyłości, cukrzycy typu 1 i 2, zaburzeniach ze spektrum autyzmu, depresji. Niestety nie istnieje jeszcze możliwość suplementacji tymi bakteriami i ich liczebność możemy regulować pośrednio poprzez wpływ na bakterie syntetyzujące maślan. Jednak najlepszą metodą wsparcia wzrostu opisywanych bakterii jest dostarczanie w diecie substancji o charakterze prebiotyków, czyli pożywki dla bakterii. Na wzrost A. muciniphila i F. prausnitzii korzystnie wpływa spożywanie inuliny – opornej frakcji skrobiowej. Jej znaczną zawartość́ odnotowano w schłodzonym ryżu, makaronie, cebuli, średnio dojrzałych bananach, szparagach, cykorii.

Funkcjonalność mikrobioty jelitowej

Kolejną niezwykle istotną funkcją mikrobioty jelitowej jest immunostymulacja komórek tkanki limfatycznej związanej z jelitem, w skrócie nazywana GALT (gut-associated lymphoid tissue). Wchodzi ona w skład układu odpornościowego błon śluzowych (MALT, mucosa-associated lymphoid tissue). Ponieważ̇ obliczono, że 70% limfocytów człowieka jest związanych z jelitowym GALT, jelita są̨ nazywane centralnym organem układu immunologicznego. Wśród mikrobioty jelitowej stwierdzono gatunki, które aktywują̨ receptory i utrzymują̨ w gotowości komórki odpornościowe. Bakterie te, przy prawidłowym działaniu bariery jelitowej, są̨ rozpoznawane przez układ immunologiczny. Nie wywołują one jednak odpowiedzi zapalnej, a wręcz utrzymują̨ równowagę̨ odpowiednich limfocytów przez aktywację odpowiednich cytokin. Są̨ to głównie bakterie z rodzaju Enterococcus. Z tego względu stosuje się niepatogenne szczepy Enterococcus faecalis lub ich lizatów w preparatach stymulujących odporność́. Szczególnie w przypadku nawracających infekcji.

Jeszcze silniej na komórki układu odpornościowego wpływają̨ niepatogenne szczepy Escherichia coli. Poprzez obecność́ lipopolisacharydu (LPS) w błonie komórkowej, E. coli aktywuje komórki GALT do syntezy czynników przeciwbakteryjnych i dojrzewania komórek dendrytycznych.

W skład naturalnej mikrobioty człowieka wchodzi niewielka liczba komórek grzybów drożdżopodobnych, głównie Candida albicans. Zaburzenia równowagi mikrobioty jelitowej mogą̨ w skrajnych wypadkach przyczynić́ się̨ do nadmiernego namnożenia gatunków Candida spp. mogących powodować́ kandydozę̨ błon śluzowych i zakażenia inwazyjne, na przykład kandydozę wątrobowo-śledzionową.

W innym spojrzeniu

Z kolei Dinan i Cryan (2017) opisują wiele sposobów, w jaki mikroflora i jej produkty mogą przekazywać sygnały do mózgu oraz poprzez oś mikrobiota – jelito-mózg wpływać na rozwój mózgu, zaburzeń neurokognitywnych i zmian funkcji poznawczych, które występują wraz ze starzeniem się. Podkreślają, że zarówno sposób porodu, brak karmienia piersią, infekcje, stres jak i czynniki środowiskowe mogą wpływać na rozwój mózgu poprzez wpływ na mikroflorę, w połączeniu z podłożem genetycznym gospodarza. Zmniejszenie różnorodności mikroflory występujące z wiekiem, być może spowodowane zmianami żywieniowymi, może również wpływać na nastrój i funkcje poznawcze. Dokonują również przeglądu pojawiających się dowodów na powiązania z chorobami, takimi jak autyzm i choroba Parkinsona. Jednocześnie zwracają uwagę na to, że zmiany mikrobioty mogą mieć znaczenie dla rozwoju chorób mózgu lub są też po prostu ich objawem.

Podsumowując…

Mikrobiota jelitowa tworzy kompleksowy i aktywny metabolicznie ekosystem. Jednak poszczególne bakterie są̨ wrażliwe na czynniki wewnętrzne i zewnętrzne. Warto podkreślić́, że do najsilniej zaburzających mikrobiotę czynników należą̨ nieprawidłowa, uboga w błonnik dieta. Oprócz tego, antybiotyki, inhibitory pompy protonowej, niesteroidowe leki przeciwzapalne, silny stres, alkohol, zanieczyszczenie środowiska i żywności. Nieinwazyjne badanie kału umożliwia ocenę̨ składu ilościowego mikrobioty jelitowej. Dodatkowo pozwala dobrać́ najbardziej efektywną, celowaną i indywidualną pre- i pro-biotykoterapię w przypadku stwierdzenia dysbiozy jelitowej oraz dietę sprzyjającą rozwinięciu i utrzymaniu optymalnej flory bakteryjnej.

dr inż. Katarzyna Okręglicka

Specjalistka w zakresie żywienia człowieka i dietetyki.

Bibliografia:

1. Kaczmarek J., Kuna P. Rola mikrobiomu w rozwoju alergii – czy możemy to zmodyfikować́? Terapia 2015; 23: 51-5.
2. Olszewska J., Jagusztyn-Krynicka E. Human Microbiome Project – mikroflora jelit oraz jej wpływ na fizjologię i zdrowie człowieka. 12. Post Mikrobiol 2012; 51: 243-56.
3. Cukrowska B., Klewicka E. Programowanie makrobiotyczne – homeostaza mikrobioty jelitowej a ryzyko chorób cywilizacyjnych. Standardy Med Pediatria 2014; 11: 913-22.
4. Sobieszczańska BM. The influence of intestinal dysbiosis on human’s health. Gastroenterologia Polska/ Gastroenterology. 2008; 15(5).
5. Radwan P., Skrzydło-Radomańska B. Rola mikroflory jelitowej w zdrowiu i chorobie. Gastroenterologia Praktyczna. 2013; 2: 1–11.
6. Sokol H., Pigneur B., Watterlot L., et al. Faecalibacterium prausnitzii is an antiinflammatory commensal bacterium identified by gut microbiota analysis of Crohn disease patients. Proc Natl Acad Sci USA. 2008; 105(43): 16731–16736,
7. Cao Y., Shen J., Ran ZH. Association between Faeca libacterium prausnitzii Reduction and Inflammatory Bowel Disease: A Meta-Analysis and Systematic Review of the Literature. Gastroenterol Res Pract. 2014; 2014: 872725.
8. MacDonald TT. The gut is still the biggest lymphoid organ in the body. Mucosal Immunol. 2008; 1(4): 246–247.
9. Rusch K., Peters U. Jelito grube — centrum układu immunologicznego. Medycyna Biologiczna. 2003; 2: 54–58.
10. Dinan TG. & Cryan JF. Gut instincts: microbiota as a key regulator of brain development, ageing and neurodegeneration J Physiol 2017, 595, 489–503.

Źródło: AdobeStock