W ostatnich latach coraz lepiej poznajemy mikrobiom człowieka. Ale co to właściwie jest?
Mikrobiom to inaczej mikroorganizmy, które żyją w danym siedlisku. W tym przypadku tym siedliskiem jesteśmy my.
Naszą skórę, oczy, włosy, układ pokarmowy, układ moczowo-płciowy zasiedlają biliony (1012) mikroorganizmów.
Nasz mikrobiom jest jak miasto pełne małych obywateli, o których trzeba dbać, albo jak… Tamagotchi! Nie wiem, czy mieliście kiedyś takie elektroniczne stworzonko, ja tak! Dlatego mikrobiom traktuję jak małe zwierzątko, które trzeba regularnie i w odpowiedni sposób karmić.
Często w kontekście mikrobiomu mówi się o bakteriach, bo o nich wiemy najwięcej, ale należą do niego również grzyby, wirusy i archeony (jednokomórkowce).
W naszym przewodzie pokarmowym żyje 39-100 bilionów mikroorganizmów reprezentujących ok. 1000 gatunków i stanowiących ok. 1 kg masy naszego ciała. Cały mikrobiom dorosłego człowieka może ważyć nawet 3 kg!
Zasiedlające nas mikroorganizmy mają ok. 150-200 razy więcej genów niż my, więc można powiedzieć, że pod względem liczby genów jesteśmy w 1% człowiekiem i w 99% mikrobem.
Każdy z nas ma inny skład mikrobiomu. Obejmuje on zarówno mikroorganizmy komensalne, symbiotyczne, które wywierają pozytywny wpływ na nasz organizm (tzw. „dobre” bakterie), jak i patogenne, czyli chorobotwórcze (tzw. „złe” bakterie). Występują one w różnych proporcjach, np. bakterie patogenne mogą wypierać te symbiotyczne na skutek niezdrowej diety, ale o tym nieco później.
POCZĄTKI
Mikroorganizmy zaczynają zasiedlać nasz organizm już w okresie płodowym, przedostając się z organizmu matki przez łożysko. Pierwszą „dużą dawkę” mikroorganizmów dziecko otrzymuje podczas porodu siłami natury, gdy przedostaje się przez kanał rodny. Badania wskazują, że dzieci urodzone poprzez cięcie cesarskie mają uboższą mikroflorę jelitową.
Kolejny etap kształtowania się mikrobiomu to karmienie piersią. Jest ono niesamowicie korzystne dla rozwoju mikroflory jelitowej dziecka, ponieważ mleko matki zawiera żywe kultury bakterii oraz węglowodany złożone, które stanowią pokarm dla mikroorganizmów. Mikrobiom kształtuje się do 2-3 roku życia dziecka.
Czynniki pozytywnie wpływające na mikrobiom noworodków/małych dzieci to przede wszystkim dobry stan zdrowia matki w czasie ciąży, poród naturalny, karmienie piersią oraz obecność… zwierząt domowych w otoczeniu dziecka.
Z kolei czynniki mające negatywny wpływ na rozwój mikroorganizmów to m.in. zły stan zdrowia matki w trakcie ciąży, cięcie cesarskie, antybiotyki podawane w okresie okołoporodowym, karmienie mlekiem modyfikowanym oraz trauma we wczesnym okresie życia.
FUNKCJE MIKROBIOMU
Mikroorganizmy komensalne zasiedlające błonę śluzową naszego przewodu pokarmowego pełnią bardzo ważne funkcje:
- trawią pokarmy, które nie są dla nas przyswajalne, np. węglowodany złożone, i ułatwiają wchłanianie minerałów
- wytwarzają witaminę K, kwas foliowy i aminokwasy niezbędne do prawidłowego funkcjonowania organizmu
- chronią nas przed patogenami, tworząc błonę biologiczną pokrywającą kosmki jelitowe, która uszczelnia ścianę jelita, oraz wytwarzając przeciwbakteryjne związki chemiczne
- rozkładają toksyny
- produkują krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA) zmniejszające stan zapalny w organizmie, w tym maślany stanowiące źródło energii dla kolonocytów, czyli komórek jelita grubego
- regulują układ odpornościowy
Prawie 70% komórek odpornościowych znajduje się w przewodzie pokarmowym! Jest to tzw. GALT (gut-associated lymphoid tissue), czyli tkanka limfatyczna będąca częścią naszego układu immunologicznego. Tak ogromna liczba komórek odpornościowych w tym miejscu nie jest niczym dziwnym, biorąc pod uwagę fakt, że to głównie poprzez układ pokarmowy mamy kontakt ze środowiskiem zewnętrznym (żywność, toksyny, patogeny) – wyścieła go aż 200 m2 nabłonka!
Niektóre mikroorganizmy komensalne mają wpływ na GALT, indukując produkcję limfocytów T regulatorowych (Treg; T- limfocyty to komórki układu odpornościowego ; reg – skrót od „regulatorowe”). Treg hamują nadmierną odpowiedź odpornościową, dzięki czemu mamy tolerancję np. na białko zawarte w pokarmach, tj. nie jesteśmy na nie uczuleni. Obniżona liczba limfocytów Treg wiąże się też z rozwojem innych chorób autoimmunologicznych, takich jak toczeń czy reumatoidalne zapalenie stawów.
- regulują funkcjonowanie układu nerwowego.
Mikrobiom pełni tak istotną rolę w organizmie, że niekiedy nazywany jest naszym drugim mózgiem.
JAK TO DZIAŁA?
Jak to możliwe, że mikroorganizmy żyjące w przewodzie pokarmowym mają tak ogromny wpływ na nasze zdrowie fizyczne i psychiczne?
Nie każdy zdaje sobie sprawę, że istnieje bezpośrednie połączenie między mózgiem a jelitami, nazywane osią mózgowo-jelitową.
W ramach tej osi mózg i przewód pokarmowy (oraz zasiedlające go mikroorganizmy) powiązane są ze sobą na trzy sposoby:
- embriologicznie
Czy wiecie, że nasze jelita to jedyny organ mający własny układ nerwowy? Jest to tzw. enteryczny (czyli jelitowy) układ nerwowy (ENS, enteric nervous system) odkryty w połowie XIX wieku. Tworzą go w całości komórki grzebienia nerwowego (w uproszczeniu komórki, które w trakcie rozwoju zarodkowego biorą udział w tworzeniu naszego przyszłego autonomicznego układu nerwowego, czyli tego, który warunkuje reakcje niezależne od naszej woli). Komórki te migrują do jelit i utrzymują połączenia nerwowe z mózgiem. W ścianie jelit znajduje się ponad 100 milionów neuronów.
- anatomicznie
Mózg i żołądek są ze sobą połączone nerwem błędnym, czyli najdłuższym nerwem autonomicznego układu nerwowego człowieka. Nerw ten zaopatruje również jelito cienkie i początkowy odcinek jelita grubego. Nerw błędny za pośrednictwem włókien czuciowych przekazuje informacje o metabolitach wytwarzanych przez mikroorganizmy z przewodu pokarmowego do ośrodkowego układu nerwowego. W ten sposób mikrobiom wpływa na funkcjonowanie naszego układu nerwowego, ale relacja ta jest dwustronna, np. odczuwany przez nas stres może powodować zaburzenie równowagi mikrobiomu, rozrost populacji bakterii patogennych, co z kolei przekłada się np. na niższą odporność organizmu na infekcje oraz rozwój stanu zapalnego.
- neurochemicznie
Pamiętacie neuroprzekaźniki z lekcji biologii? Kojarzycie pewnie serotoninę („hormon szczęścia”) i dopaminę. Ale w naszym organizmie jest ich o wiele więcej.
Kiedyś naukowcy sądzili, że mikrobiom jelitowy „zajmuje się” wyłącznie trawieniem pokarmów. Dziś wiemy, że nasze bakterie produkują i reagują na takie neuroprzekaźniki jak np. GABA (kwas gamma-aminomasłowy odpowiedzialny m.in. za wygaszanie zachowań/reakcji depresyjnych i lękowych), noradrenalinę (odpowiedzialną m.in. za stan pobudzenia, ale też pamięć, skupienie, uczenie się) i dopaminę (odgrywającą rolę m.in. w zachowaniach motywowanych pozyskaniem nagrody).
Co do hormonu szczęścia ok. 90-95% całkowitej serotoniny w naszym organizmie wytwarzane jest w błonie śluzowej jelit przez komórki enterochromatofilne (EC). Mikroorganizmy mają zdolność regulowania poziomu serotoniny za pomocą krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, które pobudzają EC do produkcji tego hormonu.
Zatem bakterie żyjące w naszym przewodzie pokarmowym mają wpływ na to, czy czujemy się szczęśliwi, czy też niespokojni. Brzmi nieprawdopodobnie, ale nasze samopoczucie w dużym stopniu zależy od mikrobiomu jelitowego. Dziś wspomaganie leczenia depresji, stanów lękowych i zaburzeń nastroju poprzez oddziaływanie na nasze mikroorganizmy (np. za pomocą odpowiedniej diety bogatej w błonnik pokarmowy) nie jest niczym dziwnym w świecie nauki.
EKSPERYMENTY
O tym, jak ogromne znaczenie ma mikrobiom jelitowy, świadczą m.in. badania na myszach.
W 2011 roku ukazało się badanie, w którym naukowcy przeprowadzili eksperyment na myszach polegający na modyfikacji mikrobiomu przy użyciu antybiotyków. Okazało się, że osobniki, które zazwyczaj zachowywały się nieśmiało, nagle stały się odważne i pełne energii. Gdy zaprzestano antybiotykoterapii, myszy wróciły do swoich dawnych zachowań.
W innym eksperymencie naukowcy wyhodowali 2 odmiany myszy w sterylnych warunkach (czyli myszy nie miały wykształconego mikrobiomu) – jedna odmiana była z natury odważna, druga nieśmiała. Badacze zaszczepili badanym zwierzętom mikrobiom charakterystyczny dla przeciwnej odmiany. Domyślacie się pewnie, że efektem była zmiana zachowania myszy: te odważne stały się bardziej ostrożne, a te wycofane nagle zaczęły śmiało badać swoje otoczenie.
Jak już wspomniałam, mikroflora jelitowa produkuje/reaguje na neuroprzekaźniki (GABA, serotoninę, dopaminę, neuroadrenalinę i in.), wpływając w ten sposób na nasz nastrój. Od składu mikrobiomu zależy, czy wpływ ten będzie pozytywny, czy negatywny.
Ponad połowa osób cierpiących na przewlekłe zaburzenia układu pokarmowego, np. chorobę Leśniowskiego-Crohna, wrzodziejące zapalenie jelita grubego lub zespół jelita drażliwego, doświadcza również stanów lękowych lub depresyjnych (dlatego też zaburzenia układu trawiennego leczy się czasem antydepresantami).
Jak mówi dr Uma Naidoo, Dyrektor szpitala Nutritional and Lifestyle Psychiatry Massachusetts General Hospital: “Brak równowagi (mikrobiomu) skutkuje rozwinięciem stanu zapalnego oraz zaburzeniem równowagi ważnych hormonów i neuroprzekaźników – melatoniny i serotoniny – w mózgu.”
CO JEDZĄ NASZE BAKTERIE?
Na skład mikroflory jelitowej duży wpływ ma to, co jemy na co dzień. Dlatego coraz częściej farmakologiczne leczenie depresji i stanów lękowych jest wspomagane stosowaniem odpowiedniej diety.
Według dr Naidoo „dieta jest skuteczną metodą, której możemy używać wraz z innymi sposobami leczenia. Sama przepisuję leki, które ratują życie wielu z moich pacjentów cierpiących na zaburzenia psychiczne. Czasem jednak nie wystarczy powiedzieć „weź 10 mg Prozacu”. Nie wystarczy też powiedzieć „jedz 10 borówek dziennie”. (…) Żywność nie zastępuje leków i terapii, ale wspomaga poprawę zdrowia psychicznego”.
Zaburzenia nastroju, to jednak nie jedyne problemy związane z brakiem równowagi między bakteriami komensalnymi i patogennymi (dysbioza).
Dysbioza może objawiać się też jako: biegunka, niestrawność, zgaga, wzdęcia, tycie, zmęczenie, wysypka skórna, bóle stawów/mięśni, nieświeży oddech, zatkane zatoki i in.
Jaka dieta jest zatem najlepsza dla naszego mikrobiomu?
Bogata w błonnik!
Mikroorganizmy zasiedlające nasz układ pokarmowy żywią się błonnikiem zawartym w roślinach (produkty pochodzenia zwierzęcego nie zawierają błonnika).
Spożywając warzywa i owoce, karmimy zatem nasze „dobre” bakterie, wzmacniamy je i sprzyjamy rozrostowi ich populacji. One z kolei „odwdzięczają się” nam wytwarzając np. krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, które m.in. hamują wzrost patogenów oraz wykazują silne działanie przeciwzapalne.
Fasola, soczewica, brokuły, produkty pełnoziarniste, owoce leśne, czy orzechy to tylko niektóre z przykładów produktów bogatych w błonnik.
Nie zapominajmy też o kiszonkach. Zawierają one probiotyki, czyli „dobre” bakterie, które wzbogacą skład naszego mikrobiomu.
Kapusta kiszona, ogórki kiszone – te produkty nie są nam obce, ale w tej chwili można kupić też kimchi, kombuczę, kiszone buraki, a nawet kiszoną salsę pomidorową.
Ponieważ błonnik jest paliwem dla naszego mikrobiomu, dieta obfitująca w ten składnik jest bardzo korzystna dla zdrowia naszego układu trawiennego.
Tu dowiecie się, jak zwiększyć różnorodność naszego mikrobiomu.
—
Informacje przedstawione w tym artykule pochodzą z wykładów dr Umy Naidoo – Dyrektor szpitala Nutritional and Lifestyle Psychiatry Massachusetts General Hospital, będącego jednym ze szpitali uniwersyteckich Harvard Medical School, dr Vanessy Mendez – gastroenterologa i internisty, oraz dr Leigh Frame – immunologa i biologa molekularnego, absolwentki Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health w Baltimore.
