Wpływ mikrobiomu jelitowego na zdrowie: rola połączeń jelitowo-narządowych

Mikrobiom jelitowy to złożony ekosystem bilionów mikroorganizmów zamieszkujących nasz przewód pokarmowy. Ta zróżnicowana społeczność obejmuje bakterie, wirusy, grzyby i inne mikroorganizmy, które odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu naszego zdrowia.^1,2

Mikrobiom jelitowy wykracza poza samo wspomaganie trawienia pokarmu za pomocą odpowiednich enzymów rozkładających go na składniki odżywcze. Jest on również kluczowy w  holistycznym podejściu do zdrowia, które obejmuje rozwój odporności, procesy metaboliczne i zdrowie psychiczne.^3,4

Rozwój mikrobiomu jelitowego na wczesnych etapach życia 

Pierwsze 1000 dni życia to kluczowy okres dla kształtowania się mikrobiomu jelitowego na całe życie. Na ewolucję wczesnego mikrobiomu jelitowego wpływa kilka czynników okołoporodowych, takich jak mikrobiota matki i stan odżywienia, sposób porodu i wiek ciąży. Od urodzenia do wczesnych lat życia rodzaj karmienia i czynniki środowiskowe mogą wpływać na kolonizację jelit.^6-8

Zaadaptowano z: Korpela K. Ann Nutr Metab. 2021;77(suppl 3): 11-19; Dogra SK, et al. Microorganisms. 2021;9:2110

Zaburzenia mikrobioty jelitowej a problemy zdrowotne

Niektóre czynniki ryzyka na wczesnych etapach życia, takie jak wcześniactwo, poród przez cesarskie cięcie, stosowanie antybiotyków, niewłaściwe praktyki żywieniowe mogą prowadzić do zaburzeń równowagi w składzie mikrobioty jelitowej lub dysbiozy. Badania wykazały zależności pomiędzy zaburzeniami mikrobioty a  chorobami, takimi jak biegunka, kolka, zaparcia, jak również wykazały związek z chorobami zapalnymi i metabolicznymi. ^9-12

Mikrobiom jelitowy a rozwój układu immunologicznego (Rysunek 1)

Dojrzewanie mikrobioty i rozwój układu odpornościowego przebiegają równolegle i mają wzajemne zależności. Mikrobiom jest związany z  rozwojem i nabywaniem funkcji kluczowych elementów układu odpornościowego, podczas gdy układ odpornościowy utrzymuje symbiozę pomiędzy gospodarzem a mikroorganizmami.¹³                    
                    
Mikrobiom jelitowy przechodzi przez etapy rozwojowe począwszy od narodzin do dzieciństwa, na które wpływają specyficzne populacje mikroorganizmów pojawiające się i dojrzewające w różnym czasie. Na wczesnym etapie życia, szczególnie około 3 miesiąca życia, dominują Bifidobakterie, na co wpływają głównie oligosacharydy mleka kobiecego (HMO) w mleku matki. Dojrzewanie mikrobiomu idzie w parze z nabywaniem funkcjonalności przez układ odpornościowy, na który wpływają czynniki matczyne, takie jak przeciwciała z mleka matki.¹⁴                    
                    
W miarę rozwoju dzieci wzrasta różnorodność mikrobiomu jelitowego, przy czym zauważalne zmiany zachodzą w okresie niemowlęcym i po wprowadzeniu karmienia uzupełniającego. Zróżnicowany mikrobiom jest zdrowszy i bardziej odporny. Ta różnorodność jest kluczowa dla dojrzewania układu odpornościowego, a to właśnie w tych wczesnych latach życia kształtuje się mikrobiom, mając wpływ na zdrowie przez resztę życia. Zaburzenia środowiska mikrobiomu mogą prowadzić do zmiany równowagi immunologicznej oraz zwiększonego ryzyka infekcji i stanów zapalnych w późniejszym życiu.^13,14                    
                    
Odżywianie, a szczególnie karmienie piersią, odgrywa kluczową rolę w kształtowaniu mikrobiomu jelit. Prawidłowe odżywianie pomaga zapewnić rozwój zróżnicowanego i silnego mikrobiomu, który jest niezbędny dla zdrowia immunologicznego i metabolicznego. Trajektoria dojrzewania mikrobiomu ma istotne implikacje dla długoterminowego zdrowia. Zapewnienie optymalnego rozwoju mikrobiomu może zmniejszać ryzyko różnych schorzeń i wspierać ogólne samopoczucie w późniejszym życiu.¹⁴                    

Kształtowanie mikrobiomu jelit i praktyczne zastosowania w żywieniu

Dieta odgrywa fundamentalną rolę w kształtowaniu mikrobiomu jelitowego. Karmienie piersią dostarcza oligosacharydów mleka kobiecego (HMO), które odżywiają korzystne bakterie, podczas gdy terminowe wprowadzanie urozmaiconych stałych pokarmów z różnych grup żywności promuje różnorodność mikrobiologiczną - a tym samym - zdrowszy mikrobiom. Dieta bogata w błonnik, pełne ziarna i białka wspiera zdrowe środowisko jelitowe, sprzyjając wzrostowi korzystnych mikrobów i produkcji krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA).¹⁵ Biotyki, w tym prebiotyki, probiotyki i synbiotyki, to także ważne składniki wpływające na utrzymanie zrównoważonego mikrobiomu jelitowego.                    
 

Osie układu jelitowo-narządowego: Centrum mikrobiologicznej komunikacji

Jelita są połączone z różnymi układami narządów, które wpływają na siebie nawzajem i oddziałują na funkcje odpornościowe, metabolizm i podatność na choroby. Zmiany w składzie mikrobioty są związane ze zmianami w funkcjonowaniu mózgu, wzroście kości, zdrowiu płuc i rozwoju innych narządów, pokazując głeboki wpływ mikrobiomu jelitowego na holistyczne podejście do zdrowia. Dlatego modulacja mikrobioty jelitowej oferuje obiecujące interwencje w przypadku różnych zaburzeń.

Oś jelito-mózg

Oś mikrobiota-jelito-mózg komunikuje się poprzez 3 ścieżki: nerwową, hormonalną i immunologiczną. Podkreśla to rolę jelit jako centralnego węzła interakcji mikroorganizmów.^16-18

Metabolity mikrobioty, hormony i mediatory odpornościowe oddziałują z neuronami jelitowymi oraz aferentami nerwu błędnego i nerwów rdzeniowych, wysyłając sygnały do obszarów mózgu kontrolujących procesy poznawcze, nastrój, strach, niepokój, odczucia i zachowania żywieniowe. Eferenty nerwu błędnego i nerwów rdzeniowych wpływają na homeostazę jelit poprzez bezpośrednie lub pośrednie interakcje z układem nerwowym jelit. ^16-18

Oś jelita-kości

Badania sugerują, iż mikrobiom jelitowy pośrednio wpływa na metabolizm kości poprzez interakcję z układem odpornościowym. Mikrobiom lub jego metabolity regulują przebudowę kości poprzez wpływ na estrogen i parathormon. Mikrobiom zwiększa wchłanianie wapnia i wytwarza SCFA, które pozytywnie wpływają na gęstość i wytrzymałość kości.^19-20

Oś jelita-skóra

Mikrobiota jelitowa wpływa na homeostazę skóry poprzez modulację komensali jelitowych w kierunku odporności ogólnoustrojowej. Mikrobiom jelitowy utrzymuje homeostazę poprzez wpływ na odporność wrodzoną i nabytą. Dysbioza może potencjalnie wpływać na funkcjonowanie skóry, ponieważ metabolity mogą przedostawać się do krążenia ogólnoustrojowego i gromadzić w skórze, tym samym upośledzając różnicowanie naskórka i naruszając integralność bariery skórnej.²¹

Oś jelita-płuca

Metabolity wytwarzane przez mikrobiom jelitowy, takie jak SCFA, aktywują odpowiedź immunologiczną w płucach, podczas gdy różne czynniki z płuc wpływają na odpowiedź immunologiczną jelit. Komórki odpornościowe, aktywowane przez antygeny, przemieszczają się przez układ limfatyczny między jelitami, a płucami, modulując odpowiedź immunologiczną w obu narządach. Dysbioza została powiązana z chorobami płuc, takimi jak alergia, astma i mukowiscydoza.²²

Przyszłe kierunki badań

Mikrobiom jelitowy jest kluczowym organem, który poza samym trawieniem znacząco wpływa na zdrowie. Żywienie na wczesnych etapach życia, wybory dietetyczne oraz biotyki odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu zdrowego mikrobiomu jelitowego. Trwające badania będą nadal odkrywać potencjał mikrobiomu w promowaniu ogólnego zdrowia i zapobieganiu chorobom.

Przyszłe badania mają na celu dalsze pogłębianie naszej wiedzy na temat interakcji mikrobiomu jelitowego i wpływu na zdrowie. Kluczowe obszary zainteresowania obejmują odkrywanie nowych biotyków dostosowanych do wieku, które pomogą pokierować dojrzewaniem mikrobiomu, a co za tym idzie, rozwojem niemowląt, w najlepszy możliwy sposób, aby służyć zdrowiu przez całe życie.

Bibliografia:

1. O’Hara AM, Shanahan F. EMBO Rep. 2006;7:688–93; 
2. American Society for Microbiology. Gut Microbiome Communication: The Gut-Organ Axis. 2023; 
3. Shreiner AB, et al. Curr Opin Gastroenterol. 2015; 31: 69–75; 
4. Morias LH. Nature Reviews Microbiology. 2020. doi:10.1038/s41579-020-00460-0; 
5. NNI. Gut microbiome shapes health outcomes. 2021; 
6. Forgie A et al. BMC Medicine. 2020;18:135; 
7. Korpela K. Ann Nutr Metab.2021;77(suppl 3):11–19; 
8. Vasquez-Frias R. The Nest No.52. 2023 November. Pages 1 to 2; 
9. NNI. What Influences Gut Microbiome in different stages of life? 2021; 
10. Afzaal M, et al. Frontiers in Microbiology. 2022;13:01-14; 
11. Lynch S, Pedersen O. N Engl J Med 2016;375:2369-79. 
12. Ahlawat S, et al. Letters in Applied Microbiology.2020. 
13. Zheng D, et al. Cell Research.2020;492-506; DOI:10.1111/lam.13333; 
14. Dogra SK, et al. Microorganisms.2021;9:2110; 
15. Arrieta M. The Nest No.52. 2023 November. Pages 3 to 4; 
16. Agirman G, Hsiao EY. Cell. 2021;184:2524-2524.e1; 
17. Morais L, et al. Nat Rev Microbiol. 2021;19:241-255; 
18. NNI. The Microbiota-Gut-Brain Axis: A dynamic bi-directional communication. 2021;
19. Lyu Z, et al. Bone Res.2023;11:31; 
20. Nestle Nutrition Institute. The gut-bone; 
21. Salem I, et al. Front Microbiol. 2018; 9:1459;
22. Anand S, Mande S. Frontiers in Microbiology.2018;9;