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;