Črevná mikrobiota je spoločenstvo mikroorganizmov, ktoré osídľuje náš tráviaci trakt. Formujú ju črevné baktérie, bakteriofágy, kvasinky, plesne a huby. Najväčší podiel v črevnom ekosystéme tvoria črevné baktérie. Počet druhov baktérií v našich črevách sa pohybuje od jedného až do dvoch tisícov, pričom počet buniek črevnej mikrobioty je o niečo vyšší, ako je počet telových buniek celého ľudského organizmu. Preto dnes začíname o mikrobiote hovoriť ako o ďalšom orgáne nášho tela.
Ako sa odlišuje mikrobióm od mikrobioty
Súhrn génov všetkých mikroorganizmov nášho tráviaceho traktu označujeme pojmom črevný mikrobióm a počet ich génov je približne 150 násobne vyšší v porovnaní s počtom všetkých génov človeka. Teda ak v našom tele evidujeme niečo cez 20 tisíc génov, tak náš mikrobióm ich má až 300 tisíc. Črevný mikrobióm podporuje naše zdravie, predchádza chorobám, a hrá prvé husle v procese vzniku a rozvoja chorôb. Črevný mikrobióm sa podieľa na regulácii mnohých životne dôležitých funkcií organizmu človeka, predovšetkým nášho metabolizmu, imunitného systému, ale aj činnosti nášho mozgu. Črevné baktérie produkujú rôzne látky – metabolity, ktoré pomáhajú udržiavať rovnováhu vnútorného prostredia nášho organizmu a plnia dve základné funkcie. Slúžia ako zdroj energie pre ďalšie tkanivá nášho organizmu alebo riadia bunky tráviaceho traktu a imunitného systému.
80 % imunity sa tvorí v črevách
Približne 80 percent všetkých buniek nášho imunitného systému sa nachádza v tráviacom trakte. Imunitný systém sa formuje zároveň s vývojom črevného mikrobiómu, od prvého dňa nášho života. Práve preto hrá črevný mikrobióm mimoriadne dôležitú úlohu v správnom vývoji imunitného systému a v riadení jeho činnosti. Pre optimálny vývoj črevného mikrobiómu a imunity v rannom veku majú mimoriadny význam dve veci. Prirodzený spôsob pôrodu a následné dojčenie. S pribúdajúcim vekom sa zloženie črevného mikrobiómu postupne mení. Najvýznamnejšie naňho vplýva náš spôsob stravovania. Baktérie črevného mikrobiómu komunikujú nielen navzájom, ale súčasne aj s celým našim organizmom. Črevo je v neustálom kontakte s mozgom a až 90 % tejto komunikácie smeruje z čreva do mozgu. Spolu s črevnou bariérou vytvára prvotnú obrannú líniu voči škodlivým účinkom choroboplodných mikroorganizmov a rôznych toxických látok. V prípade nutnosti mobilizuje imunitu do boja voči „narušiteľom“ a ovplyvňuje aj funkčnosť črevnej bariéry, teda steny nášho čreva.
Všetky choroby začínajú v črevách
Na tento Hippokratov výrok má dnes medicínska veda stále viac dôkazov. Črevný mikrobióm sa podieľa na vzniku väčšiny chorôb. Vplyvom vonkajších faktorov, predovšetkým nevhodnej výživy, stresu a antibiotík, môže dôjsť k črevnej dysbióze, t.j. k narušeniu rozmanitosti, zloženia a funkčnosti črevného mikrobiómu. Pri črevnej dysbióze dochádza k uvoľňovaniu lipopolysacharidov (LPS), ktoré spôsobujú tichý, pomaly postupujúci zápal v rôznych orgánoch tela. Tento zápal nás nebolí a nijako nám zo začiatku nestrpčuje život, preto ho väčšinou odhalíme až keď je neskoro. Črevná dysbióza je spojená s mnohými chronickými chorobami, vrátane črevných zápalových chorôb, rôznych intolerancií a alergií, metabolického syndrómu, syndrómu dráždivého čreva, obezity, diabetu, srdcovo-cievnych a nádorových chorôb, ale aj neurodegeneratívnych chorôb či duševných porúch. Zatiaľ nie je objasnené, či je črevná dysbióza príčinou alebo dôsledkom chronických chorôb, vždy ich však sprevádza.
Črevný mikrobióm pri vzniku celiakie
Celiakia je autoimunitná choroba, ktorá je spôsobená intoleranciou lepku. U geneticky predisponovaných ľudí vzniká pri metabolizme lepku, ktorý spôsobuje zápal a poškodenie čreva. Na vznik choroby významne vplýva aj spôsob pôrodu, dojčenie, výživa, či užívanie antibiotík. Od toho sa odvíja aj funkčnosť nášho črevného mikrobiómu a imunity. Črevný mikrobióm má dôležitú úlohu aj v patogenéze celiakie. Podieľa sa na metabolizme lepku. Laktobacily a bifidobaktérie môžu zohrávať významnú úlohu pri štiepení lepku, tak aby zjednodušovali ich trávenie. Niektoré oportunistické (choroboplodné) a komenzálne (spolunažívajúce) črevné baktérie môžu produkovať rôzne rozpadové produkty, ktoré zhoršujú stav celiatika. Zmeny zloženia črevného mikrobiómu môžu zohrávať dôležitú úlohu aj pri zmenách črevnej bariéry a zvýšení priepustnosti črevnej steny. Pri dysbióze dochádza k nedostatku zonulínu, čo má za následok prepúšťanie nestrávených peptidov lepku do čreva. To je nežiadúci jav, ktorý má za následok zápal šíriaci sa po tele. Najnovšie poznatky poukazujú aj na skutočnosť, že črevný mikrobióm a jeho metabolity zvyšujú riziko vzniku celiakie prostredníctvom epigenetických mechanizmov t.j. ovplyvňujú, ktoré gény sa “spúšťajú“, alebo ktoré “vypínajú“. Takto môžu ovplyvňovať úlohu genómu v imunitných reakciách a v našej schopnosti odolávať chorobám.
Ako opravujeme črevný mikrobióm
Laktobacily môžu detoxikovať peptidy lepku po ich čiastočnom natrávení proteázami tráviaceho traktu. Imunogénne peptidy produkované proteázami baktérií Pseudomonas aeruginosa sú následne degradované laktobacilmi a stávajú sa menej imunogénne. Uvedené poznatky o metabolických aktivitách špecifických črevných baktérií v metabolizme lepku by mohli naznačovať možnosti využitia niektorých probiotických kmeňov v podpornej liečbe celiakie. Pri hľadaní vhodných mikroorganizmov, ktoré by mohli byť využité pre imunomoduláciu, sa najčastejšiu študujú bifidobaktérie a laktobacily. Bifidobaktérie zohrávajú dôležitú úlohu pri znižovaní črevnej priepustnosti narušenej lepkom, úprave imunity a v znížení výskytu morfologických zmien v jejúne (tenkom čreve). Vedecké štúdie mikrobiómu v uplynulých rokoch preukázali, že ľudia s celiakou v porovaní so zdravými ľuďmi, mali znížené zastúpenie prospešných druhov baktérií (Lactobacillus a Bifidobacterium) a zvýšené zastúpenie potenciálne patogénnych druhov (Bacteroides a E. coli). U ľudí s neliečenou celiakiou v porovnaní so zdravými, bolo zistené tiež nižšie zastúpenie bakteriálnych kmeňov Bifidobacterium spp., Bifidobacterium longum, Clostridium histolyticum, C. lituseburense a Faecalibacterium prausnitzii. Výsledky štúdií tiež poukázali na výraznejšie zmeny črevného mikrobiómu v aktívnej fáze celiakie. To naznačuje, že narušenie interakcií vo vzťahu hostiteľ – mikrobióm by mohlo ovplyvniť prejav a vývoj celiakie.
Súčasné vedecké poznatky poukazujú na to, že celiakia je spojená so zníženou schopnosťou črevnej mikrobioty metabolizovať tryptofán. Ak sa správne neštiepi tryptofán, tak dochádza k spusteniu nežiadúcej imunitnej reakcie. Modulácia črevného mikrobiómu môže prispieť k zlepšeniu metabolizmu tryptofánu. Je možné, že strava bohatá na tryptofán spolu s probiotickými baktériami ako Lactobacillus reuteri, ktoré produkujú ligandy aryl hydrokarbónového receptora (AhR) môžu znižovať zápal spôsobený lepkom a mohli by byť využité v prevencii a terapii celiakie.
Aké sú súčasné a perspektívne možnosti modulácie (úpravy) črevného mikrobiómu v podpornej liečbe celiakie
Črevná dysbióza, pri ktorej dochádza k narušeniu rozmanitosti, zloženia a funkčnosti črevného mikrobiómu zohráva dôležitú úlohu vo vzniku mnohých chorôb, vrátane celiakie. Moduláciu črevného mikrobiómu môžeme teda využívať v podpornej liečbe celiakie. V súčasnosti sa na moduláciu črevného mikrobiómu v prevencii a terapii chorôb využívajú probiotiká, prebiotiká, fekálna transplantácia, konzorciá mikroorganizmov a postbiotiká. Samozrejme, najdôležitejším faktorom pre udržanie optimálnej funkčnosti črevného mikrobiómu je diéta, čo je obzvlášť dôležité v liečbe celiakie. Výskum v oblasti modulácie črevného mikrobiómu v podpornej terapii chorôb je orientovaný prevažne na probiotiká.
Probiotiká v podpornej liečbe celiakie
Probiotiká majú schopnosť rozkladať lepok, a tak znižujú jeho škodlivý efekt u celiatikov, alebo pri intolerancii na lepok. Celiakia je stav, kedy dochádza k „útoku“ vlastného imunitného systému na človeka a práve probiotiká majú imunomodulačné účinky, čo znamená že môžu pomôcť znížiť nežiadúcu imunitnú reakciu cez správnu diferenciáciu protizápalových T regulačných buniek. Probiotiká môžu stimulovať črevnú mikrobiotu zvýšiť produkciu mastných kyselín s krátkym reťazcom, ako je kyselina maslová (tzv. butyrát). Butyrát môže mať výrazný efekt na redukciu prozápalových procesov v hrubom čreve a vyvolanie uzdravovacích procesov črevnej steny.
Aj štúdie na animálnych experimentálnych modeloch preukázali sľubné výsledky. Pri aplikácii niektorých probiotických kmeňov boli zaznamenané protizápalové a imonumodalačné účinky. Napríklad nedávna štúdia využitím aplikácie Lactobacillus rhamnossus GG preukázala jeho protektívne účinky voči poškodeniu črevnej výstelky peptidmi lepku.
V rámci klinických štúdií na ľuďoch neboli preukázané žiadne problémy s bezpečnosťou probiotík a niekoľko štúdií preukázalo, že aplikácia probiotík by mohla byť prospešná pri zlepšovaní symptómov spojených s celiakiou. Ich aplikácia zvýšila populáciu kmeňa Actinobacteria a obnovila fyziologický pomer kmeňov Firmicutes/Bacteroidetes. Boli zdokumetované aj modulačné účinky na imunologické ukazovatele ako sú TNF-? a periférne T lymfocyty, napr. po aplikácii Bifidobacterium breve alebo Bifidobacterium longum CECT 7347. Avšak výskum je v ranných štádiách a je teda nutné vykonať komplexnejšie experimenty, aby sme vedeli s určitosťou povedať, ktoré konkrétne bakteriálne kmene pomáhajú. Ak berieme do úvahy úlohu črevného mikrobiómu v metabolizme lepku a modulácii črevnej imunitnej odpovede, modulácia črevného mikrobiómu využitím probiotík prináša nové možnosti v doplnkovej liečbe celiakie a jej sprievodných symptómov.
Zhrnutie na záver
Črevný mikrobióm každého človeka je jedinečný, podobne ako náš genóm alebo odtlačok nášho prsta. Ak je naším zámerom efektívna modulácia črevného mikrobiómu, musíme uvedenú skutočnosť zohľadniť pri vývoji probiotík. Zloženie „bežných“ probiotických prípravkov v lekárni vychádza z vlastností jednotlivých kmeňov probiotických mikroorganizmov, z ktorých je zložené. Nezohľadňujú však potreby konkrétneho užívateľa. Probiotických kmeňov sú stovky a každý z nich má svoje špecifické vlastnosti pre telo, a teda vykonáva inú funkciu. Je veľký predpoklad, že účinnosť probiotík je možné zvýšiť využitím prístupov personalizovanej medicíny. Personalizovaný prístup je mimoriadne dôležitý aj pri modulácií črevného mikrobiómu, nakoľko každý človek má jedinečný mikrobióm, ktorý sa môže odlišovať z hľadiska jeho diverzity, zloženia a funkčnosti. Personalizované probiotiká zohľadňujú stav mikrobiómu človeka a charakter jeho zmien a môžu upraviť črevný mikrobióm do fyziologického stavu cielene a efektívnejšie. Personalizované probiotiká sú moderné probiotické prípravky, ktorých zloženie je vyvinuté na základe analýzy mikrobiómu pacienta, ktorá odhalí dôležité zmeny jeho mikrobiómu. Na základe uvedenej analýzy, zdravotnej anamnézy a využitím špecifického algoritmu sa zostaví vhodné konzorcium prospešných mikroorganizmov tak, aby účinne a efektívne modulovalo črevný mikrobióm jednotlivca.
Personalizované probiotiká sa pacientovi aplikujú vo forme 6 mesačnej probiotickej kúry, ktorá je podporená prebiotickou vlákninou.
Literatúra
Pecora F., Persico F., Gismondi P., Fomaroli F., Iuliano S., de´ Angelis, G., L. and Esposito S. Gut microbiota in celiac disease: Is there any role for probiotics? Frontiers in Immunology, 2020, 11, 957, doi: 10.3389/fimmu.2020.00957
Lamas, B. et al., Aryl hydrocarbon receptor ligand production by the gut microbiota is decreased in celiac disease leading to intestinal inflammation. Science Translational Medicine, 21, 2020, vol. 12, issue 566, doi: 10.1126/scitranslmed.aba0624
Článok nájdete aj v časopise – ročenke BezLepku 2021/2022, ktorú si môžete bezplatne stiahnuť https://www.bezlepku.sk/rocenky/
