Črevný mikrobióm je jedinečný ako odtlačok prsta

Črevný mikrobióm

Mikroorganizmy žijúce v našom gastrointestinálnom trakte, súhrnne nazývané črevný mikrobióm, majú zložitý vzťah s ľudským telom. Berú energiu z našej potravy, rozkladajú určité zlúčeniny a uvoľňujú dôležité metabolity. Zmena zdravej rovnováhy týchto organizmov je spojená s celým radom zdravotných problémov. Patria sem okrem iného metabolické poruchy, zápalové a autoimunitné ochorenia, neurologické stavy a rakovina.

Ľudský mikrobióm je súbor mikróbov a s nimi spojených génov a vylučovaných molekúl, ktoré žijú na ľudskom tele alebo v ňom. Mikrobiálne spoločenstvá v našich telách sú vysoko personalizované a sú považované za jedinečné pre každého jednotlivca ako odtlačky prstov a dokonca sú jedinečné pre každé miesto tela. Mnoho faktorov, ako strava, genetika hostiteľa, choroby, lieky, fajčenie, urbanizácia a celkový životný štýl, formuje mikrobiálnu diverzitu a kvalitu.

Črevný mikrobióm pod mikroskopom

Ľudský mikrobióm pozostáva z baktérií, archeónov, húb a vírusov. Prevažná väčšina výskumov mikrobiómu sa zaoberá baktériami. Nedávno sa zvýšil počet štúdií zameraných na huby a vírusy v ľudskom mikrobióme, ale o populáciách archeónov – spoločne nazývaných „archeóm“, je známe pomerne málo.

Rok 2021 bol produktívnym rokom pre výskum črevných mikrobiómov. Priniesol významné pokroky v úlohe črevného mikrobiómu pri udržiavaní zdravia; nové zistenia o pomoci pri zvládaní ochorení čriev a imunity; odhalil ďalší terapeutický potenciál probiotík, prebiotík a postbiotík. Mnohé štúdie skúmali ako diéty zamerané na črevný mikrobióm zlepšujú imunitný stav. Novoobjavená baktéria Dysosmobacter welbionis preukázala potenciál pôsobiť proti vývinu obezity vyvolanej stravou.

Mikrobióm je súbor genómov všetkých mikroorganizmov, nielen baktérií, ale aj húb, vírusov a ich DNA, RNA a proteínov, z ktorých všetky môžu ovplyvniť zdravie hostiteľa v oblastiach úst, mozgu, štítnej žľazy, trávenia, pokožky a imunity. Mikrobiómy čreva, pľúc, kože, úst, placenty a vagíny sa stávajú kľúčovými oblasťami výskumu a vzorce dysbiózy v týchto oblastiach sú spojené so špecifickými zdravotnými stavmi.

Najmenej preskúmanú časť mikrobiómu, 1,2%, tvoria archeóny – jednobunkové organizmy podobné baktériám, ktoré môžu prežiť vo veľmi vysokých a nízkych teplotách, ako aj vo vysokotlakovom a veľmi slanom a veľmi kyslom prostredí. Vedci sa domnievajú, že môžu mať v tele znáčné regulačné účinky.

Vláknina, ktorá zlepšuje črevný mikrobióm

„Je veľmi náročné vytvoriť vlákninu, ktorá funguje podobne u všetkých ľudí“ hovorí Thaisa Cantu-Jungles zameriavajúca sa na charakterizáciu chemických štruktúr potravinových vláknin z rôznych zdrojov, na dizajn a výber vlákniny s cieľom podporiť špecifické črevné baktérie. Jej nedávna práca predstavila cestu vpred, aby prebiotická vláknina mala podobný a intenzívny účinok u rôznych ľudí. „Prebiotiká môžeme použiť na zvýšenie populácie, ktorá sa už prirodzene nachádza v čreve,“ pokračovala, „zmes vlákniny môže poskytnúť väčšiu rovnováhu, podporovať celé jadro prospešných druhov v čreve. Vedie to k viacerým zdravotným výhodám. Budúcnosť prebiotík bude zahŕňať komplexné vlákniny, ktoré sa stále viac a viac podobajú na probiotiká, zatiaľ čo iné budú navrhnuté tak, aby zodpovedali a hlbšie podporovali probiotiká, ktoré prijímame.“

Črevný mikrobióm u zdravých dospelých

Črevná mikroflóra sa teraz považuje za jeden z kľúčových prvkov, ktoré prispievajú k regulácii zdravia hostiteľa. Komplexné interakcie vyskytujúce sa medzi hostiteľom a rôznymi mikroorganizmami sa postupne dešifrujú. V súčasnosti sú odchýlky črevnej mikroflóry spojené s mnohými chorobami vrátane obezity, cukrovky 2. typu, steatózy pečene, ochorení čriev (IBD) a niekoľkých typov rakoviny. Súčasťou skúmania je aj súvislosť mikrobiómu  s úzkosťou, depresiou, spánkovou poruchou, reakciou na strach, autizmom, demenciou, Alzheimerovou chorobou.

Fermentované potraviny
Fermentované potraviny

Pandémia COVID-19 viedla k zvýšenému záujmu o úlohu stravy pri „posilnení imunity“, no len málo štúdií o stravovacích intervenciách sa zameralo na zmeny imunitných markerov. Nedávna štúdia ukázala,  že strava bohatá na fermentované potraviny alebo vysoký obsah rastlinnej vlákniny môže formovať imunitný stav a funkciu črevného mikrobiómu u zdravých dospelých. Šesť porcií fermentovaných potravín denne – vrátane živého jogurtu, kyslej kapusty, kefíru, kombuchy a kimči – viedlo k zvýšeniu diverzity črevného mikrobiómu, k zmenenému zloženiu mikrobiómov a k zníženiu hladín zápalových markerov. Na druhej strane, aj ľudia, ktorí zdvojnásobili príjem vlákniny zaznamenali určité zníženie zápalu.

Keďže stále lepšie chápeme, ako nepatogénne mikróby nachádzajúce sa v potravinách ovplyvňujú zdravie prostredníctvom účinkov na črevnú mikroflóru, vedci navrhli, prispôsobiť koncept odporúčanej stravy s bezpečnými živými mikróbami, okrem existujúcich odporúčaných denných dávok pre makroživiny, vitamíny a minerály.

Potenciál črevných húb a bakteriofágov na liečbu gastrointestinálnych ochorení

Vplyv črevného mikrobiómu na zdravie a choroby v celom tele sa čoraz viac uznáva. Potenciálnu úlohu mikrobiómu zdraví/chorobe čriev je pomerne ľahké identifikovať, zatiaľ čo účinky na periférne imunitné reakcie a choroby, ako je astma, srdcové choroby a kognitívne choroby, je náročnejšie si predstaviť a potvrdiť. Napriek tomu stále pribúdajú údaje v štúdiách na zvieratách a ľuďoch, ktoré podporujú dôležitosť udržiavania mikrobiálnej populácie, ktorá odoláva infekcii a podporuje imunologickú a metabolickú homeostázu. 

Zápal hrubého čreva sprevádzaný hnačkou a kŕčmi, známy ako C. diff, CDI alebo Clostridioides difficile, je stále najbežnejším typom infekcie vyžadujúci hospitalizáciu s takmer 10% úmrtnosťou u seniorov. C. diff je jedným z mála ochorení, pri ktorých je liečba mikrobiómami vo forme transplantácií fekálnej mikroflóry podporená spoľahlivými vedeckými dôkazmi. V tejto súvislosti nové klinické údaje prezentované v roku 2021 ukázali, že široké spoločenstvo živých mikróbov podávaných prostredníctvom klystíru a spoločenstvo purifikovaných spór Firmicutes znížilo riziko opakovanej infekcie CDI.

Skupina odborníkov pod záštitou Medzinárodnej vedeckej asociácie pre probiotiká a prebiotiká aktualizovala definíciu postbiotík ako „prípravky neživých mikroorganizmov a/alebo ich zložiek, ktoré poskytujú hostiteľovi zdravotné výhody“. Potenciálne klinické účinky postbiotík zahŕňajú prevenciu bežných respiračných a gastrointestinálnych infekcií, zmiernenie symptómov syndrómu dráždivého čreva a odstránenie negatívnych účinkov stresu.

Kvasinky podporujú zápal v čreve

Zmeny v črevnom mikrobióme boli dlho zaznamenané u pacientov so zápalovým ochorením čriev (IBD), ale až donedávna sa tieto štúdie zameriavali takmer výlučne na baktérie v čreve. Črevný mikrobióm zahŕňa aj menej preštudované populácie húb, archeónov a vírusov. Nedávne štúdie začali zdôrazňovať vzťahy mykobiómu k rôznym chorobným stavom a reakciám na liečbu.

Skôr než ako jediné ochorenie, resp. dve (Crohnova choroba, ulcerózna kolitída), sa IBD čoraz viac chápe ako mnohostranná porucha, ktorá je iniciovaná a zhoršovaná vplyvmi, ako je genetická náchylnosť, environmentálne faktory, strava a fajčenie, rôzne imunitné reakcie a zmeny črevnej mikrobioty. IBD postihuje odhadom viac ako 3,5 milióna ľudí na celom svete a výskyt IBD celosvetovo narastá.

Bežným nálezom v uplynulom roku bolo zvýšenie množstva kvasiniek rodu Candida vo fekálnom mykobióme pacientov s Crohnovou chorobou z rôznych geografických lokalít. Pomenovaný druh je zvyčajne C. albicans, ale boli zaznamenané aj C. tropicalis a C. glabrata. Gastrointestinálny trakt väčšiny ľudí v západných spoločnostiach je kolonizovaný C. albicans. Ide o jedinú hubu, pre ktorú existuje veľké množstvo literatúry skúmajúcej jej mechanizmy kolonizácie čriev. Širšie zloženie mikrobioty ovplyvňuje kolonizáciu a hladiny C. albicans. Používanie širokospektrálnych antibiotík sa považuje za hlavný rizikový faktor pre premnoženie Candidy a riziko kandidémie.

Ako sa rodí črevný mikrobióm človeka

Črevný mikrobióm je spojený s rôznymi chorobami, ale univerzálny znak zdravého alebo nezdravého mikrobiómu nebol identifikovaný a je potrebné pochopiť, ako genetika, životný štýl a strava formujú mikrobióm v oblasti zdravia a choroby.

Jedným z najdôležitejších faktorov ovplyvňujúcich počiatočnú kolonizáciu detského mikrobiómu je spôsob pôrodu. Novorodenci narodení vaginálnym alebo cisárskym rezom sú vystavení rôznym mikrobiálnym komunitám. Zatiaľ čo vaginálne narodené deti majú povrchové mikrobiómy ihneď po narodení, podobné vaginálnym mikrobiómom ich vlastných matiek, deti, ktoré sa narodili cisárskym rezom zas podobné mikrobiómom typickým pre kožu. Rozdiely medzi črevnými mikrobiómami dojčiat narodených cisárskym rezom alebo vaginálnym pôrodom sa časom zmenšujú. Mikrobiómy vaginálne narodených novorodencov sú počas prvých troch týždňov života obohatené o bifidobaktérie, druhy Escherichia a Bacteroides, zatiaľ čo bábätka, ktoré sa narodili cisárskym rezom, majú mikrobiómy zahŕňajúce druhy častejšie spájané s nemocničným prostredím. Navyše počas prvého roka života je črevná mikroflóra vaginálne narodených detí stabilnejšia ako mikroflóra dojčiat narodených cisárskym rezom.

Okrem matky prispievajú kmeňmi do mikrobiómu dojčaťa aj iní členovia domácnosti alebo domáci maznáčikovia. Črevné mikrobiómy 4-mesačných dojčiat žijúcich s domácimi zvieratami sú obohatené o Peptostreptococcaceae, zatiaľ čo Bifidobacteriaceae sú nedostatočne zastúpené (oproti dojčatám žijúcich bez domácich zvierat), najmä u dojčiat žijúcich s mačkami. Nedávno sa ukázalo, že črevný mikrobióm dozrieval výraznejšie v skorých štádiách života, ak bolo dieťa vystavené chlpatým domácim miláčikom.

Výskum prenatálneho mikrobiómu

Črevný mikrobióm ovplyvňuje funkciu mozgu už odživota v maternici. Štúdia ukazuje, že materské mikrobiálne zmeny ovplyvňujú dozrievanie mozgu potomkov u myší. Pozorovalo sa, že potomkovia myší, ktoré boli kŕmené stravou s vysokým obsahom tuku, mali 9-násobné zníženie počtu Lactobacillus reuteri a buniek produkujúcich oxytocín. Zatiaľ čo potomkovia myší vystavení materskému stresu vykazujú nízky počet bifidobaktérií a laktobacilov. Tento mikrobiálny posun je spojený s poklesom kognitívnych funkcií a nárastom úzkostnej poruchy.

Niektoré predbežné výsledky na zvieracích modeloch ukazujú, že probiotiká môžu zlepšiť kognitívne funkcie v oblasti učenia a pamäte.