Črevný mikrobióm Prečo potrebujeme mikroorganizmy v zažívacom trakte - Hlad po vede
Naše telo je biotopom veľkého množstva baktérií a iných mikroorganizmov. Hlavne tí malí spolubývajúci, ktorí sa usadia v našich črevách, zohrávajú kľúčovú úlohu v našej pohode. Tí, ktorí chcú byť ušetrení od brušných ťažkostí a súčasne podporovať svoj imunitný systém, by si mali vážiť svoj črevný mikrobióm. Organizácia BESSERwisser skúmala, ako to funguje a o čom sú probiotiká a prebiotiká.
Ľudský mikrobióm
Ľudské telo je husto osídlené mikroorganizmami od pokožky cez dýchacie cesty až po tráviaci trakt. Najväčšia časť ľudského mikrobiómu - to znamená, že všetky mikroorganizmy spojené s ľuďmi - sa nachádza v čreve a je tiež známa ako črevná flóra alebo črevná mikrobiota. Už pri narodení začínajú mikroorganizmy z pôrodných ciest matky kolonizovať črevá dieťaťa. V priebehu života nám materské mlieko, výživa a naše životné prostredie trvale dodávajú mikroorganizmy, ktoré sa usadzujú na tele a v tele.
Väčšinu ľudského mikrobiómu tvoria baktérie. Archea, huby a vírusy sú tiež súčasťou mikrobiómu, ktorý komplexne interaguje s telom. Vo vede sa dlho vedelo, že v ľudskom tele sa nachádza desaťkrát viac mikrobiálnych buniek ako ľudských buniek a že tieto tvoria jeden až dva kilogramy telesnej hmotnosti [1]. Nové výpočty však ukázali, že ľudské telo má rovnaký počet buniek mikroorganizmov ako bunky tela. Dnes je tiež známe, že mikrobióm netvorí viac ako 200 gramov telesnej hmotnosti [2].
Mikroskopický život v zažívacom trakte
Kyslé prostredie žalúdka a tenkého čreva umožňuje prežiť iba niekoľkým bakteriálnym druhom. Od poslednej tretiny tenkého čreva (ileum) stúpa hodnota pH, stáva sa zásaditou a zároveň sa zvyšuje aj počet mikroorganizmov. Počet a rozmanitosť mikroorganizmov je najväčšia v hrubom čreve. Prevládajú tu anaeróbne podmienky, čo znamená, že sa tu usadzujú iba organizmy, ktoré pre svoj metabolizmus nepotrebujú kyslík a generujú energiu napríklad z fermentácie [3].
V ľudskom črevnom mikrobióme dominujú dva bakteriálne kmene: Bacteroidetes a Firmicutes s príslušnými poddruhmi. Vzťah medzi týmito dvoma metódami sa používa vo vede a medicíne ako reprezentant pre hodnotenie zdravia čriev. Mikrobióm však nie je jednotnou bakteriálnou komunitou, ale líši sa od človeka k človeku a mení sa s vekom. Medzi faktory, ktoré ovplyvňujú zloženie mikrobiómu, patrí vek, genetika, geografická poloha, typ narodenia (prirodzený alebo cisársky rez), strava v ranom detstve, príjem liekov a štýl stravovania [4].
Dôležité funkcie črevného mikrobiómu
Črevný mikrobióm sa často nazýva „zabudnutý orgán“, pretože v tele preberá dôležité funkcie. Črevné mikróby spracúvajú živiny, chránia pred patogénmi, ovplyvňujú imunitný systém a môžu ovplyvňovať telo mnohými spôsobmi prostredníctvom spojenia s mozgom.
trávenie
Najzrejmejšia je úloha črevného mikrobiómu pri trávení. Tu mikroorganizmy stimulujú pohyby čriev, podieľajú sa na využití zložiek potravy a produkujú základné živiny pre telo. Hlavným zdrojom potravy črevného mikrobiómu sú vláknité zložky potravy, takzvaná vláknina. Keď fermentujú, mikroorganizmy nielen vytvárajú energiu pre seba, ale tiež produkujú vedľajšie produkty, ako sú mastné kyseliny s krátkym reťazcom (SCFA). Príkladom toho je butyrát, ktorý má dôležitú funkciu pri zásobovaní črevnými bunkami a má imunomodulačný účinok [5].
Mikroorganizmy v našich črevách môžu ďalej produkovať vitamíny B1, B2, B5, B6, foláty, vitamín B12 a vitamín K2 z vlákniny, a tým prispievať k zásobovaniu tela týmito živinami [6]. V priebehu mikrobiálnej aktivity a predovšetkým fermentačného procesu sa vytvárajú plyny ako vodík, oxid uhličitý a metán, čo je možné považovať za plynatosť.
Ochrana pred patogénmi
Ďalšou dôležitou funkciou črevného mikrobiómu je obrana pred patogénnymi zárodkami, ktoré sú prijímané napríklad potravou. Intaktná črevná flóra s veľkým počtom rôznych organizmov, ktoré kolonizujú všetky medzery v čreve a bránia ich biotop, sú dobrou ochranou pred kolonizáciou inými patogénnymi zárodkami.
Zdravý človek žije so svojím mikrobiómom tzv. Normobióza - to znamená, že telo má úžitok z prítomných mikroorganizmov a škodlivé organizmy sú v menšine. Fungujúci mikrobióm je nevyhnutný pre metabolizmus a zdravie. Zatiaľ však nie je jasné, či má mikrobióm na organizmus iba pozitívne účinky. Tiež nie je jasné, čo predstavuje „zdravý“ mikrobióm, pretože aj u zdravých jedincov je tu vysoký stupeň variability. Existujú však náznaky, že rozmanitý črevný mikrobióm vyrastajúci v prostredí s vysokým počtom a rozmanitosťou mikroorganizmov má pozitívne účinky na zdravie v neskoršom živote [7].
Všežravci, vegetariáni, vegáni: mikrobióm je to, čo jete
Na črevný mikrobióm môže mať vplyv takmer všetko, čo prijmeme a čo sa následne stane s našimi črevami. Interakcie medzi potravinami, mikrobiómami a telom sú však veľmi zložité a ešte nie sú úplne preskúmané. Existuje však už množstvo štúdií, ktoré skúmajú vplyv rôznych diét na črevný mikrobióm.
Probiotiká
V súvislosti s črevným mikrobiómom sa často hovorí o probiotikách a prebiotikách. Živé mikroorganizmy sa označujú ako probiotiká, ktoré podľa definície WHO „poskytujú hostiteľovi (= človek, ktorý ich prijíma) zdraviu prospešné látky, ak sú podávané v dostatočnom množstve.“
Termín „probiotikum“ sa používa hlavne pre potraviny, ktoré obsahujú tráviace mikroorganizmy, ako sú bifidobaktérie alebo laktobacily. Patria sem primárne fermentované potraviny, ako sú jogurty, syry, kyslá kapusta, ale aj nefiltrované pivo. Hovorí sa o nich, že riešia zažívacie problémy, normalizujú konzistenciu stolice a pomáhajú proti alergiám a intolerancii. Nie je však úplne dokázané, či sú mikroorganizmy v týchto potravinách v skutočnosti stále živé, keď sa dostanú do hrubého čreva. Podľa Európskeho úradu pre bezpečnosť potravín (EFSA) musí byť vedecky dokázaná jeho účinnosť pri inzerovaní výrobku slovom „probiotikum“. To vyvolalo v potravinárskom priemysle veľkú nevôľu a viedlo to k tomu, že dnes na pultoch obchodov nenájdete takmer žiadne „probiotické“ reklamné výrobky [11].
Možné vlastnosti probiotík podporujúcich zdravie sú stále aktuálnou témou výskumu. S ich pomocou možno očakávať prevenciu a liečbu chorôb. Napríklad v štúdii so staršími ľuďmi viedol pravidelný príjem jogurtu obohateného o laktobacily k zníženiu respiračných infekcií o viac ako polovicu v porovnaní s kontrolnou skupinou. Vedci pripísali tento efekt zlepšenej imunitnej obrane sprostredkovanej T-bunkami [12]. Ďalšia štúdia zistila, že pravidelná konzumácia mlieka alebo ryže fermentovanej laktobacilmi vedie k lepšej ochrane pred infekčnými chorobami už u malých detí [13].
Laktobacily, ktoré v týchto dvoch štúdiách preukázali zdraviu prospešný účinok na zdravých ľudí, môžu v zriedkavých prípadoch preniknúť do krvi aj u ľudí so slabým imunitným systémom. V niektorých prípadoch to môže viesť k infekciám, vrátane zápalu srdcových chlopní alebo meningitídy [14].
Prebiotiká
Prebiotiká sú nestráviteľné látky, ktoré sú prospešné pre črevný mikrobióm. Používajú ich buď mikroorganizmy ako zdroj energie (fermentované), alebo majú pozitívny vplyv na ich biotop.
Pravdepodobne najznámejšími prebiotikami sú vláknina - nestráviteľné sacharidy, ktoré sú väčšinou rastlinného pôvodu. Glykány, rezistentný (nestráviteľný) škrob, inulín a oligofruktóza majú vysoký prebiotický obsah [15]. Tie sa nachádzajú hlavne vo vláknitej zelenine, ako je špargľa alebo čakanka, ako aj v škrobových potravinách, ako je napríklad kobylka. Črevné baktérie, ktoré majú potrebné enzýmy (CAZyme), môžu tieto látky používať. Rovnako ako v prípade probiotík, nie je jasné, či majú prebiotiká aj špecifický prínos pre človeka. Podľa EFSA musí byť prínos pre zdravie vedecky dokázaný aj pri označení „prebiotikum“. EFSA dal zelenú pre označenie „prebiotikum“ zatiaľ iba v niekoľkých prípadoch: pre oligofruktózu, ktorá preukázateľne ovplyvňuje hladinu cukru v krvi, a pre inulín, ktorý sa získava z čakanky a má pozitívny vplyv na pohyby čriev [16].
Úloha mikrobiómu v chorobe a zdraví
Aj keď konkrétne interakcie medzi telom a mikrobiómom ešte nie sú úplne pochopené, jedna vec je jasná: ľudské mikroorganizmy hrajú dôležitú úlohu v našom zdraví. Početné štúdie už preukázali súvislosť medzi črevným mikrobiómom a infekčnými chorobami, chronickými črevnými chorobami, obezitou, cukrovkou, rakovinou hrubého čreva a pečene a alergiami [17].
Faktom tiež je, že antibiotiká, ktoré sa užívajú v priebehu bakteriálnych infekcií, napádajú nielen patogénne zárodky, ale aj užitočné črevné baktérie. Zdĺhavé antibiotické terapie môžu zničiť črevný mikrobióm a mať trvalý negatívny vplyv na trávenie [18].
Už nejaký čas sa v medicíne používa transplantácia stolice na liečbu chorôb čriev. Humor okolo tohto odpudivého a fascinujúceho zásahu dal „zdravej“ stoličke novú hodnotu, ktorá je v epizóde Southpark „Kot-Diebe“ (s23f8) príjemne privádzaná do extrémov.
Záver
Dnes je už dokázané, že mikrobióm hrá dôležitú úlohu pri chorobách a zdraví. Ako to môže byť ovplyvnené stravou a aké dôsledky to nemá, ešte nebolo úplne vedecky objasnené a je predmetom súčasných štúdií. Jedna vec je istá aspoň raz, že pestrá strava s vysokým obsahom vlákniny je dobrá pre mikrobiómy a pomáha tráveniu.
Dodatočný odkaz na ľudský mikrobióm:
[1] Luckey TD: Úvod do intestinálnej mikroekológie (1972). Americký časopis o klinickej výžive 25 (12), s. 1292-1294. DOI: 10.1093/ajcn/25.12.1292.
[2] Sender R., Fuchs S., Milo R.: Revidované odhady počtu ľudských a bakteriálnych buniek v tele (2016). PLoS biology 14 (8), e1002533. DOI: 10,1371/journal.pbio.1002533.
[3] Lin CS, Chang CJ, Lu CC, Martel J. a kol.: Dopad črevnej mikrobioty, prebiotiká a probiotiká na ľudské zdravie a choroby (2014). Biomedical journal 37 (5), s. 259-268. DOI: 10.4103/2319-4170.138314.
[4] Yang Q., Liang Q., Balakrishnan B., Belobrajdic D. a kol .: Úloha diétnych výživových látok v modulácii črevnej mikrobioty (2020). Naratívna recenzia. Živiny 12 (2). DOI: 10,3390/nu12020381.
[5] Martin-Gallausiaux C., Marinelli L., Blottière HM a kol .: SCFA. Mechanizmy a funkčný význam v čreve (2020). Proceedings of the Nutrition Society, s. 1-13. DOI: 10.1017/S0029665120006916.
[6] LeBlanc JG, Milani C., Giori GS a kol.: Baktérie ako dodávatelia vitamínov svojmu hostiteľovi (2013). Dobrá perspektíva mikrobioty. Aktuálne stanovisko v oblasti biotechnológií 24 (2), s. 160-168. DOI: 10.1016/j.copbio.2012.08.005.
[7] Eisenstein M.: Honba za zdravým mikrobiómom (2020). Príroda 577 (7792), S6-S8. DOI: 10.1038/d41586-020-00193-3.
[8] de Angelis M., Ferrocino I., Calabrese FM a kol.: Strava ovplyvňuje funkcie črevného mikrobiómu človeka (2020). Vedecké správy 10 (1), s. 4247. DOI: 10.1038/s41598-020-61192-y.
[9] David LA., Maurice CF, Carmody RN, Gootenberg DB a kol.: Diéta rýchlo a reprodukovateľne mení ľudský črevný mikrobióm (2014). Nature 505 (7484), str. 559-563. DOI: 10.1038/nature12820.
[10] Carmody RN, Bisanz JE, Bowen BP a kol .: Varenie formuje štruktúru a funkciu črevného mikrobiómu (2019). Nature microbiology 4 (12), str. 2052-2063. DOI: 10.1038/s41564-019-0569-4.
[12] Pu F., Guo Y., Li M. a kol .: Jogurt doplnený probiotikami môže chrániť zdravých starších ľudí pred respiračnými infekciami (2017). Randomizovaná kontrolovaná otvorená štúdia. Klinické intervencie pri starnutí 12, s. 1223-1231. DOI: 10,2147/CIA.S141518.
[13] Nocerino R., Paparo L., Terrin G. a kol.: Kravské mlieko a ryža fermentované Lactobacillus paracasei CBA L74 zabraňujú infekčným chorobám u detí (2017). Randomizovaná kontrolovaná štúdia. Klinická výživa (Edinburgh, Škótsko) 36 (1), s. 118-125. DOI: 10.1016/j.clnu.2015.12.004.
[14] Goldstein EJC, Tyrrell KL a Citron DM: Lactobacillus species. Taxonomická zložitosť a kontroverzné vnímavosti (2015). Klinické infekčné choroby: oficiálna publikácia Americkej spoločnosti pre infekčné choroby 60 Suppl 2, S98-107. DOI: 10,1093/cid/civ072.
[15] Markowiak P. a Śliżewska K.: Účinky probiotík, prebiotík a synbiotík na ľudské zdravie (2017). Živiny 9 (9). DOI: 10,3390/nu9091021.
[16] Hutkins RW, Krumbeck JA, Bindels LB, Cani PD a kol.: Prebiotics. Prečo sú dôležité definície (2016). Aktuálne stanovisko v oblasti biotechnológií 37, s. 1-7. DOI: 10.1016/j.copbio.2015.09.001.
[17] Bindels LB, Delzenne NM, Cani PD a Walter J.: K komplexnejšej koncepcii prebiotík (2015). Recenzie o prírode. Gastroenterológia a hepatológia 12 (5), s. 303-310. DOI: 10.1038/nrgastro.2015.47.
[18] Lange K., Buerger M., Stallmach A. a Bruns T.: Effects of Antibiotics on Gut Microbiota (2016). Choroby zažívacieho traktu (Bazilej, Švajčiarsko) 34 (3), s. 260 - 268. DOI: 10.1159/000443360.