Menu
Mikrobiom je relativně novou a neprobádanou sférou v oblasti lidského zdraví. Tento přehled by Vám však měl představit některé zajímavosti, které se v nedávné době podařily vědcům v této souvislosti odhalit. Ačkoliv je v oblasti mikrobiomu a jeho spojitosti s lidským zdravím stále velký prostor pro výzkum, je již nyní nezpochybnitelné, že má jeho stav v našem organismu přímou souvislost s tělesnou hmotností, imunitou, zánětem a dalšími základními funkcemi.
Dnešní první částí otevřeme celé téma, přičemž se dozvíte více o tom, jak dokáže diverzita střevního mikrobiomu ovlivňovat v našem těle zánět, či jakou spojitost může vytvářet ve vztahu k zásadním a v dnešní době stále více se rozšiřujícím onemocněním – schizofrenie a autismus. Řeč však přijde i na to, jak důležitá je pro kojence přirozená výživa v podobě mateřského mléka, co chybí v běžně dostupných kojeneckých výživách a jak zásadní dopad to může na vývoj dítěte mít.
MIKROBIOM – MOCNÁ SÍŤ MANAŽERŮ LIDSKÉHO (NE)ZDRAVÍ
Pokud myš roste v nepřítomnosti mikrobů, její střeva se nedovyvinou, klky na nich jsou kratší, stěny propustnější, síť cév je daleko méně pestrá a rozšířená a její regenerace je mnohonásobně pomalejší. Většinu z těchto problémů se podařilo zvrátit naprosto jednoduše – myším byla podána normální sada mikrobů. Aby bylo jasno, myší střevo do původního stavu neuvedou samotné bakterie, ale tyto bakterie spouští v myším těle specifické geny, které mají vliv na vstřebávání živin, budování nepropustné bariéry, rozklad toxinů a tvorby dospělých buněk. Zjednodušeně řečeno, mikrobi ve střevě neplní roli dělníků, ale manažerů. Vhodný mikrob (v tomto případě se jednalo o Bacteroides thetaiotaomicron) po příchodu do těla myši zmobilizoval k akci takové geny, aby se utvořila zdravá střeva.
Mikrobi ovlivňují ukládání tuků. Pomáhají obnovovat sliznice v tlustém střevě i na pokožce a nahrazují poškozené a umírající buňky novými. Zajišťují nenarušitelnost hematoencefalické bariéry – sítě těsně shluklých buněk propouštějících živiny a malé molekuly z krve do mozku, která zabraňuje průniku větších látek a živých buněk. Mají vliv i na obnovu kostní tkáně, při níž se nová kostní tkáň usazuje a stará vstřebává. Tento trvalý vliv je nejpatrnější u našeho imunitního systému, při ochraně před infekcemi. Genom živočicha sloužící k vyvinutí plně funkčního imunitního systému tak není definitivní výhrou, není-li podpořen pestrou a kvalitní mikrobiální základnou. Mikrobi ovlivňují tvorbu celých řad imunitních buněk a vývoj orgánů, v nichž se tyto buňky vyrábějí a skladují.
ZÁNĚT
K životu nezbytně nutná obranná reakce. Někdy se však může rozšířit do celého těla nebo se spustit neúměrně silně při banálních podrážděních – astma, artritida, další zánětlivá či autoimunitní onemocnění. Zánět tedy musí být aktivován ve správnou dobu a adekvátně kontrolován. Mikrobi se starají jak o spuštění, tak potlačení zánětu. Některé druhy stimulují tvorbu útočných prozánětlivých buněk imunitního systému, zatímco jiné navozují smířlivé protizánětlivé buňky. Bez mikrobů se tato rovnováha vytrácí, proto jsou bezmikrobní myši tak náchylné k infekcím a autoimunitním onemocnění.
Imunitní systém je v lidském těle velmi citlivá záležitost. Za poslední půl století jsme svým nadužíváním antibiotik, dezinfekcí a moderní skladby potravy imunitní systém rozhodili natolik, že nyní agresivně útočí na neškodné objekty, jako je prach, molekuly obsažené v potravě, naše rezidentní mikroby, a dokonce i naše vlastní buňky.
Zánětlivé onemocnění střev – IBD, Crohnova choroba a ulcerózní kolitida – za viníky těchto onemocnění jsou považovány zdivočelí mikrobi. Mikrobiom je tu zjevně nestabilnější a chudší na druhy, postrádá protizánětlivě působící mikroby, mezi něž patří i bakterie fermentující vlákninu – Faecalibacterium prausnitzii a B. fragilis. Na jejich místě jsou kolonie prozánětlivých druhů – Fusobacterium nucleatum a invazivní kmeny E. coli.
Celková urbanizace a sterilizace má na děti ve vyspělých zemích negativní vliv, ty už nemají tolik infekčních onemocnění a vyrůstají s nezkušeným, roztěkaným imunitním systémem, který poté útočí zmatečně na neškodné podněty, jako je například pyl. Domácí zvířata nám přinášejí rozmanitější mikrobiotu, která nás může osídlit především v rozvoji (děti) a snížit naši citlivost k alergiím. Potrava obohacená o špínu u myší navýšila mikrobiální populaci o více než 100 druhů. Neznamená to samozřejmě, že bychom neměli dodržovat žádnou hygienu, ale klasicky tu platí, že všeho moc škodí.
BACTEROIDES FRAGILIS, IMUNITA A ÚZKOSTI
Sarkis Mazmanian v roce 2002 dokázal, že tento mikrob (zkráceně označovaný jako B-frag) dokáže u bezmikrobních myší napravit některé imunitní problémy. Konkrétně jeho přítomnost obnovuje hladinu T-lymfocytů, velice podstatnou skupinu imunitních buněk, které mobilizují zbylé skupiny. Jednalo se zde o první případ, kdy se podařilo dokázat, že samotný mikrob dokáže napravit specifický imunitní problém. Mazmanian nepoužil k tomuto ani celého mikroba, ale pouze jeho molekulu a díky ní se mu podařilo vyléčit u myší kolitidu (zánětlivé onemocnění postihující tlusté střevo) a roztroušenou sklerózu (postihuje nervový systém). Obě onemocnění vznikají následkem přehnané reakce – tento mikrob ji zklidnil.
V roce 2001 neurovědec Paul Patterson podal látku napodobující virovou infekci, která spouští imunitní odezvu těhotným myším. Byla porozena zdravá mláďata, která však vykazovala v dospívání zvláštní chování (zdráhání se vstupovat do otevřených prostor, snadné vylekání při hlasitém hluku, nekonečné čištění srsti, méně komunikativní, stranění se sociálnímu kontaktu). Úzkost, opakované pohyby a sociální problémy přišly vědcům nápadně podobné lidským poruchám autismu a schizofrenii. Už dříve byly zaznamenány studie, že ženy, které prodělaly vážnou infekci v těhotenství (chřipka, spalničky př.), měly větší pravděpodobnost porození dítěte s autismem nebo schizofrenií. Pattersonovy myši měly stejné střevní potíže, jako děti s autismem (průjmy). Proto se Patterson setkal s Mazmanianem a zjistili, že jak myši, tak děti si nesou neobvyklá společenství mikrobů. Pokusili se o nápravu skrze podání B-frag myším a došli k následujícímu výsledku. Hlodavci začali mít silnější sklony ke zkoumání okolí, přestali se tak snadno plašit, ustaly opakované pohyby a zlepšila se jejich komunikace. B-frag tak zvrátila z velké většiny změny způsobené imunitními odezvami matek. S největší pravděpodobností došlo po napodobení infekce u těhotných matek k imunitní reakci, která jejich potomkům poskytla nadměrně prostupná střeva s nezvyklou sestavou mikrobů. Ti vytvářeli chemické látky, které pronikly do krevního oběhu a docestovaly do mozku, kde aktivovaly atypické chování. Předním viníkem je toxin 4-ethylfenyl sulfát (4EPS), který u jinak zdravých živočichů spouští úzkost. Když myši pozřely B-frag, mikrob utěsnil jejich střeva a zastavil proudění 4EPS (a dalších látek) do mozku a zvrátil atypické symptomy. Mazmanianův tým zkusil na základě tohoto zjištění, přenést mikrobiom autistických dětí do střev zdravých myší – projevilo se stejné chování, jaké pozoroval Patterson u svých myší. B-frag je obecně v mikrobiomu těchto dětí nedostatkový až úplně chybějící kmen.
Už od 70. let 20. století potvrzují průběžné pramínky studií, že jakýkoli druh stresu (hladovění, nevyspělost, odloučení od matky, náhlý příchod agresivního jedince, nepříjemné teploty, pobyt v davu, hlasitý hluk) dokáže změnit mikrobiom myši. Platí to i naopak – mikrobiom ovlivňuje chování hostitele, včetně jeho společenských postojů a schopnosti zvládat stres.
LACTOBACILLUS RHAMNOSUS A GABA
Lactobacillus rhamnosus je bakterie běžně užívaná v jogurtech a mléčných výrobcích. Po pozření tohoto kmene, dokázaly myši lépe překonávat úzkost (trávily více času v otevřených prostorách nebo v odhalených částech bludiště). Tato bakterie se chovala jako látky s antianxietickým a antidepresivním účinkem. Při zkoumání mozku myší se zjistilo, že tato bakterie změnila reakce různých částí mozku, zapojených do učení, paměti a kontroly emocí, na GABA, utišující chemickou látku, která zklidňuje aktivitu snadno vzrušitelných neuronů. I v tomto případě nalezli nápadné paralely s lidskými duševními poruchami (problémy s reakcí na GABA souvisejí jak s úzkostí, tak s depresí). Skupina antianxietických léků zvaných benzodiazepiny funguje tak, že umocňuje účinky GABA. Tým také přišel na to, jak mikrobi ovlivňují mozek. Nejpravděpodobnější propojení se nabízelo skrze bloudivý nerv – fyzické ztělesnění osy střevo-mozek. Tým ho přeťal a zjistil, že JB-1 ztratila veškerý vliv.
Kirsten Tillischová ve své studii zjistila, že u žen přijímajících dvakrát denně porce jogurtu bohatého na mikroby se v částech mozku zapojených do zpracování emocí projevila nižší aktivita v porovnání s ženami přijímajícími mléčné výrobky bez mikrobů.
VÝŽIVA MIKROBIOMU MATEŘSKÝM MLÉKEM
Látky, které selektivně vyživují prospěšné mikroby, se nazývají PREBIOTIKA. Tyto látky mohou navyšovat počty důležitých mikrobů a pravděpodobně tlumí zánětlivost. Prebiotika, jako je inulin, se hojně vyskytují v cibuli, česneku, artyčocích, čekance, banánech a dalších potravinách. Složité cukry zvané oligosacharidy jsou jednou z přísad, kterou obsahuje mateřské mléko a pro dětský mikrobiom jsou zpočátku jedinými možnými prebiotiky. Lidské matky jich produkují daleko rozmanitější množství než ostatní druhy. Nachází se zde více než 200 identifikovaných druhů oligosacharidů mateřského mléka tzv. OMM. Po laktóze a tucích je to třetí největší součást mateřského mléka a pro dítě by měly představovat bohatý zdroj energie – Jenže děti je nedokážou strávit. OMM projdou žaludkem, tenkým střevem a skončí v tlustém střevě, kde žije většina bakterií. Studie ukázaly, že ve stolici kojených dětí se nachází mikrobi Bifidobacteria výrazněji zastoupeni než u dětí kojených z láhve. Bylo navíc zjištěno, že lidské mléko obsahuje sacharidy, jaké se v kravském mléce neobjevují. OMM nejsou univerzální potravou pro všechny bakterie. Bifidobacterium longum infantis je jeden konkrétní poddruh, který byl těmito sacharidy vyživován. Blízce spřízněný poddruh – B. longum longum při příjmu stejných sacharidů téměř neroste. B. lactis, běžná přísada probiotických jogurtů, neroste v tomto případě vůbec. B. bifidum je další pilíř probiotických jogurtů, který roste o něco málo více, avšak není příliš efektivní (nevyužije všechny dostupné sacharidy pro svou výživu). B. infantis oproti tomu pozře sacharid do posledního kousku, a to díky 30 genům, které pro trávení této živiny má k dispozici. Je to vůbec nejvíc genů ze všech bifidobakterií. Ve střevech kojenců je to nejpočetnější druh. B. infantis při trávení OMM vylučují mastné kyseliny s krátkými řetězci (SCFA), které vyživují střevní buňky kojence. Matky tedy živí tohoto mikroba, a ten na oplátku vyživuje jejich dítě. B. infantis také podněcuje střevní buňky k výrobě bílkovin, které vyplňují mezery mezi buňkami a taktéž k výrobě protizánětlivých molekul korigujících imunitní systém. Toto všechno se dokáže dít pouze pokud B. infantis roste z OMM, pokud dostává potravu pouze v podobě laktózy, pak přežije, ale nijak neovlivní buňky dítěte. To samé platí i naopak, pokud dítě má těžit z výhod mateřského mléka, pak v jeho tlustém střevě musí žít b. infantis.
*pozn.: V lidském mléce je až 5x větší počet druhů OMM než v kravském mléce a několiksetkrát větší celkové množství. SCFA, které bakterie při rozkladu vlákniny produkují spouštějí příval protizánětlivých buněk utišujících imunitní systém. Bez vlákniny jsme náchylnější k zánětlivým onemocněním a imunitní systém jede na vyšší obrátky. Pokud do střev neposíláme vlákninu, začnou bakterie požírat cokoliv se jim namane, počínaje sliznicí střeva a poté samotnou stěnu, kde mohou spouštět imunitní buňky k reakci (ty se nacházejí pod touto vrstvou).
Děti živící se mateřským mlékem mají 2 hlavní skupiny bakterií ve střevech – laktobacily a bifidobakterie. Bifidobakterie tvoří enzymy, které zajistí, aby oligosacharidy stačily jako jediný zdroj potravy. Odpadními produkty jsou již zmíněné, životně důležité, mastné kyseliny s krátkými řetězci (SCFA). To jsou konkrétně butyráty, acetáty, propionáty + čtvrtá SCFA – laktáty (kyselina mléčná). Ty skrze vyživování buněk tlustého střeva dítěte hrají klíčovou roli ve vývoji imunitního systému dítěte. Náchylná dětská mikrobiota oligosacharidy potřebuje, jako úklidovou četu – jsou schopny zabránit patogenním kmenům, které by mohly zdecimovat prospěšné kmeny, zabránit v přichycení na střevní stěnu. Ze 130 druhů totiž vždy několik z nich pasuje do jejich přípojných míst, a tím jim přichycení nedovolí.
OLIGOSACHARIDY V MATEŘSKÉM MLÉCE (OMM) – SMRTELNĚ DŮLEŽITÁ SLOŽKA
Patogeny umějí poměrně jednoduše měnit své hostitele a šířit se tak. Proto bylo pro živočichy žijící ve větších uskupeních stěžejní, aby našli způsob, jak se efektivně bránit před nespoutanými infekcemi. Jednou z obranných metod jsou právě OMM (oligosacharidy mateřského mléka). Když patogeny zaútočí na naše střeva, téměř pokaždé se na začátku pokusí přichytit glykanů (molekula cukru) na povrchu našich střevních buněk. OMM jsou však velice podobné těmto střevním glykanům, tudíž fungují jako jakási návnada, která má za úkol odvést pozornost od vlastních buněk dítěte. Dokážou tedy zablokovat i tak závažné invaze, jaké dokáží způsobit např.: Salmonella, Listeria, Vibrio cholerae (původce cholery), Campylobacter jejuni (nejčastější příčina bakteriálního průjmu), Entamoeba histolytica (žravá améba, která stojí za úplavicí a ročně na ni zemře přes 100 tisíc lidí) a dalo by se pokračovat. Je pravděpodobné, že tento způsob ochrany dokáže eliminovat i riziko přenosu viru HIV z matky na dítě! Takto si vědci mimochodem vysvětlují fakt, že ačkoliv dítě několik měsíců denně konzumuje vysoké dávky mateřského mléka od HIV pozitivní matky, tak se i přesto virem nenakazí.
Kdykoliv proti sobě postavili vědci patogen a kultivované buňky s přítomností OMM – vyvázly z tohoto střetu buňky „s čistým štítem“. Toto je hlavní důvod, proč mají kojené děti méně infekcí střev než děti krmené umělou výživou a proč se v mléce vyskytuje přes 200 OMM – Tato pestrost zajišťuje multispektrální ochranu dítěte před patogeny v podobě virů a bakterií.
Jakmile nás matka odstaví, o výživu svých mikrobů se už musíme starat sami. Zčásti ji zajištujeme skladbou potravy, zdrojem pestré záplavy rozvětvených molekul cukru – glykanů – které nahradí ztracené OMM. Ale i my sami si vyrábíme glykany, sliznice v našem střevě je jich plná a poskytuje tak našim střevním mikrobům bohaté pastviny. Pokračujeme-li v konzumaci správných potravin, vyživujeme potenciálně prospěšné bakterie a potlačujeme nebezpečnější druhy. Potřeba krmit mikroby je tak silná, že ji plníme dokonce i když přestaneme jíst. Když živočich onemocní, často přijde o chuť k jídlu, což je smysluplná taktika, která přesouvá energii od sběru plodin k rekonvalescenci. Pro naše střevní mikroby to znamená dočasný hladomor. Nemocné myši se s tímto problémem vyrovnávají vylučováním nouzových přídělů – jednoduchého cukru zvaného fukóza. Střevní mikrobi z něj mohou uždibovat, krmit se a přežít, dokud se hostitel nenavrátí do normálního stavu.
Glykany jsou tak složité, že žádný druh nemá nástroje na to, aby je pozřel všechny. Pokud polkneme nálož glykanů, podpoříme větší množství druhů bakterií. Mezi bakteriemi pak nikdo nevládne s příliš silnou mocí, a tak to má být. Bakterie dokonce spolupracují tak, že některé upravují své metabolické kousky, které poté slouží jako výživa spřáteleným druhům. Pokud by některý z druhů příliš dominoval, pravděpodobně by pozřel i sliznici střeva a vytvořil otvory pro průnik dalších mikrobů. Přijímáme-li pestrou sestavu živin, stabilizujeme obrovská společenství mikrobů.
OMM, které vyživují b. infantis. U předčasně narozených dětí, které jsou díky sterilnímu prostředí ztělesněním dysbiózy mikrobiomu a oportunistické bakterie u nich číhají na vhodnou příležitost k útoku, je obrovské riziko onemocnění NEC – nekrotizující kolitidou. Pokud se těmto dětem podávaly probiotika, došlo k částečnému úspěchu. Ta pravá změna však nastala až při podání prebiotik a probiotik zároveň. Je to logické. Bakterie jsou živé organismy. Chcete, aby se určitý druh ve Vašem střevě usadil a fungoval? Pak mu podejte i potravu, na které, často i výhradně, funguje. Proto těmto dětem byla podávána b. infantis společně s mateřským mlékem (tedy i OMM).
Žádná bakterie však nefunguje izolovaně. Možná byste si mohli myslet, že z výše uvedeného vyplývá, že je to jasné. Vezmu tuto bakterii, pošlu ji do střev ve větším množství a je vystaráno, protože ona je zodpovědná za daný proces. Tak to ale nefunguje a zde platí, že vše je o týmové spolupráci. Každá bakterie, u níž byl prokázán pozitivní efekt na zdraví, potřebovala k výsledku spoustu dalších kooperujících kmenů, se kterými se navzájem živila a pomáhaly si v přežití. Pro sobce tu není místo – nepřežijí.
ZÁVĚR
Toto je z úvodní části vše. Věřím, že Vám téma mikrobiomu přišlo minimálně zajímavé. Případně, pokud se o tuto zásadní oblast lidského zdraví již zajímáte, máte po dnešku o něco rozšířenější obzory.
V druhé části si řekneme více o studii, která objevila velice zajímavý vztah mezi příjmem vlákniny a obezitou. Dále také dojde řeč na to, jak může mikrobiom ovlivňovat inzulinovou senzitivitu a v neposlední řadě si prozradíme několik tipů, jak se k našemu vnitřnímu ekosystému chovat, abychom udržovali jeho maximální zdraví a diverzitu.