Mikrobiota. Vliv střevních bakterií na tělo

• Střevní mikrobiota - charakteristika
• Střevní mikrobiota - složení v různých obdobích života
• Střevní mikroflóra - dopad na tělo

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Střevní mikrobiota jsou všechny mikroorganismy, které žijí v tlustém střevě. Mezi nimi jsou nejznámější bakterie, kterých je u zdravého člověka přes 1000 druhů. Složení a množství mikroflóry úzce souvisí se zdravím, náladou a funkcí mozku. Zjistěte, jak střevní bakterie ovlivňují vaše tělo.

Mikrobiotaje skupina mikroorganismů různých druhů, které žijí v hostitelském organismu a na jeho povrchu.Mikrobiom znamená totéž co mikrobiota . Oba termíny se používají zaměnitelně. Od termínu „mikroflóra“ se však upouští, což naznačuje, že mikroorganismy v těle hostitele jsou rostlinného původu.

Lidská mikroflóra zahrnuje nejen bakterie, ale také viry, archaea a eukaryotické organismy. Nejlépe však byla prostudována rozmanitost a role bakterií. Bakterie žijící v lidském těle byly identifikovány díky sekvenování genů. Tyto objevy umožnily pochopit vztah mezi mikrobiomem a hostitelem.

Střevní mikrobiota - charakteristika

Střevní mikrobiom je jedním z prvků mikrobiomu celého organismu, který má velký význam pro homeostázu lidského těla

Střevní bakterie jsou ty, které se nacházejí v tlustém střevě.Zdravý dospělý člověk obvykle obsahuje více než 1000 druhů bakteriípatřících k relativně malému počtu známých typů bakterií. Převládají anaerobní bakterie typu Bacteroidetes a Firmicutes

Variabilita střevní mikroflóry

Střevní mikroflóra je proměnlivá – není stejná jak u různých lidí, tak u stejné osoby v různých časech. Rozdíly mezi jednotlivci jsou velmi jasné.

Je známo, že celková rozmanitost lidské střevní mikroflóry se v průběhu života mění. Stále se zvyšuje od narození do přibližně 12 let, zůstává relativně stabilní během dospělosti a poté klesá v pozdějších letech.

Jedna studie zjistila, že přibližně 70 % mikroflóry zůstává nezměněno za rok bez antibiotické léčby. Pozorování ukázala, že některé druhy budou pravděpodobně stabilní po desetiletí, ne-li po celý život jedince, jak dokládá identifikace stejného bakteriálního druhu mezi členy rodiny, ale ne mezi jednotlivci.nesouvisející.

Některé bakterie tedy zůstávají u zdravých lidí stejné a některé se během života mění. Vnější faktory také mění mikrobiom v průběhu času. Mezi ně patří mimo jiné:

• infekcí,
• užívaných léků,
• životní styl
• a změny stravy.

LifeLines Deep studie využívající sekvenování bakteriálního genomu na více než 1000 lidech zjistila, že strava je hlavním modulátorem variability střevního mikrobiomu.

Důvody pro snížení rozmanitosti střevní mikroflóry

Střevní mikrobiom je ve srovnání s jinými částmi těla velmi bohatý. Velká rozmanitost střevní mikroflóry je znakem zdravých lidí. Chorobné stavy vedou k jeho ochuzení z hlediska druhové diverzity.

Menší bakteriální diverzita byla pozorována u lidí s:

• zánětlivé onemocnění střev,
• psoriatická artritida,
• diabetes 1. typu,
• atopie,
• celiakie,
• obezita,
• s diabetem 2. typu
• a ztuhlost tepen ve srovnání se zdravými lidmi.

Souvislost mezi sníženou diverzitou a chorobami naznačuje, že druhově bohatý střevní ekosystém je odolnější vůči vlivům prostředí.

Hlavní typy střevních bakterií

Diverzita je považována za dobrý ukazatel „zdravých střev“. Hlavní typy střevních bakterií z hlediska četnosti jsou:

• Firmicutes,
• Bacteroidetes,
• Actinobacteria,
• Proteobakterie,
• Verrucomicrobia
• a Fusobacteria.

Složení střevního mikrobiomu se přirozeně mění s věkem. Záleží hlavně na stravě.

2-3letým i dospělým dominují stejné bakterie, což je způsobeno tím, že děti kolem 3 let již jedí úplně stejné jídlo jako dospělí.

Střevní mikrobiota - složení v různých obdobích života

Životnost	Dominantní střevní bakterie
Okamžik narození	Enterococcus, Staphylococcus
První měsíc života	Bifidobacteriaceae
Šestý měsíc života	Clostridiacea, Ruminococcaceae, Lachnnospraceae
První rok života	Bakteriody, Clostridium, Ruminococcum
Druhý – třetí rok života	Firmicutes, Bacteroidetes
Dospělost	Firmicutes, Bacteroidetes

Střevní mikroflóra - dopad na tělo

Ovlivňuje střevní mikroflórufyziologie těla v mnoha aspektech. Klasicky se jeho role projevuje především při trávení živin, které jsou pro enzymy v trávicím systému nestravitelné. To je však pouze špička ledovce. Změny ve složení mikrobiomu (dysbióza) se vyskytují u mnoha nemocí.

Často však není jasné, zda je příčinou onemocnění změněná mikroflóra, nebo zda onemocnění ovlivňuje složení střevních bakterií. Jaký význam mají pro tělo střevní bakterie?

Mikrobiota a osa střeva-mozek

Často můžete slyšet rčení, že střevo je náš druhý mozek. Je to naprosto oprávněné. V těle probíhá obousměrná signalizace mezi střevní mikroflórou, střevem a mozkem. Probíhá prostřednictvím nervových drah, které zahrnují centrální a střevní nervový systém a oběhový systém.

Signalizace oběhovým systémem zahrnuje:

• osa hypotalamus - hypofýza - nadledvinky,
• regulátory imunitního systému,
• hormony,
• neurotransmitery
• a bakteriální metabolity, jako jsou mastné kyseliny s krátkým řetězcem.

Preklinické studie prokázaly vliv střevní mikroflóry na:

• nociceptivní reflexy (reflexy v reakci na podněty poškozující tkáň),
• příjem potravy,
• emocionální a sociální chování,
• reakce na stres
• a neurochemie mozku

Ve studiích na myších se ukázalo, že mikroflóra je nezbytná pro sociální vývoj myší a podílí se na neurovývojových poruchách, včetně poruch autistického spektra.

U myší bez střevní mikroflóry bylo prokázáno, že mají přehnanou stresovou reakci ve srovnání s kontrolními zvířaty. Tyto myši také vykazují zvýšenou motorickou aktivitu a méně závažné úzkostné chování ve srovnání s kontrolními myšmi.

Naproti tomu podávání probiotika L. rhamnosus (JB-1) myším snížilo hladiny kortikosteronu vylučovaného při stresu a chování souvisejícím s úzkostí.

Tato data silně zdůrazňují důležitost osy mikrobiom-střevo-mozek pro normální neurologický vývoj a funkci.

Proč mikrobiom ovlivňuje mozek?

Střevní mikrobiom produkuje mastné kyseliny s krátkým řetězcem, které ovlivňují integritu hematoencefalické bariéry tím, že zvyšují produkci proteinů s těsným spojením - claudin-5 a okludin.

Pevná spojení jsou spojení mezi dvěma buňkami těla (v tomto případě střevním epitelem), která uzavírají prostor mezi těmito buňkami, čímž jsou buňky k sobě velmi těsnépřipojeno.

Tyto proteiny jsou uspořádány do proužků, které tvoří rozvětvenou síť. Musí se objevit na povrchu obou sousedních buněk, aby se mohly vzájemně propojit.

Existence správně fungujících těsných spojení mezi buňkami střevního epitelu a tím i zvýšená integrita hematoencefalické bariéry omezuje pronikání nežádoucích metabolitů mezi buňkami do extracelulárního prostoru

Při narušení integrity epiteliálních buněk se škodlivé látky z mezibuněčné tekutiny dostávají do krve a následně do mozku. Tento jev nepříznivě ovlivňuje mozkové funkce, kognice a náladu.

Vliv mikrobiomu na psychiku

Výzkum poskytuje důkazy, žestřevní mikroflóra může modulovat stresovou reakci a také přispívat k úzkosti, depresi a kognitivním schopnostem.

Četné placebem kontrolované studie ukazují, že požití probiotických bakterií způsobuje významné změny v mozkové aktivitě, jak bylo hodnoceno pomocí funkční magnetické rezonance, koncentrace, zpracování emocí a pocitů.

Řada experimentů prokázala příznivý vliv užívání probiotik na náladu lidí s psychickými problémy, sklonem ke smutku a špatným myšlenkám, úzkostí a depresí.

Mnoho lidí se závislostí na alkoholu vykazuje změny ve střevní propustnosti a střevním mikrobiomu. Zvýšená střevní propustnost u těchto lidí byla významně spojena s vyšším skóre deprese, úzkosti a bažení po 3 týdnech abstinence.

Střevní mikroflóra a trávení

Střevní mikroflóra je nedílnou součástí trávení a výživy hostitele a může produkovat živiny ze substrátů, které hostitel jinak nestráví.

Střevní bakterie rozkládají vlákninu, některé bílkoviny, sacharidy a polyfenoly. Mikrobi uvolňují mastné kyseliny s krátkým řetězcem z trávicí nestravitelné vlákniny, která je důležitým zdrojem energie pro střevní sliznici a je klíčová pro modulaci imunitní odpovědi a tvorbu nádorů ve střevě.

Střevní mikroflóra a imunita

Interakce mezi mikrobiotou a imunitním systémem hostitele jsou četné a složité. Úlohou imunitního systému je naučit se rozpoznávat komenzální („dobré“) a patogenní (patogenní) bakterie.

Mikrobiota je zase nedílnou součástí výchovy imunitního systému ke správnému fungování.

Mikrobiota ovlivňuje imunitní homeostázu uvnitř i vně střeva. Účastní se mj. v diferenciaci systémových regulačních T buněkimunní. Tyto mechanismy mají velký význam pro patogenezi a léčbu zánětlivých onemocnění.

Role komenzálních bakterií

Komenzální bakterie a probiotika mohou podporovat integritu střevních bariér. Díky tomu mají patogenní bakterie a jejich metabolity mnohem menší šanci proniknout do oběhového systému.

Komenzální bakterie přispívají k posílení imunity na úrovni střeva především tím, že zabraňují invazi patogenních bakterií a podporují rozvoj imunitního systému hostitele

Dobré střevní bakterie brání kolonizaci patogenních bakterií tím, že s nimi soutěží o živiny a místa uchycení na povrchu sliznice tlustého střeva.

Komenzální bakterie také zabraňují invazi patogenních bakterií tím, že snižují střevní pH produkcí laktátu a mastných kyselin s krátkým řetězcem (SCFA). Dalším způsobem je produkce metabolitů, které inhibují růst nebo zabíjejí potenciálně patogenní bakterie.

Ačkoli mechanismy, kterými mikrobiom interaguje s imunitním systémem, nejsou důkladně prozkoumány, je s jistotou známo, že zdravý mikrobiom pozitivně ovlivňuje imunitu jako biologická bariéra i formováním získané imunity.

Střevní mikrobiota a obezita

Střevní mikroflóra může hrát roli v rozvoji obezity. Většina studií u lidí s nadváhou a obezitou ukazuje dysbiózu, která se vyznačuje menší diverzitou v mikrobiomu. Příkladem může být provedený výzkum:

• Myši s neobydleným trávicím traktem, kterým jsou transplantovány fekální mikroby od obézních lidí, přibírají na váze více než myši, které přijímají mikroby od zdravých lidí.
• Velká studie na dvojčatech ve Spojeném království zjistila, že určitý typ Christensenelly byl u lidí s nadváhou vzácný a že když byl podáván myším bez jejich vlastní mikroflóry, bránil přibírání na váze. Přítomnost Christensenelly v gastrointestinálním traktu, stejně jako Akkermansia, byla spojena s nižší akumulací tuku ve vnitřních orgánech břišní dutiny.

Většina důkazů podporujících tezi o roli mikrobioty v obezitě pochází ze studií na myších. Bylo však také pozorováno, že přírůstek hmotnosti u lidí za 10 let je spojen s nízkou diverzitou mikroflóry a tento vztah se zhoršuje nízkou spotřebou vlákniny.

Dysbióza střevní mikroflóry pravděpodobně podporuje obezitu způsobenou dietou a metabolické komplikace prostřednictvím různých mechanismů, včetně:

• dysregulace imunity,
• změněna regulace energie,
• změněná regulace střevních hormonů
• a prozánětlivé mechanismy způsobené lipopolysacharidovými endotoxiny, které procházejí střevní bariérou a vstupují do portálního oběhu

Zvýšení oxidace mastných kyselin a výdej energie, stejně jako snížení syntézy mastných kyselin snižuje sklon k obezitě

Akkermansia muciniphila, Bacteroides acidifaciens, Lactobacillus gasseri a mastné kyseliny s krátkým řetězcem zvyšují oxidaci mastných kyselin v tukové tkáni.

Další mechanismy mikrobiomu upřednostňující kontrolu hmotnosti jsou:

• diferenciace adipocytů,
• zvýšení svalové termogeneze,
• posílení exprese genů souvisejících s oxidací mastných kyselin,
• umlčení exprese genů odpovědných za syntézu tuku v těle.

Literatura shrnuje, že nerovnováha ve střevní mikrobiotě a nedostatek určitých typů bakterií podporují větší přírůstek hmotnosti při stejné dietě.

Střevní mikroflóra a kolorektální rakovina

Výzkum ukázal, že střevní mikroflóra může ovlivnit riziko a progresi kolorektálního karcinomu modulací mechanismů, jako je zánět a poškození DNA, a produkcí metabolitů podílejících se na progresi nebo potlačení nádoru.

U pacientů s kolorektálním karcinomem byla pozorována dysbióza střevní mikroflóry se snížením počtu druhů komenzálních bakterií (bakterie produkující butyrát) a obohacením populací škodlivých bakterií (prozánětlivé oportunní patogeny).

Kolorektální karcinom je charakterizován změněnou produkcí bakteriálních metabolitů přímo zapojených do metabolismu rakovinných buněk, včetně mastných kyselin s krátkým řetězcem a polyaminů. Nové důkazy naznačují, že strava má významný vliv na riziko rozvoje této rakoviny.

Konzumace potravin s vysokým obsahem vlákniny a doplňků stravy s polynenasycenými mastnými kyselinami, polyfenoly a probiotiky, o nichž je známo, že regulují střevní mikroflóru, nemusí být pouze potenciálním mechanismem pro snížení rizika kolorektálního karcinomu.

Může také zvýšit odpověď na léčbu rakoviny, pokud se používá jako doplněk ke konvenční léčbě kolorektálního karcinomu.

Střevní mikroflóra a střevní onemocnění

Střevní dysbióza a snížená diverzita mikrobiomu se pravidelně vyskytují u lidí se zánětlivým onemocněním střev.Vyčerpání mikroflóry u některých bakterií a ztráta jejich ochranných funkcí může mít významný dopad na průběh onemocnění.

Mnoho bakteriálních ochranných funkcí spojených s IBD je způsobeno jejich schopností fermentovat vlákninu a produkovat mastné kyseliny s krátkým řetězcem.

Střevní zánět snižuje počet druhů komenzálních bakterií a vytváří podmínky pro růst patogenních bakterií. Ty jsou zase schopny zvýšit množení a zhoršit stav nemocných.

Patogenní bakterie, které potenciálně hrají největší roli v IBD, jsou:

• Escherichia a Shigella,
• stejně jako druhy Fusobacterium.

U pacientů jsou pozorovány velké změny v mikrobiomu, jak z hlediska počtu druhů, tak i jejich vzájemného poměru.

Střevní mikrobiota a oběhový systém

Mikrobiom může mít pozitivní i negativní účinky na kardiovaskulární zdraví. Příznivý účinek souvisí s regulací lipidového profilu – zvýšením hladiny „hodného“ HDL cholesterolu a snížením hladiny triglyceridů v krvi. Je známo, že užívání probiotik, zejména laktobacilů, pomáhá snižovat hladinu cholesterolu.

Na druhou stranu bakteriální dysbióza a nadbytek patogenních bakterií vede k produkci trimethylamin N-oxidu (TMAO), který podporuje tvorbu aterosklerotického plátu v cévách a může vést k infarktu a mrtvici.

TMAO vzniká metabolismem cholinu a L-karnitinu, které jsou typickými složkami stravy obsahující živočišné bílkoviny a plní v těle důležité funkce. Není přesně známo, jaké složky mikrobiomu jsou zodpovědné za zvýšenou produkci TMAO a zvýšené riziko srdečních onemocnění.

Některé zdroje předpokládají, že by to mohlo být:

• Cytomegalovirus,
• Helicobacter,
• Chlamydie
• a C. pneumoniae.

Studie ukázaly, že u lidí s výrazně vyšším podílem bakterií Prevotella v mikrobiomu došlo k problému se zvýšenými hladinami TMAO. Současně byla koncentrace tohoto oxidu normální u lidí s vysokým procentem Bacteroides.

Střevní mikroflóra a diabetes

Vědecký výzkum potvrzuje roli střevního mikrobiomu při metabolických onemocněních, včetně diabetu 2. typu.

Ze studií na zvířatech je jasné, že mikrobiom se podílí na metabolismu glukózy. Na základě 42 pozorovacích studií na lidech byly navrženy bakterie, jejichž přítomnost v mikrobiomu podporuje výskyt diabetu 2. typu.

Jedná se o bakterie následujících typů:

• Ruminococcus,
• Fusobacterium
• a Blautia.

Typy bakterií, které snižují pravděpodobnost cukrovky 2. typu, jsou:

• Bifidobacterium,
• Bacteroides,
• Faecalibacterium,
• Akkermansia
• a Roseburia.

Lactobacillus patří také k bakteriím prospěšným při cukrovce, ale výsledky výzkumů ohledně nich nejsou tak jednoznačné.

Diabetes 2. typu je spojen se zvýšenými hladinami zánětlivých cytokinů, chemokinů a zánětlivých proteinů. Zatímco některé střevní mikroby a jejich metabolity podporují zánět nízkého stupně, jiné stimulují protizánětlivé cytokiny a chemokiny.

Bakterie spojené s nižším rizikem diabetu 2. typu mohou přispívat ke zvýšené expresi protizánětlivých cytokinů, které chrání před inzulínovou rezistencí a obnovují inzulínovou senzitivitu.

Dalšími rysy spojenými s diabetem 2. typu jsou zánět nízkého stupně a zvýšená propustnost střev. Bylo prokázáno, že uvedené střevní bakterie snižují produkci prozánětlivých sloučenin a posilují těsné spojení mezi buňkami střevního epitelu. Tímto způsobem snižují riziko rozvoje diabetu 2. typu.

Střevní mikroflóra je spojena s diabetem 2. typu prostřednictvím svých účinků na glukózovou homeostázu a inzulínovou rezistenci v hlavních metabolických orgánech, jako jsou:

• játra,
• svaly
• a tuk.

Microbiota a její produkty mohou modulovat střevní hormony a enzymy a snižovat inzulínovou rezistenci a zlepšovat glukózovou toleranci.

Střevní bakterie považované za prospěšné v prevenci diabetu 2. typu mohou mimo jiné:

• zvýšení syntézy glykogenu a snížení exprese genů souvisejících s glukoneogenezí v játrech,
• zlepšit translokaci glukózového transportéru-4 (GLUT4) a inzulínem stimulované vychytávání glukózy,
• zvyšují expresi GLUT-4 ve svalech, což může mít antidiabetické účinky,
• snižují expresi jaterní flavinmonooxygenázy 3 (Fmo3), klíčového enzymu v metabolismu xenobiotik, jehož snížená sekrece brání rozvoji hyperglykémie a hyperlipidémie u myší rezistentních na inzulín,
• reguluje expresi genů spojených s hyperglykémií,
• zvyšují hladinu adiponektinu v tuku a tím zlepšují citlivost na inzulín.

• Mikrobiom – co to je a jaké jsou jeho funkce?
• Jak pečovat o mikrobiom během antibiotické terapie?
• Mikrobiota a imunita
• Dysbakterióza -příčiny, příznaky, léčba

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!