Nesčetné bakterie, které žijí v našem těle, se podílejí nejen na trávení potravy, ale mnohem více. Nový výzkum naznačuje, že bakterie v našem střevě mají dokonce přímý dialog s mozkem.
Běžného člověka vnímáme jako nezávislý organismus. Často však zapomínáme, že nejsme sami v našem těle. Člověk je celý ekosystém miliard mikroorganismů - ve skutečnosti jsou tyto mikroorganismy ještě početnější než buňky v našem těle.
Z těchto mikroorganismů jsme nejvíce obeznámeni s bakteriemi, které byly až před několika lety vnímány hlavně jako náhodní cestující, kteří neměli hmatatelný účinek na člověka. V posledních letech se však ukázalo, že vztah mezi člověkem a mnoha bakteriemi lze spíše charakterizovat jako vzájemně prospěšný.
Někteří vědci šli dále a navrhovali, aby lidé a jejich bakteriální populace mohli být považováni za jeden velký organismus. Dalším orgánem je to, co lze považovat za celou sbírku bakterií.
Ve skutečnosti bylo v posledních letech zjištěno, že bakterie, které žijí na lidech a v lidech, hrají velkou roli v našem vývoji a zdraví. Kromě toho začneme chápat, že tyto mikroorganismy mohou ovlivnit systémy, které jsme dříve považovali výhradně za naše vlastní.
Mikroflóra žaludku
Správná kombinace mikroorganismů je velmi důležitá pro mnoho procesů v lidském těle. Mikrobiom nazýváme populaci bakterií u daného jedince.
Propagační video:
Tato definice zahrnuje bakterie jak na kůži, tak uvnitř těla, ale největší pozornost je věnována mnoha bakteriím, které žijí v gastrointestinálním traktu.
Zde dochází k naprosté většině interakcí mezi bakteriemi a lidmi. V tomto článku se termín „mikrobiom“vztahuje výhradně na gastrointestinální trakt.
Mnoho bakterií, které žijí v zažívacím systému, se podílí na trávení potravin, které jíme, produkují důležité vitamíny a také nás chrání před bakteriemi nebo viry způsobujícími onemocnění, které se dostávají do našeho těla.
Ovlivňují funkci mozku?
Bakterie, které obývají naše střeva, nemohou proniknout ven, pokud nejsou poškozeny, takže za normálních okolností nepřijdou do přímého kontaktu se zbytkem těla.
A to je důležité, protože jinak by tyto bakterie vyvolaly zánět. Bakterie a odpad, který během svého života uvolňují, jsou však v mnoha ohledech spojeny s orgány v těle.
Již dlouho je známo, že signály pro výměnu mozku a střev, ale objevu spojení mezi mikrobiomem a mozkem je věnována velká pozornost. Snad proto, že zprávy, že drobné jednobuněčné organismy mohou mít dopad na naše složité mozky, bolí naši sebevědomí - považujeme se za dominantní druh.
Pokud bakterie ovlivňují fungování našich mozků, kdo je vlastně u kormidla?
Mastné kyseliny s krátkým řetězcem mluví do mozku
Bakterie komunikují s mozkem prostřednictvím chemických reakcí a elektrických signálů. Elektrická komunikace probíhá prostřednictvím nervového systému, který spojuje střeva a mozek. Nervový systém může být přímo nebo nepřímo ovlivněn látkami vylučovanými bakteriemi během jejich vitální činnosti.
Tyto odpadní produkty bakterií se také mohou dostat do mozku skrz krevní oběh a proniknout střevní stěnou. Konkrétně se mastné kyseliny s krátkým řetězcem aktivně podílejí na komunikaci s mozkem.
Kromě toho mastné kyseliny s krátkým řetězcem mohou také interferovat s produkcí hormonů ve střevě, a tak nepřímo ovlivňovat místa v mozku, která jsou těmito hormony ovlivněna.
Nevšimneme si jich - z větší části
Imunitní systém se také aktivně podílí na komunikaci mezi mozkem a mikrobiomem.
Imunitní buňky jsou přítomny na vnější stěně střeva a mohou v něm vyvolat růst, přičemž zaznamenávají změny ve střevním prostředí, například nerovnováhu s bakteriální populací. Jakmile je nerovnováha napravena, imunitní buňky začnou vysílat signály, které putují krevním oběhem do mozku.
Za normálních okolností nepřetržitá komunikace mezi bakteriemi a mozkem nepoškozuje lidské zdraví a vývoj, a proto většinou žijeme, aniž bychom něco věděli o naší bakteriální flóře.
Existují však situace, kdy se bakteriální prostředí stane nevyváženým, což může vést k abnormálnímu stavu, který nás náhle nutí věnovat pozornost mnoha mikroorganismům žijícím v našem těle.
Nerovnováha mikroflóry
Bakterie, které tvoří mikrobiom, neustále soutěží o prostor v střevním ekosystému. V prvních letech života člověka se vytváří rovnováha mezi bakteriemi různých druhů, po kterých již nedochází k vážným výkyvům v relativním počtu bakterií různých druhů.
Poměr bakterií v mikrobiomu se liší od člověka k člověku, takže neexistuje žádné specifické složení mikrobiomu, které by bylo možné nazvat „správným“pro každého. Tato individuální rovnováha v průběhu života je však ovlivňována různými faktory, které ji mohou podkopávat.
Strava velmi ovlivňuje, které typy bakterií dominují ve střevech, a velké změny ve stravě mohou změnit bakteriální složení mikrobiomu. Je tomu tak proto, že určitá strava může upřednostňovat jeden nebo více typů bakterií, které se začínají množit.
Podobně může na mikrobiom působit infekce žaludku, dočasná přítomnost cizích mikroorganismů, které vytlačují jednu nebo více běžných bakterií, což způsobuje nerovnováhu.
Kupodivu, léčba takových infekcí antibiotiky může také negativně ovlivnit existující mikroflóru, protože určitý typ antibiotika ničí jeden nebo více typů bakterií, čímž vytváří prostor pro ostatní.
Starší lidé jsou zranitelnější než mladí
Mnoho studií naznačuje, že věk člověka ovlivňuje mikrobiom. Ukázalo se, že u starších lidí je jeho složení méně stabilní a rozmanité než u mladších lidí. Díky tomu jsou starší lidé náchylnější k infekcím.
Nerovnováha v mikrobiomu vede k řadě změn, které mohou ovlivnit naše tělo. Počet různých odpadních produktů bakterií se může zvyšovat a snižovat, reakce imunitního systému se může měnit a další signály půjdou do nervového systému.
Několik výzkumných zjištění naznačuje, že tyto změny mohou ovlivnit normální mozkové procesy a vést k celé řadě psychologických a neurologických problémů.
Bakterie pro dobro a poškození
Účinek bakteriální nerovnováhy je potenciálně velmi široký předmět, ale je obtížné jej studovat, protože mikrobiom je dynamický a neustále ovlivňovaný jinými tělesnými systémy. Proto jsou prováděny pokusy oddělit různé efekty od sebe navzájem.
Bakterie pod mikroskopem.
Mikrobiom obecně a jeho úloha zejména při vývoji mozku byly studovány na sterilních zvířatech bez mikrobiomu.
Například myši bez mikrobiomu mají nedostatečně rozvinutou hematoencefalickou bariéru, odlišnou strukturu mozku, a proto vykazují odlišné chování, které silněji reagují na stresové stimuly ve srovnání s myšmi s normální bakteriální populací.
Pokud sterilní myši na začátku života dostanou mikrobiom od normálních myší, jsou tyto rozdíly zcela vyrovnány. Pokud se to však stane později, pak se nic nezmění.
Zdá se tedy, že mikrobiom může ovlivnit vývoj mozku pouze v určitém období života organismu.
Tyto objevy vyvolaly zájem o potenciální spojení mezi mikrobiotickými nerovnováhami a syndromy spojenými s nedostatečným vývojem různých mozkových funkcí, jako je autismus.
Bakterie se mění v důsledku deprese
S mikrobiomem byly spojeny také neurologické syndromy, které přicházejí s věkem, jako je demence a Parkinsonova nemoc, protože jsme si všimli, že bakteriální flóra se v průběhu let snižuje a méně různorodá souběžně se zhoršováním neurologických funkcí.
Po objevení velmi intenzivních stresových reakcí u sterilních myší se ukázalo, že mikrobiom může ovlivnit vývoj psychologických syndromů, jako je stres nebo deprese.
Vědci nejprve zkoumali mikrobiomy u depresivních pacientů, aby určili, zda se jejich bakteriální složení liší od složení zdravých lidí.
Tyto studie ukázaly, že pacienti s depresí mají obecně méně bifidobakterií a laktobacilů.
Umělým zvyšováním počtu bakterií tohoto typu a měřením důsledků takových akcí, například počtu určitých neurotransmiterů v mozku, můžete zjistit, zda existuje nějaké spojení.
S pomocí myší bylo tedy zjištěno, že výživové doplňky s laktobacily, které se často vyskytují v jogurtech, mohou pomoci snížit úzkost a zmírnit příznaky deprese ovlivněním signálů odesílaných do mozku nervovou soustavou.
Jiné typy bakterií, jako jsou bifidobakterie, zvyšují množství hormonu serotoninu v krvi a snižují účinky stresu vyhlazením aktivity imunitního systému, který ovlivňuje mozek krví.
Většina stávající vědecké práce o mikrobiomu a neurologickém a psychologickém onemocnění je však založena na korelacích a bude třeba provést další výzkum, než budeme v tomto ohledu jednoznačně poukazovat na mikrobiom.
Kromě pochopení toho, jak různé typy bakterií ovlivňují tělo, je také důležité pochopit, jak různé typy bakterií vzájemně reagují a jak jejich interakce ovlivňuje neurologické příznaky, protože bakterie v mikrobiomu neexistují izolovaně od sebe.
Mikrobiotická manipulace
Pokud chápeme, jak mikrobiom ovlivňuje naše zdraví, lze tyto znalosti potenciálně využít k léčbě nemocí změnou bakteriální rovnováhy. Toho lze dosáhnout konzumací pre- nebo probiotických potravin nebo léků.
- Prebiotika jsou často komplexní uhlohydráty, které jsou obzvláště prospěšné pro jeden nebo více typů bakterií, a jejich užitím může pomoci jejich růstu.
- Probiotika jsou živé bakterie, takže například konzumace probiotického jogurtu může okamžitě zvýšit počet bakterií jakéhokoli typu. Některé typy bakterií lze také snížit antibiotickou léčbou.
Dalším radikálnějším způsobem ovlivňování mikrobiomu je darování malých dávek fekálií od zdravého dárce. Účelem je obnovit vyváženou populaci bakterií, protože výkaly obsahují velké množství prospěšných bakterií.
Léčba tohoto druhu se dosud používala hlavně u infekcí bakterií Clostridium difficile, u nichž osoba trpí těžkým průjmem a zánětem střev. Může však být také účinný u infekcí, které ovlivňují jiné části těla.
Nové pole pro výzkum, malé porozumění
Přestože se počet vědeckých článků věnovaných mikrobiomu v posledních 15 letech ohromně rozrostl, stále je třeba udělat mnoho, aby se mikrobiom pochopil a začal inteligentně ovlivňovat léčebné účely.
Interferencí se životem mikrobiomu, například prostřednictvím transplantace stolice, je možné posunout rovnováhu neočekávaným směrem, a tím vyvolat reakci z jiných částí těla, které by neměly být vůbec ovlivněny.
Pozitivní nebo negativní účinek bude pravděpodobně záviset jak na bakteriálním složení mikrobiomů dárce a příjemce, tak na anamnéze.
Navíc v mnoha případech může být obtížné určit, zda atypická populace bakterií je samotná nemoc nebo její následek, nebo dokonce obojí. Z tohoto důvodu je obtížné předvídat, jaký účinek bude mít potenciální mikrobiotická interference.
Většina základních znalostí pochází z pokusů na zvířatech, a proto nelze s jistotou říci, že výsledky budou u lidí stejné.
Dosud je určování stavu lidského mikrobiomu do značné míry závislé na fekálních analýzách. Způsob, jakým jsou vzorky uchovávány, a množství informací z nich získaných, má velký význam pro to, jak kompletní můžeme nakreslit obrázek ekosystému střev.
Kromě bakterií obsahují střeva řadu hub a virů, které se podílejí také na komunikaci s imunitním systémem a dalšími částmi těla.
Dosud máme poněkud špatné pochopení toho, kolik různých mikroorganismů interaguje, a víme jen málo o tom, jak důležité jsou jejich jednotlivé druhy pro lidské zdraví.
Myšlenka, že můžete řešit neurologické problémy z úplně nového úhlu pohledu, je však velmi zajímavá a sledování vývoje v této oblasti je velmi vzrušující.
Výzvy při studiu mikrobiomu
Získání reprezentativních vzorků lidského mikrobiomu je obtížné. Většina bakterií se nachází v tlustém střevě, což znamená, že odběr vzorků vyžaduje invazivní postup.
Je nereálné aplikovat invazivní metody na počet experimentálních lidí, což vyžaduje seriózní výzkum. Většina výzkumu se proto spoléhá na analýzu stolice.
Studie využívající invazivní metody však ukázaly, že bakteriální flóra není ve střevě jednotná.
Použití fekálních analýz ke studiu mikrobiomu je tedy docela možné, protože poskytuje nereprezentativní výsledky, protože mikroflóra výkalů bude v první řadě podobná mikroflóře dolního střeva.
Kathrine Nielsen