Co to jest mikrobiota jelitowa i jakie ma znaczenia dla naszego zdrowia?

Dr Natalia Drabińska to utalentowana i wybitna naukowiec, specjalizująca się w dziedzinie żywienia i biotechnologii. Uzyskała stopień doktora na IRZiBŻ PAN w Olsztynie, gdzie jej interdyscyplinarna praca doktorska dotyczyła zastosowania preparatu fruktooligosacharydów i inuliny jako składnika diety bezglutenowej dzieci z chorobą trzewną.

Obecnie pracuje jako adiunkt na Uniwersytecie Przyrodniczym w Poznaniu oraz w IRZiBŻ PAN, gdzie angażuje się w wiele projektów badawczych związanych z metabolizmem, stanem zapalnym oraz dietami ketogenicznymi. Jest także członkiem kilku towarzystw naukowych, w tym Polskiego Towarzystwa Metabolomicznego oraz European Federation of Food Science and Technology.

Dr Natalia Drabińska to osoba, która z pasją i zaangażowaniem podchodzi do swojej pracy badawczej, a jej wyniki pomagają lepiej zrozumieć wpływ żywienia na organizm ludzki.

Mikrobiota jelitowa

Mikrobiota jelitowa to zbiór mikroorganizmów: bakterii, grzybów, drożdży, wirusów, pierwotniaków, które zasiedlają nasze jelita. Mikrobiota może znajdować się nie tylko w jelitach, ale możemy wyróżnić także mikrobiotę skóry, pochwy czy układu oddechowego. Do tej pory często zamiennie używano słowa mikroflora jelitowa, jednak słowo to zostało uznane za archaiczne i niepoprawne. „Flora” sugeruje przynależność do królestwa roślin, do których kiedyś kwalifikowano bakterie. Dziś już wiemy, że bakterie bardzo różnią się od roślin i dlatego współczesna systematyka umiejscawia bakterie w oddzielnym królestwie. Mikrobioty nie należy także mylić z pojęciem „mikrobiom”. Mikrobiom przewodu pokarmowego jest pojęciem znacznie szerszym i obejmującym nie tylko mikrobiotę, ale także cząsteczki wytwarzane przez mikrobiotę, jak metabolity, białka, lipidy oraz mobilne elementy genetyczne takie jak fagi i wirusy [1].

Poszczególne odcinki przewodu pokarmowego charakteryzują się innym składem i ilością mikroorganizmów. Pierwszy odcinek w przewodzie pokarmowym, jama ustna, zasiedlana jest przez ogromną ilość bakterii szacowaną na 108 jtk (jednostek tworzących kolonię – jednostka stosowana w mikrobiologii, określająca liczbę bakterii w badanym materiale przy zastosowaniu metody posiewowej). W dalszych odcinkach, rozwój mikroorganizmów jest utrudniony przez szybki transport treści pokarmowej (w przełyku) lub niekorzystne warunki i niskie pH (w żołądku), więc w tych odcinkach możemy znaleźć tylko około 101-103 jtk. W jelitach, ilość bakterii zwiększa się stopniowo od 105 jtk w jelicie czczym do 1012 jtk w jelicie grubym [2]. To właśnie jelito grube jest głównym siedliskiem mikrobioty jelitowej, oraz generalnie mikrobioty w organizmie. Mimo że kiedyś podawano że całkowita masa bakterii w organizmie to ok. 2 kg, najnowsze opracowania szacują że masa mikroorganizmów jelitowych to ok. 200 g u osoby o masie ciała 70 kg [3]. Bakterie bytujące w jelicie grubym należą do sześciu typów: Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria, Actinobacteria, Fusobacteria i Verrucomicrobia, spośród których Firmucutes i Bacteroidetes są najbardziej liczne. Większość z tych bakterii to bakterie niehodowlane stosując tradycyjne metody mikrobiologiczne, a do oceny całej mikrobioty potrzebne są bardzo zaawansowane techniki jak sekwencjonowanie nowej generacji. W obrębie mikrobioty jelitowej możemy wyróżnić mykobiotę, czyli część mikrobioty dotycząca grzybów. Spośród najlepiej przebadanych grzybów są te należące do Candida, Saccharomyces, Malassezia i Cladosporium. 

Pamiętajmy jednak, że dokładny skład jest kwestią osobniczą i uzależniony jest od stanu zdrowia oraz nawyków żywieniowych, dlatego porównywanie profili mikrobioty pomiędzy osobnikami jest bardzo trudne.

Musimy pamiętać że w obrębie naszego jelita znajdują się miliony mikroorganizmów zarówno tych korzystnych jak i patogennych, które konkurują ze sobą o składniki odżywcze oraz o miejsce bytowe. Wszelkie modyfikacje diety, stosowane leki lub przebyte choroby mogą zaburzać równowagę mikrobioty jelitowej co może mieć negatywny wpływ na pracę naszego organizmu.

Rola mikrobioty w organizmie?

Głównymi zadaniami mikrobioty jelitowej są:

• Metabolizm substancji nierozkładalnych i trudno rozkładalnych pochodzących z pokarmu
• Wspomaganie wchłaniania składników mineralnych
• Wsparcie regulacji perystaltyki jelitowej
• Produkcja krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, w tym kwasu masłowego, octowego, propionowego i walerianowego
• Ochrona przed patogenami
• Inaktywacja toksyn zewnętrznych oraz produkowanych podczas metabolizmu
• Pobudzanie odpowiedzi immunologicznej
• Synteza (produkcja) witamin, w tym witaminy K, B1, B6, B12, kwasu foliowego
• Utrzymywanie prawidłowego funkcjonowania bariery jelitowej

Wraz z nowymi doniesieniami naukowymi, wiemy coraz więcej na temat znaczenia mikrobioty na kondycję zdrowotną organizmu człowieka. Nie bez przyczyny mówi się o osi jelitowo-mózgowej, w której sygnały biochemiczne, w tym przypadku neurotransmitery wytwarzane przez mikrobiotę jelitową modyfikują działanie ośrodkowego układu nerwowego. Bardzo często słyszymy także, że odporność pochodzi z jelit. Szacuje się, że tworzenie ok. 70 % wszystkich komórek odpornościowych jest powiązane z układem pokarmowym. Obecnie, zainteresowanie mikrobiotą jelitową wkrada się do różnych dziedzin medycyny, nie tylko gastroenterologii, ale także endokrynologii, dermatologii, psychiatrii, a nawet chirurgii.

Dysbioza – co to?

Dysbioza jelitowa to stan, w którym dochodzi do zaburzenia mikrobioty jelitowej. Zmiany mogą mieć charakter jakościowy i ilościowy. Spowodowane jest to przez zachwianie równowagi mikroorganizmów. 

Do czynników przyczyniających się do dysbiozy należą:

• Przyjmowane leki, w tym antybiotyki, inhibitory pompy protonowej i niesteroidowe leki przeciwzapalne
• Nieprawidłowa dieta
• Przewlekły stres
• Stany zapalne jelit
• Nadużywanie alkoholu
• Niedobory żelaza i witaminy D
• Wiek
• Choroby towarzyszące
• Predyspozycje genetyczne
• Rodzaj porodu i karmienie piersią

Do objawów dysbiozy jelitowej należą typowe symptomy ze strony układu pokarmowego, np. bóle brzucha, wzdęcia, zaparcia, biegunki, gazy. Jednakże biorąc pod uwagę wszechstronne znaczenie mikrobioty, długotrwale utrzymująca się dysbioza może objawiać się przez takie symptomy jak:

• Spadek odporności i podatność na infekcje wirusowe
• Obniżenie nastroju i stany depresyjne
• Przewlekłe zmęczenie
• Zwiększone ryzyko rozwoju chorób autoimmunologicznych

Co ważne, dysbioza jelitowa wskazywana jest jako potencjalny czynnik w patogenezie nadciśnienia, chorób układu krążenia, cukrzycy typu II, otyłości oraz chorób autoimmunologicznych, takich jak choroba trzewna (celiakia), reumatoidalne zapalenie stawów, czy cukrzyca typu I. Dysbiozę obserwuje się także w innych jednostkach chorobowych, w tym u osób mających choroby zapalne jelit, depresję, atopowe zapalenienie skóry, chorobę Alzheimera czy autyzm.

Najbardziej skutecznym sposobem określenia stanu mikroorganizmów jelitowych jest badanie ilościowe bakterii jelitowych. Obecnie na rynku dostępne są testy genomu bakterii opierające się na sekwencjonowaniu nowej generacji, w których bardzo często uwzględniona jest analiza metaboliczna pozwalająca lepiej zrozumieć, których bakterii nam brakuje i jakie szlaki metaboliczne mogą być osłabione.

Jak radzić sobie z dysbiozą?

Aby wyleczyć się z dysbiozy powinniśmy przede wszystkim wyeliminować czynniki, które do tego stanu doprowadziły. I tak jak nie jesteśmy w stanie zmienić faktu przebytej choroby, to w prosty sposób możemy poprawić jakość snu, zmniejszyć stres czy poprawić naszą dietę. Należy wyeliminować alkohol oraz produkty wysokoprzetworzone. Mikroorganizmy jelitowe lubią dietę bogatą w błonnik, produkty prebiotyczne (inulina, FOS), fermentowane oraz przeciwutleniające zawierające np. polifenole (kurkumina, resweratrol), które znajdują się w warzywach i owocach. W ostatnich latach, jako prebiotyki klasyfikujemy również związki fenolowe, nienasycone kwasy tłuszczowe i inne związki biologicznie aktywne, przez ich korzystny wpływ na bakterie jelitowe [4].

Warto także, aby nasz styl życia uwzględniał aktywność fizyczną, która pobudza perystaltykę jelit oraz procesy przemiany materii, co również wspomoże funkcjonowanie i poprawi stan mikrobioty jelitowej.

Można też wprowadzić probiotykoterapię, ale wybór szczepu oraz jego dawkowanie powinno być zawsze konsultowane z lekarzem.

A co jeśli bakterii jest za dużo?

W większości przypadków dysbioza kojarzona jest ze stanem w którym mamy za mało bakterii probiotycznych w jelicie grubym lub proporcja poszczególnych grup bakterii jest zaburzona.  W ostatnich latach, coraz częściej obserwuje się nowy typ dysbiozy charakteryzujący się przerostem bakterii jelitowych. Zespół rozrostu bakteryjnego jelita cienkiego, SIBO (Small Intestinal Bacterial Overgrowth) jest to stan, w którym dochodzi do nieprawidłowego przerostu bakterii typowych dla okrężnicy w jelicie cienkim, co objawia się bólami brzucha, wzdęciami, uczuciem pełności, nadmiernym gromadzeniem gazów czy spowolnieniem perystaltyki jelitowej. W przeciwieństwie do innych typów dysbiozy, SIBO najczęściej leczy się antybiotykami żeby ograniczyć ilość bakterii w jelitach. Ważne też jest wprowadzenie diety, która nie będzie stymulowała rozwoju bakterii. Najczęściej stosowana jest dieta low-FODMAP, czyli zawierająca małe ilości fermentujących oligo- , di- i monosacharydów oraz polioli (Fermentable Oligosaccharides, Disaccharides, Monosaccharides and Polyols). Często też proponuje się przejście na dietę ketogeniczną z eliminacją FODMAP.

Dieta ketogeniczna i mikrobiota jelitowa 

Mimo wielu badań prowadzonych nad mikrobiotą i wpływem różnych czynników na jej funkcjonowanie, jest niewiele badań naukowych określających definitywnie bezpośredni wpływ diety ketogenicznej na mikrobiotę jelitową. W związku z tym, że dieta ketogeniczna wywodzi się z neurologii, największa ilość badań przeprowadzona jest z udziałem pacjentów z chorobami neurodegeneracyjnymi oraz na modelach zwierzęcych.

Zaobserwowano, że w badaniach modelowych na myszach leczonych etomoksirem oraz myszach z otyłością, występuje wzorzec wzbogacenia różnorodności bakterii jelitowych. Kiedy jednak myszom tym przypisano dietę o wysokiej zawartości tłuszczu (60%), wykazywały spadek różnorodności. Dlatego uważa się, że dieta ketogeniczna może zmniejszyć różnorodność mikrobioty jelitowej, co może osłabić postęp chorób neurodegeneracyjnych lub otyłości [5]. 

W innym badaniu na zdrowych myszach, dieta ketogeniczna wpłynęła pozytywnie na zwiększenie ilości bakterii uznawanych za pozytywne (Akkermansia muciniphila and Lactobacillus) [6]. 

Z drugiej strony, inne badania wykazały że dieta ketogeniczna przyczynia się do dysbiozy jelitowej u myszy z chorobą Alzheimera [7]. 

W badaniach klinicznych, dieta ketogeniczna przyczyniła się do wzrostu liczby Enterobacteriaceae w porównaniu z wartością wyjściową wśród osób z łagodnym upośledzeniem funkcji poznawczych. Podobnie, zmniejszenie ilości bakterii z rodziny Bifidobacteriacea również sugerowało niekorzystny wpływ diety ketogenicznej [8]. Ponadto w populacji osób ze stwardnieniem rozsianym zaobserwowano spadek poziomu Akkermansia po sześciu miesiącach stosowania diety ketogenicznej [9], w przeciwieństwie do pozytywnego wzrostu obserwowanego w przypadku tej bakterii u pacjentów z poprzedniego badania [9].

W badaniu przeprowadzonym z udziałem dzieci z epilepsją zbadano związek między mikrobiotą jelitową a napadami padaczkowymi. Pacjenci z epilepsją wykazywały brak równowagi mikrobioty jelitowej przed rozpoczęciem diety ketogenicznej. Autorzy stwierdzili większą liczbę patogennych proteobakterii (Escherichia, Salmonella i Vibrio), która istotnie zmniejszyła się po leczeniu dietą oraz wzrost Bacterioidetes zarówno u dzieci zdrowych jak i z padaczką po stosowaniu diety keto [10]. Naukowcy sugerują, że dieta ketogeniczna może zmniejszać objawy neurologiczne właśnie poprzez zmiany w różnorodności mikrobioty.

Brakuje badań nad wpływem diety ketogenicznej w populacji zdrowej, dlatego trudno jest jednoznacznie stwierdzić czy dieta ketogeniczna korzystnie wpływa na naszą mikrobiotę. Mam nadzieję, że kolejne lata przyniosą odpowiedzi na te nurtujące pytania.

Bibliografia:

[1] Berg, G., Rybakova, D., Fischer, D. et al. Microbiome definition re-visited: old concepts and new challenges. Microbiome 2020; 8, 103.

[2] Gałęcka M., Basińska A., Bartnicka A. Znaczenie mikrobioty jelitowej w kształtowaniu zdrowia człowieka — implikacje w praktyce lekarza rodzinnego. Forum Medycyny Rodzinnej 2018; 12(2): 50-59.

[3] Sender R, Fuchs S, Milo R. Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body. PLoS Biology 2016; 14(8): e1002533.

[4] Gibson, G.R.; Hutkins, R.; et al. Expert Consensus Document: The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) Consensus Statement on the Definition and Scope of Prebiotics. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology 2017; 14: 491–502.

[5] Kaviyarasan S, Chung Sia EL, Retinasamy T, Arulsamy A and Shaikh MF. Regulation of gut microbiome by ketogenic diet in neurodegenerative diseases: A molecular crosstalk. Front. Aging Neurosci. 2022; 14: 1015837.

[6] Ma, D., Wang, A.C., Parikh, I. et al. Ketogenic diet enhances neurovascular function with altered gut microbiome in young healthy mice. Scientific Reports 2018; 8: 6670.

[7] Park, S., Zhang, T., Wu, X., and Yi Qiu, J. Ketone production by ketogenic diet and by intermittent fasting has different effects on the gut microbiota and disease progression in an Alzheimer’s disease rat model. J. Clin. Biochem. Nutr. 2020: 67: 188–198

[8] Nagpal, R., Neth, B. J., Wang, S., Craft, S., and Yadav, H. Modified Mediterranean-ketogenic diet modulates gut microbiome and short-chain fatty acids in association with Alzheimer’s disease markers in subjects with mild cognitive impairment. eBioMedicine 2019; 47: 529–542.

[9] Swidsinski, A., Dörffel, Y., Loening-Baucke, V., Gille, C., Göktas, Ö., Reißhauer, A., et al. Reduced mass and diversity of the colonic microbiome in patients with multiple sclerosis and their improvement with ketogenic diet. Front. Microbiol. 2017; 8: 1141.

[10] Arumugam M., Raes J., Pelletier E., Le Paslier D., Yamada T., Mende D.R., Fernandes G.R., Tap J., Bruls T., Batto J.M., et al. Enterotypes of the human gut microbiome. Nature. 2011;473:174–180.

Dr Natalia Drabińska

Dr Natalia Drabińska to utalentowana i wybitna naukowiec, specjalizująca się w dziedzinie żywienia i biotechnologii. Uzyskała stopień doktora na IRZiBŻ PAN w Olsztynie, gdzie jej interdyscyplinarna praca doktorska dotyczyła zastosowania preparatu fruktooligosacharydów i inuliny jako składnika diety bezglutenowej dzieci z chorobą trzewną.

Obecnie pracuje jako adiunkt na Uniwersytecie Przyrodniczym w Poznaniu oraz w IRZiBŻ PAN, gdzie angażuje się w wiele projektów badawczych związanych z metabolizmem, stanem zapalnym oraz dietami ketogenicznymi. Jest także członkiem kilku towarzystw naukowych, w tym Polskiego Towarzystwa Metabolomicznego oraz European Federation of Food Science and Technology.

Dr Natalia Drabińska to osoba, która z pasją i zaangażowaniem podchodzi do swojej pracy badawczej, a jej wyniki pomagają lepiej zrozumieć wpływ żywienia na organizm ludzki.