Mikrobiota jelitowa (flora jelitowa): definicja, funkcje i rola w zdrowiu

Mikrobiota jelitowa: definicja, kluczowe funkcje i wpływ na zdrowie — jak flora jelitowa wspiera odporność, metabolizm i zapobiega chorobom.

Flora jelitowa składa się z mikroorganizmów, które żyją w układzie pokarmowym zwierząt. Jest to największy rezerwuar mikroorganizmów w ludzkim mikrobiomie.

Ciało ludzkie, składające się z około 100 bilionów komórek, przenosi w jelitach około dziesięciu razy więcej mikroorganizmów. Aktywności metaboliczne wykonywane przez te bakterie przypominają aktywność organu, co prowadzi do tego, że niektórzy nazywają florę jelitową "zapomnianym organem". Szacuje się, że ta flora jelitowa ma około 100 razy więcej genów w sumie niż w ludzkim genomie.

Bakterie stanowią większość flory w okrężnicy i do 60% suchej masy kału. W jelicie żyje od 300 do 1000 różnych gatunków, a większość z nich szacuje się na około 500. Jest jednak prawdopodobne, że 99% bakterii pochodzi od około 30 lub 40 gatunków. Grzyby i pierwotniaki również stanowią część flory jelitowej, ale niewiele wiadomo o ich działalności.

Badania sugerują, że relacja między florą jelitową a człowiekiem nie jest jedynie relacją komensalną (współistnienie nieszkodliwe), ale raczej symbiotyczną. Chociaż ludzie mogą przetrwać bez flory jelitowej, mikroorganizmy pełnią wiele użytecznych funkcji, takich jak fermentacja niewykorzystanych substratów energetycznych, szkolenie układu odpornościowego, zapobieganie rozwojowi szkodliwych, patogennych bakterii, regulowanie rozwoju jelit, produkcja witamin dla gospodarza (takich jak biotyna i witamina K), oraz produkcja hormonów, które kierują gospodarza do przechowywania tłuszczów. Jednak w pewnych warunkach niektóre gatunki mogą wywoływać choroby poprzez wytwarzanie infekcji lub zwiększanie ryzyka zachorowania na raka u żywiciela.

Takie związki spożywcze jak polifenole, oligosacharydy i polisacharydy mogą być użyteczne dla dobrych bakterii i pomóc zredukować patogenne gatunki flory jelitowej człowieka.

Ponad 99% bakterii w jelitach jest beztlenowych, ale w jelicie ślepym bakterie tlenowe osiągają dużą gęstość.

Tradycyjny pogląd jest taki, że żaden z metazoanowych azyli nie może rozbić celulozy poprzez produkcję enzymu celulazy. Zamiast tego zwierzęta roślinożerne zawierają w swoim wnętrzu mikroorganizmy, które produkują celulazę. Jest to ważne, ponieważ celuloza jest najbardziej rozpowszechnionym związkiem organicznym na Ziemi. Około 33% całej masy roślinnej to celuloza (zawartość celulozy w bawełnie wynosi 90%, a w drewnie 40-50%). Ostatnio pojawiły się dowody, że niektóre zwierzęta produkują swoją własną celulozę. Kwestia ta nie jest jeszcze do końca rozstrzygnięta.

Skład i zróżnicowanie mikrobioty jelitowej

Skład mikrobioty obejmuje bakterie, wirusy, archeony, grzyby i pierwotniaki. Bakterie stanowią dominującą grupę; najczęściej spotykane rodziny to Bacteroidetes i Firmicutes, ale skład może się znacznie różnić między osobami.

Zróżnicowanie (diversity) jest korzystne dla zdrowia: większa różnorodność gatunkowa zwykle kojarzy się z większą stabilnością i odpornością na zaburzenia. Zróżnicowanie zależy od genetyki, diety, wieku, stosowania leków (szczególnie antybiotyków), środowiska i sposobu porodu (poród naturalny vs cesarskie cięcie).

Funkcje i mechanizmy działania

• Metabolizm składników pokarmowych: mikroorganizmy rozkładają błonnik i inne związki niemożliwe do strawienia przez enzymy ludzkie, w wyniku czego powstają krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA) — głównie octan, propionian i maślan — które dostarczają energii komórkom jelitowym i wpływają na metabolizm całego organizmu.
• Produkcja witamin i metabolitów: niektóre bakterie syntetyzują witaminy z grupy B i witaminę K, a także inne bioaktywne związki.
• Rozwój i modulacja układu odpornościowego: mikrobiota uczestniczy w "szkoleniu" układu odpornościowego, wspomaga rozwój bariery jelitowej i utrzymuje równowagę między reakcją przeciwpatogenną a tolerancją immunologiczną.
• Ochrona przed patogenami: poprzez konkurencję o składniki odżywcze i przestrzeń, produkcję substancji przeciwbakteryjnych i modulowanie środowiska jelitowego.
• Wpływ na metabolizm i masę ciała: mikrobiota wpływa na ekstrakcję energii z pożywienia, metabolizm lipidów i sygnalizację hormonalną związaną z magazynowaniem tłuszczu.

Rozwój mikrobioty i czynniki wpływające

Kolonizacja zaczyna się przy porodzie — noworodki otrzymują pierwsze mikroorganizmy od matki i otoczenia. Dalszy rozwój zależy od karmienia (mleko matki zawiera oligosacharydy stanowiące prebiotyki), diety uzupełniającej, antybiotykoterapii i warunków środowiskowych.

Antybiotyki mogą redukować różnorodność mikrobioty i sprzyjać rozwojowi opornych szczepów; często potrzeba tygodni lub miesięcy na częściowe przywrócenie równowagi, a czasami zmiana jest długotrwała.

Dysbioza i związane choroby

Dysbioza to zaburzenie składu i funkcji mikrobioty, które może wiązać się z różnymi schorzeniami, m.in.:

• choroby zapalne jelit (np. choroba Leśniowskiego-Crohna, wrzodziejące zapalenie jelita grubego),
• zespół jelita drażliwego (IBS),
• otyłość i cukrzyca typu 2 — zmiany w proporcjach Firmicutes do Bacteroidetes oraz metabolity mikrobioty mogą wpływać na gospodarkę energetyczną,
• choroby metaboliczne, choroby wątroby (np. stłuszczenie wątroby),
• zaburzenia psychiczne i neurologiczne — coraz więcej dowodów wskazuje na oś jelito-mózg, w której mikrobiota wpływa na nastrój, zachowanie i funkcje poznawcze,
• zwiększone ryzyko raka jelita grubego w obecności niektórych patogennych szczepów.

Jednak związek przyczynowo-skutkowy bywa złożony i często wieloczynnikowy — mikrobiota może być zarówno przyczyną, jak i skutkiem choroby.

Jak wspierać zdrową mikrobiotę

Praktyczne zalecenia obejmują:

• Różnorodna, bogata w błonnik dieta: warzywa, owoce, pełne ziarna, rośliny strączkowe i orzechy dostarczają substratów dla korzystnych bakterii.
• Prebiotyki: niestrawne składniki pokarmowe (np. fruktooligosacharydy) wspierające wzrost dobroczynnych szczepów.
• Probiotyki: wybrane szczepy bakterii mogą przynieść korzyści w określonych stanach (np. biegunki, niektóre schorzenia jelit). Działanie jest szczepozależne i nie wszystkie probiotyki działają tak samo.
• Ograniczenie nadmiernego stosowania antybiotyków: stosować je tylko wtedy, gdy są wskazane, oraz rozważyć działania wspomagające odbudowę mikrobioty po terapii.
• Unikanie nadmiaru przetworzonej żywności i cukrów prostych, które sprzyjają wzrostowi niekorzystnych gatunków.
• W niektórych przypadkach leczenie specjalistyczne: np. fecal microbiota transplantation (FMT) ma udowodnioną skuteczność w nawrotowych zakażeniach Clostridioides difficile i jest badane w innych jednostkach chorobowych.

Metody badawcze

Narzędzia do badania mikrobioty to m.in. sekwencjonowanie 16S rRNA (pozwala na identyfikację taksonomiczną bakterii), metagenomika (sekwencjonowanie całego materiału genetycznego), metatranskryptomika, metabolomika i hodowle mikrobów. Każda metoda ma swoje zalety i ograniczenia; często łączy się kilka technik, aby uzyskać pełniejszy obraz funkcji i składu mikrobioty.

Podsumowanie

Mikrobiota jelitowa to dynamiczny ekosystem niezbędny dla zdrowia człowieka. Pełni ona funkcje metaboliczne, immunologiczne i ochronne. Zachowanie jej równowagi zależy od diety, stylu życia, wczesnej kolonizacji i stosowania leków. Wciąż rośnie liczba badań wyjaśniających, jak modulacja mikrobioty może pomóc zapobiegać lub leczyć choroby — jednak wiele pytań pozostaje otwartych, a interwencje powinny być dobierane indywidualnie i oparte na dowodach.

Pytania i odpowiedzi

P: Co to jest flora jelitowa?

P: Ile komórek znajduje się w ludzkim ciele?

P: Ile genów ma flora jelitowa w porównaniu z genomem człowieka?

P: Jaki procent suchej masy stanowią bakterie w kale?

P: Ile gatunków bakterii żyje zazwyczaj w jelitach człowieka?

P: Jaki rodzaj relacji istnieje między człowiekiem a jego florą jelitową?

P: Jakie korzyści przynoszą człowiekowi dobre bakterie?

Szukaj według litery