Odporność i choroby zakaźne – kluczowa rola mikrobiomu

Odporność i choroby zakaźne – kluczowa rola mikrobiomu

W ramach projektu Human Microbiome Project odkryto, że każdy mikrobiom zawiera do 3,3 miliona unikalnych genów kodujących białka.  Ten rosnący obszar badań stale podkreśla znaczenie mikrobiomu i zakres jeg oddziaływania.  Jednym z ciągłych obszarów badań jest jego związek z odpornością. Obecnie przyjmuje się, że zrównoważony mikrobiom ma kluczowe znaczenie dla prawidłowego rozwoju i funkcjonowania układu odpornościowego, co pomaga wyjaśnić, dlaczego 80% naszej odporności znajduje się w jelitach.  W 2018 r. naukowcy Libertucci i Young przedstawili nową funkcję mikrobioty: zdolność do kształtowania podatności na choroby zakaźne i ich skutki.

Zdrowa mikrobiota ma za zadanie przeciwdziałać rozwojowi, utrzymywaniu się i późniejszemu zakażeniu przez obce mikroorganizmy (odporność na kolonizację). Nasza rodzima mikrobiota hamuje bezpośrednio wszelkie patogeny za pomocą zawartych w sobie mechanizmów ochronnych, a pośrednio pomaga poprzez sygnalizowanie obrony układowi odpornościowemu gospodarza.  

Rola układu odpornościowego związanego z błoną śluzową jelit (GALT)

Układ odpornościowy błony śluzowej jelit odgrywa w tym kluczową rolę. Jego mechanizmy obronne obejmują: wydzielanie peptydów przeciwdrobnoustrojowych (AMP) oraz dynamiczną i adaptacyjną produkcję ukierunkowanych immunoglobulin w odpowiedzi na zagrożenia patogenne. Obecnie wiadomo, że skład bakteryjny naszego mikrobiomu ma bezpośredni wpływ na wszystkie te elementy. 

Połączenia białkowe, od których jakości zależy szczelność bariery jelitowej, mogą zostać upośledzone w obecności niektórych bakterii, takich jak C. difficile czy Yersinia enterocolitica.  Ilość mucyny, głównego składnika naszej warstwy śluzu, wzrasta w przypadku niektórych komensali, takich jak E. coli, ale ulega degradacji w obecności chociażby C. difficile.  Produkcja AMP przez zwiększana przez niektóre komensale, takie jak Bacteroides thetaiotaomicron i Bifidobacterium breve, a także w obecności krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA). Wydzielane przez komórki śluzówki jelitowej AMP-y (peptydy przeciwdrobnoustrojowe) są częścią naszego wrodzonego układu odpornościowego Chronią nabłonki przez wiązanie i uszkadzanie błon komórkowych patogenów bakteryjnych oraz hamowanie replikacji wirusów.  Kolejną wrodzoną obroną immunologiczną są wydzielnicze przeciwciała IgA, których wydzielanie również zależy od prawidłowo funkcjonującego mikrobiomu i może się ono zwiększać w obecności niektórych bakterii komensalnych, takich jak Lactobacillus reuteri.   

Tworzenie ukierunkowanej odpowiedzi immunologicznej

Nasza ukierunkowana obrona adaptacyjna przed patogenami odbywa się poprzez produkcję komórek wytwarzających przeciwciała (APC).  Limfocyty T i B namnażają się w obszarze zwanym kępkami Peyera, znajdującym się w jelicie krętym i należącymi do GALT.  Komensalne mikroorganizmy jelitowe są niezbędne zarówno w procesie dojrzewania tych wtórnych narządów limfatycznych, jak i w ostrzeganiu ich, gdy muszą zwrócić uwagę na nadchodzące zagrożenie.

Oznacza to, że wszelkie zakłócenia w mikrobiomie mogą skutkować zmienioną odpornością i zwiększoną podatnością na infekcje.  Na przykład podawanie antybiotyków może znacząco zubożyć mikrobiom i predysponować do zakażenia C. difficile.   Upośledzona funkcjonalność barier ochronnych może umożliwić uwalnianie do krwiobiegu lipopolisacharydów (LPS), strukturalnego składnika błon komórkowych bakterii gram-ujemnych, co może stale aktywować nasz układ odpornościowy i prowadzić do przewlekłego stanu zapalnego o niskim stopniu nasilenia, który obserwuje się w wielu schorzeniach.

Jeśli chodzi o wirusy, interakcje między nimi a komensalną mikrobiotą nie są tak jasne. Wiemy, że u zdrowych osób występują grupy wirusów, które nie są patogenne, zwane wiromem ludzkim.  Wirusy te wykorzystują mechanizmy unikania, aby umożliwić tolerancję układu odpornościowego (strategia wykorzystywana niestety również przez wirusy chorobotwórcze) i mogą modulować odpowiedź immunologiczną.

Ochronna rola bakterii

Wykazano, że część bakterii chroni przed pewnymi patogenami wirusowymi.  Bakterie z rodzaju Lactobacillus hamują rozwój norowirusa u myszy, a Bifidobacterium breve – rotawirusa.  Mikrobiota jelitowa może również uruchamiać mechanizmy ochrony przeciwwirusowej na poziomie dystalnym, np. w płucach.  Wykazano, że probiotyki jelitowe, takie jak Lactobacillus paracasei i plantarum, wpływają na reakcje zapalne podczas infekcji wirusem grypy.  Jest to dość nowa dziedzina badań, która bez wątpienia przyspieszy wraz z pojawieniem się COVID-19.

Optymalizacja obrony mikrobiologicznej

Tak więc, aby zoptymalizować funkcjonowanie naszego mikrobiomu w celu ochrony nas w przypadku choroby zakaźnej, istnieje wiele rzeczy, które wszyscy możemy zrobić.  Zminimalizowanie spożycia alkoholu, rzucenie palenia i radzenie sobie ze stresem będą miały naprawdę pozytywny wpływ.  Jeśli chodzi o dietę, badania wskazują, że musimy rozszerzyć naszą dietę o różnorodne pokarmy roślinne i zmniejszyć spożycie tłuszczów nasyconych. 

Istnieją także pewne cele terapeutyczne, które możemy wykorzystać: modulowanie mikrobiomu za pomocą ukierunkowanych probiotyków, prebiotyków i polifenoli; zwiększanie poziomu wydzielniczej IgA i zwiększanie produkcji mucyny. 

Stosowanie probiotyków, prebiotyków i polifenoli.

Wykazano, że niektóre probiotyki wzmacniają barierę ochronną.  Jedno z badań z podwójnie ślepą próbą i kontrolą placebo z użyciem MegaSporeBiotic wykazało, że 30-dniowa suplementacja może zmniejszyć endotoksemię z nieszczelnego jelita po posiłku wysokotłuszczowym o 45%, a także znacznie obniża poziom cytokin zapalnych.  (McFarlin et al., 2017) Wiele probiotyków ma trudności z przetrwaniem trudnego etapu przechodzenia przez żołądek, ale zarodniki mogą i potrafią, dostać się do jelit w pełni zdolne do życia, aby mieć bardziej trwały i stabilny efekt. Badania te sugerują, że zarodniki były w stanie wzmocnić integralność wyściółki jelitowej, utrzymując endotoksyny z dala od krwiobiegu.

Innym sposobem na korzystną modyfikację mikrobiomu jest ukierunkowanie wzrostu kluczowych gatunków, takich jak Akkermansia municiphilia i Faecalibacterium prausnitzii, a także Bifidobacteria, za pomocą starannie dobranych prebiotyków składających się z opracowanych oligosacharydów. Wykazano, że kluczowe gatunki (Keystone bacteria) pomagają utrzymać równowagę mikrobiomu, a także poprawiają funkcjonowanie ścisłych połączeń między komórkami jelita.

Inne badania podkreśliły znaczenie polifenoli (PP) i ich metabolitów w modulacji mikrobiomu i funkcji bariery poprzez działanie przeciwdrobnoustrojowe, antyoksydacyjne, przeciwzapalne i antyproliferacyjne, zarówno na poziomie jelitowym, jak i ogólnoustrojowym.  Mogą one poprawić skład mikrobioty, a także przeciwdziałać reakcjom prooksydacyjnym i/lub prozapalnym.

Ochrona błony śluzowej jelit

Skuteczne może być również zwiększenie wydzielania immunoglobulin, które wiążą i neutralizują toksyny w świetle i błonie śluzowej, zanim jeszcze dotrą one do nabłonka jelitowego.  Wykazano, że składniki odżywcze mają pozytywny wpływ na ich produkcję i wydzielanie, w tym niezbędne kwasy tłuszczowe omega, glutation, glicyna, fosfatydylocholina, witamina C, cynk i siara.

Innym podejściem jest zwiększenie produkcji mucyny w celu wzmocnienia warstwy śluzu wyściełającej śródbłonek jelita.  Składniki odżywcze, które wykazały, że to robią, obejmują aminokwasy L-treoninę, L-serynę, L-prolinę i L-cysteinę, gdzie w jednym badaniu na szczurach ich suplementacja zwiększyła produkcję o 95%. Są one dostępne w naszym suplemencie MegaMucosa

MegaMucosa™ – regenerator jelita

Pierwszy na rynku flawobiotyk odbudowujący śluzówkę jelit.

330.00zł z Vat

Kup teraz

Podsumowanie

Podsumowując, nasz mikrobiom odgrywa kluczową rolę w tym, jak każdy z nas zareaguje na chorobę zakaźną. Jednakże, istnieją kroki, jak opisano powyżej, które możemy podjąć, aby wzmocnić naszą funkcję odpornościową.

Tekst został przetłumaczony na polski przez Novolabs z oryginalnego tekstu autorstwa Karen Jones, która jest praktykującym zarejestrowanym terapeutą żywieniowym BANT, który oferuje edukację i wsparcie praktyków pracujących z produktami Microbiome Labs.

Źródła:

1. Abeles, S. & Pride, D. (2014) Molecular Bases and Role of Viruses in the Human Microbiome. Journal of Molecular Biology. [Online] 426 (23), 3892-3906.
2. Amon, P. & Sanderson, I. (2017) What is the microbiome. Archives of Disease in Childhood – Education and Practice.  (102), 257-260.
3. Bernardi, S. et al. (2019) Polyphenols and Intestinal Permeability: Rationale and Future Perspectives. Journal of Agricultural and Food Chemistry. [Online] 68 (7), 1816-1829.
4. Chelakkot, C. et al. (2018) Akkermansia muciniphila-derived extracellular vesicles influence gut permeability through the regulation of tight junctions. Experimental & Molecular Medicine. [Online] 50 (2), e450-e450.
5. Domínguez-Díaz, C. et al. (2019) Microbiota and Its Role on Viral Evasion: Is It With Us or Against Us?. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. [Online] 9 (256), .
6. Faure, M. et al. (2006) Specific Amino Acids Increase Mucin Synthesis and Microbiota in Dextran Sulfate Sodium–Treated Rats. The Journal of Nutrition. [Online] 136 (6), 1558-1564.
7. Jernberg, C. et al. (2007) Long-term ecological impacts of antibiotic administration on the human intestinal microbiota. The ISME Journal. [Online] 1 (1), 56-66.
8. Krishnan, K. (2020) Episode 87: Corona Virus Update with Kiran Krishnan, Virology and Molecular Medicine Scientist – Pain Free & Strong Radio with Dr. Tyna Moore [online].
9. Lawley, T. & Walker, A. (2012) Intestinal colonization resistance. Immunology. [Online] 138 (1), 1-11.
10. Libertucci, J. & Young, V. (2018) The role of the microbiota in infectious diseases. Nature Microbiology. [Online] 4 (1), 35-45.
11. McFarlin, B. et al. (2017) Oral spore-based probiotic supplementation was associated with reduced incidence of post-prandial dietary endotoxin, triglycerides, and disease risk biomarkers. World Journal of Gastrointestinal Pathophysiology. [Online] 8 (3), 117.
12. Wampach, L. et al. (2017) Colonization and Succession within the Human Gut Microbiome by Archaea, Bacteria, and Microeukaryotes during the First Year of Life. Frontiers in Microbiology. [Online] 8.