Mikrobiom jelitowy organizmu i jego interakcje
Jelito nieustannie wymienia sygnały z mózgiem, układem odpornościowym i innymi narządami, wpływając na trawienie, metabolizm, nastrój i zdrowie.
Co tworzy mikrobiom jelitowy?
Mikrobiom jelitowy składa się z bilionów mikroorganizmów zamieszkujących przewód pokarmowy. Mikroorganizmy te należą do różnych grup biologicznych, z których każda wnosi swój odrębny wkład w funkcjonowanie całego ekosystemu.
Bakterie
Najliczniejsza i najlepiej zbadana grupa. Odgrywa istotną rolę w trawieniu, metabolizmie, reakcjach odpornościowych oraz produkcji metabolitów i innych związków bioaktywnych.
Wirusy
Wirom jelitowy obejmuje wirusy infekujące komórki ludzkie, a także bakteriofagi, które infekują bakterie.
Bakteriofagi mają szczególne znaczenie, ponieważ mogą kształtować populacje bakterii i wpływać na równowagę ekosystemu drobnoustrojów.
Grzyby
Grzyby — w tym drożdże — występują w mniejszej liczebności, lecz nadal stanowią istotny element ekosystemu jelitowego. Oddziałują z organizmem ludzkim oraz z innymi drobnoustrojami i mogą przyczyniać się do utrzymania równowagi ekosystemu oraz procesów sygnalizacji.
Co tworzy mikrobiom jelitowy?
Mikrobiom jelitowy występuje w największym zagęszczeniu w jelicie grubym, a w szczególności w okrężnicy, gdzie panują warunki sprzyjające wzrostowi drobnoustrojów.
Społeczności drobnoustrojów są obecne w całym przewodzie pokarmowym, jednak ich skład różni się w zależności od odcinka. Różnice te są kształtowane przez lokalne warunki, takie jak poziom tlenu, kwasowość, czas pasażu, dostępność składników odżywczych oraz wydzieliny organizmu. To właśnie te warunki determinują, jakie mikroorganizmy mogą się rozwijać w poszczególnych częściach jelita. W obrębie tych odcinków drobnoustroje występują zarówno w treści jelitowej (świetle jelita), jak i w ścisłym powiązaniu z warstwą śluzu pokrywającą powierzchnię jelita.
Kluczowy interfejs między mikrobiomem a organizmem
Środowisko mikrobiologiczne znajduje się w bezpośrednim sąsiedztwie organizmu, będąc od niego oddzielone przez barierę jelitową. Bariera jelitowa stanowi kluczowy punkt połączenia między mikrobiomem jelitowym a organizmem. Tworzą ją warstwa komórek nabłonkowych, śluz, elementy układu odpornościowego oraz inne struktury ochronne, które pomagają regulować przenikanie substancji z jelita do organizmu.
Tuż za tą barierą znajduje się znaczna część układu odpornościowego organizmu, co odzwierciedla ścisłą i nieustanną komunikację między drobnoustrojami jelitowymi a mechanizmami obronnymi gospodarza.
Funkcje mikrobiomu jelitowego
Mikrobiom jelitowy przyczynia się do wielu funkcji istotnych zarówno dla zdrowia jelit, jak i całego organizmu.
Trawienie substratów niedostępnych w inny sposób
Drobnoustroje jelitowe pomagają rozkładać błonnik pokarmowy, skrobie oporne oraz inne związki, których enzymy trawienne nie są w stanie w pełni przetworzyć.
Produkcja metabolitów
W procesie fermentacji i przekształcania składników pokarmowych drobnoustroje wytwarzają metabolity, takie jak krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA), kwas mlekowy oraz aromatyczne kwasy mlekowe. Te i inne związki bioaktywne mogą wpływać na środowisko jelitowe oraz fizjologię organizmu gospodarza.
Produkcja witamin i wsparcie odżywcze
Niektóre drobnoustroje jelitowe biorą udział w produkcji związków takich jak witamina K oraz niektóre witaminy z grupy B. Mogą również wspierać wchłanianie i metabolizm składników odżywczych oraz minerałów.
Wsparcie funkcji bariery jelitowej
Aktywność drobnoustrojów wspomaga funkcjonowanie warstwy śluzu, funkcję nabłonka oraz warunki sprzyjające zachowaniu integralności bariery jelitowej.
Regulacja immunologiczna
Mikrobiom jelitowy pomaga kształtować i regulować reakcje immunologiczne, wspierając równowagę między tolerancją a obroną immunologiczną.
Sygnalizacja i regulacja
Metabolity drobnoustrojów oraz interakcje między organizmem a mikroorganizmami mogą wpływać na sygnalizację hormonalną, komunikację nerwową oraz regulację metaboliczną.
Kontrola ekosystemu
Poszczególne elementy mikrobiomu współtworzą sam ekosystem. Bakteriofagi mogą regulować populacje bakterii, podczas gdy grzyby oddziałują z bakteriami i tkankami gospodarza, mogąc również przyczyniać się do utrzymania równowagi ekologicznej.
Interakcje w obrębie systemu jelitowego
Jelito jest połączone z resztą organizmu za pośrednictwem licznych szlaków komunikacyjnych. Interakcje te nie przebiegają jednokierunkowo. Sygnały wysyłane są z jelita do innych narządów i układów, a sygnały pochodzące z reszty organizmu mogą z kolei wpływać na samo jelito. W ten sposób jelito funkcjonuje jako element szerszej sieci fizjologicznej, a nie jako izolowany narząd.
Poniżej przedstawiono niektóre z najlepiej zbadanych przykładów tych interakcji, określanych jako osie związane z jelitem. Są one przedstawione poniżej.
Trzy osie związane z jelitami
Oś jelitowo-mózgowa
Jelito i mózg komunikują się za pośrednictwem szlaków nerwowych, hormonalnych, immunologicznych i metabolicznych. Mikrobiom jelitowy pomaga kształtować sygnały związane ze stresem, nastrojem, snem, funkcjami poznawczymi i zachowaniem, podczas gdy mózg wpływa na motorykę jelit, wydzielanie, wrażliwość oraz warunki panujące dla drobnoustrojów za pośrednictwem stresu i powiązanych z nim sygnałów.
Oś jelitowo-immunologiczna
Jelito i układ odpornościowy pozostają w nieustannym dialogu. Sygnały drobnoustrojów pomagają kierować rozwojem i regulacją układu odpornościowego, natomiast układ odpornościowy kształtuje to, które drobnoustroje mogą utrzymać się w jelicie. Ta interakcja ma istotne znaczenie dla zachowania równowagi oraz odpowiedniej reakcji na potencjalne zagrożenia.
Oś jelitowo-metaboliczna
Jelito jest ściśle powiązane z funkcją metaboliczną organizmu. Poprzez rozkład składników pokarmowych i produkcję metabolitów mikrobiom jelitowy może wpływać na pozyskiwanie energii, regulację poziomu glukozy, metabolizm lipidów, sygnalizację apetytu oraz szerzej pojęte procesy metaboliczne.
Probiotyki mogą dawać korzyści zdrowotne
Probiotyki definiuje się jako żywe mikroorganizmy, których stosowanie w określonych ilościach wiąże się z uzyskaniem określonych korzyści zdrowotnych dla gospodarza.
Dowiedz się więcej o ich roli we wspieraniu zdrowia człowieka.