Чревната микробиота – от какво се влияе съставът й и на какво се отразява

Човешката микробиота представлява съвкупността от бактерии, вируси, протозоа и еукариотни бактерии, които населяват нашето тяло отвън и отвътре. Тези микроорганизми имат потенциал да влияят на нашата физиология (нормални процеси, протичащи в тялото) и в здраве, и в болест.

Те имат метаболитна функция, защитават ни от патогени, “обучават” имунната ни система и чрез тези си основни функции влияят директно или индиректно на нашите физиологични функции.

Връзката на микробиотата и лигавичната функция е толкова здрава и дълбока, че вече чревната патофизиология (болестните процеси) не може да се разглежда като нещо отделно, без участието на бактериите в храносмилателния тракт.

От какво е съставена чревната микробиота?

Микробите ползват от гостоприемника постоянството във вътрешната среда (влажност, хранителни вещества, храни, температура и структурни ниши).

Микробиотата е съставена от два компонента. Първият са свързаните с чревната стена бактериални щамове, които са по-стабилни във времето, определят се от генетични фактори и слабо се влияят от диетата.

Вторият компонент са бактериални видове, които са в лумена на червата, почти не зависят от генетични фактори на приемника и лесно се променят във времето. Също така се влияят от диетата, приемът на антибиотици и други външни фактори.

Съставът на микрофлората се променя и по дължината на храносмилателния тракт. В устната кухина количеството на бактерии е значително високо и преобладават щамове на Haemophilus, Prevotella, Neisseria, Streptococcus и др. В стомаха микробното число е ниско.

Този факт се асоциира с бактерицидните свойства на солната киселина. Бактериите, които се срещат там, са киселинноустойчиви –  Helicobacteraceae и Lactobacillaceae.

В тънките черва обичайно микробното число също е ниско. Преобладаващи са актиномицетите, коринебактериите и стрептококите.

Количеството бактерии в дебелото черво е най-високо и видовото разнообразие е най-голямо – клостридии, ентеробактерии, лактобацили, бифидобактерии, бактероидес, руминококи, стрептококи и др.

Повече от 99% от бактериите в илеума и дебелото черво са облигатни анаероби (живеещи само в безкислородна среда). Представянето на видовете се променя от лигавичната повърхност към чревното съдържимо като съотношението анаероби към аероби намалява към лигавицата.

Изследванията показват, че свързаните с лигавицата видове бактерии са различни от тези, които се установяват във фецеса (изпражненията). Това подкрепя идеята, че свързани с приемника фактори имат роля в определянето на чревната микрофлора и че изследването на чревното съдържимо е не дотам достоверен метод.

Как диетата влияе върху чревната микробиота?

Влиянието на диетата върху вида на чревната флора е изследвано от различни фактори. Известно е, че при кърмачетата се откриват в по-голямо количество бифидобактерии, отколкото при хранените с изкуствени храни.

Също така е установено, че богатите на въглехидрати и богатите на фибри храни също са свързани с повишаване на бифидобактерия-видовете, докато високият прием на мазнини води до увеличаването на видовете от групата на бактероидес.

Микробите в червата влияят благоприятно върху:

• Биотрансформацията на жлъчните киселини
• Разрушаването на оксалатите в храната
• Разграждането на полизахаридите от растителен произход
• Производство на витамини от групата В и витамин К
• Производство на късоверижни мастни киселини като бутират
• Производство на регулатори за имунната хомеостаза (състояние на нормално, хармонично функциониране)
• Регулиране на мастните депа
• Сърдечно-съдовото здраве
• Лекарственият метаболизъм
• Превръщането на предлекарствата (про-медикаментите) в активни лекарства
• Епителизацията (заздравяване) на чревните увреждания
• Целостта на епителната бариера
• Контрол на патогенните (болестотворните) микроби

Чревната микробиота е нещо като “скрит” метаболитен орган. Познанията за присъщите на бактериите метаболити са твърде повърхностни, но развитието на тази “жива маса” в червата ни има несъмнени ползи за организма.

В допълнение към създаването на регулаторни сигнали за лигавичната хомеостаза, микробиотата притежава важни метаболитни качества, които не са присъщи за организма.

Други процеси, в които участва микробиотата

Освен споменатите по-горе ползи за нашия организъм, бактериите участват и в редица други процеси, като например:

• превръщането на l-dopa до допамин и разграждането на дигоксин
• потенциират действието на някои антитела, използвани в имунотерапията на рака
• потенциират антидиабетните ефекти на метформин
• участват в синтеза на биотин, фолати и витамин К и др.

Отрицателни ефекти на чревната микробиота върху организма

Не всички промени, предизвикани от микробиотата, са положителни и полезни за организма. Негативни ефекти са например:

• биотрансформацията на някои неактивни метаболити на химиотерапевтиците (иринотекан), което води до развитие на нежелани ефекти (диария)
• участието на бактерии в производството на карциногени и някои хранителни прокарциногени и др.

Друг резултат от метаболитната дейност на бактериите в червата е продукцията на газ.

От петте газа (aзот, кислород, въглероден диоксид, водород, метан), които съставят 99% от чревните газове, последните три са продукт на чревните бактерии.

Водородът е продукт на бактериалното разграждане на въглехидратите и в по-малка степен – на протеините в дебелото черво. При пациенти с тънкочревен бактериален свръхрастеж (aбнормно повишение на бактериалната популация в тънкото черво) тънките черва също могат да са източник на водород.

Бактериалната метаногенеза (производство на метан) се осъществява в дебелото черво от водород и въглероден диоксид, и е значителна при около 30% от хората.

По принцип чревните газове са без мирис, но бактериалният метаболизъм е отговорен за производството на различни миризливи газове (например сероводород).

Количествените и качествени промени в производството на газове, свързани с диетата, илюстрират промените в бактериалната метаболитна активност, въпреки очевидната стабилност на микробиотата при възрастните хора.

Нормално микробиотата (микроорганизмите) получават хранителни ниши от домакина. На свой ред микробиотата участва в поддържането на чревната хомеостаза.

По този начин домакинът и неговите коменсални микроби имат съвместна дейност. Коменсалните микроби са „добри“ и се конкурират за храната и пространството с вредните патогени.

Въпреки това някои бактерии могат да станат вирулентни (да предизвикат заболяване) и да допринесат за развитието и прогресията на различни стомашно-чревни заболявания.

Все по-голям брой проучвания установяват нарушение на чревната микробиота и нейните метаболитни функции. Това корелира с възникването и прогресирането на някои гастроинтестинални заболявания:

• функционалната диспепсия
• тежката диария
• IBD (възпалителни болести на червата)
• колоректален рак
• глутеновата ентеропатия
• синдромът на дразнимото черво

Дисбиоза – какво представлява и как влияе на чревната микробиота

Нарушаването на чревните микробни общности, наречено дисбиоза, може да бъде предизвикано от външни фактори като диета, апендектомия (операция за отстраняване на апендикса), употреба на антибиотици и собствени фактори (генетика, стареене, стрес).

Очаквано антибиотиците намаляват разнообразието и предразполагат към развитието на гъбички (кандида).

Използването на инхибитори на протонната помпа (PPIs) улеснява оралната флора да промени обичайната чревна флора при пациентите с цироза.

Освен ограничаването на антибиотиците се препоръчва и ограничаване на PPI и Н2-блокерите, орална хигиена и пробиотици, за които все още няма достатъчно клинични проучвания.

Влиянието на нашите микроби се простира далеч отвъд гастроинтестиналния тракт. Въпреки че проучвания, включващи микробиотата и хранителните разстройства, са ограничени, изследвания показват, че пациентите имат променена чревна микробиота.

Смята се, че дисбиозата променя оста черва-мозък и оказва влияние върху контрола на апетита и мозъчната функция, което може да допринесе за развитието на хранително разстройство.

Преживяванията, филтрирани през мозъка, помагат за оформянето на чревния ни микробиом. Проучване с мишки, подложени на различни форми на стрес, показва промяна в състава на тяхната микробиота.

Чрез чревната нервна система микробите активират стресовите вериги в мозъка. Чревният микробиом оказва влияние не само върху функционирането на нервната система, но и върху самото й развитие – образуването на кръвно-мозъчната бариера, миелинизацията, невроногенезата и поведението.

Връзката между микробиотата и сърдечно-съдовите заболявания

В последно време от изключително голям интерес е изучаването на връзката на микробиотата и сърдечно-съдовите заболявания. Това става на базата на микробното метаболизиране на холин, фосфатидилхолин и Л-карнитин.

Фосфатидилхолин преминава в про-атеросклеротичния триметиламин-К-оксид (ТМАО). При здрави доброволци е установено повишаване на плазмените нива на ТМАО след повишен внос на фосфатидилхолин и прием на антибиотици.

Също така е установена връзка между високите нива на ТМАО и повишен сърдечно-съдов риск. Участие в тези процеси взимат различни бактериални видове – анаерококус, клостридиум, протеус, провиденция и др.

Сред често и последователно докладваните рeзултати са отрицателната връзка между бифидобактерии, бактероидес, фекалибактерии, розебурия и развитието на захарен диабет тип 2.

Както и положителната връзка с видовете на руминококус, фузобактериум и блауция.

Отдавна е известно, че лабораторни животни със стерилни черва се нуждаят от значително повече калории, за да поддържат телесното си тегло. След колонозиране на червата животните започват да наддават на тегло на фона на намален прием на калории.

Бактериите подпомагат организирането на калориите в мазнини чрез повишена абсорбция на монозахариди и потискане на фактора FIAF в адипоцитите (мастните клетки), който е с епителен произход и се индуцира от гладуване.

Бактериалното разнообразие се променя, увеличавайки броя на фирмикутес за сметка на бактероидес при индивиди със затлъстяване.

Научният напредък в изследването на чревната микробиота

Последните години са изключително резултатни в изучаването на чревната микробиота заради развитието на диагностиката и натрупването на нови научни факти. В големи детайли се описват състава и функционалният капацитет на микробиома. Тези проучвания са последвани от подобни описания при различни, социално значими болести.

Това, което предстои и е от критично значение, е разбирането на това как точно функционира микробиомът. Така ще се съберат данни за взаимодействието между приемен организъм и микробиом в здраве и болест, и евентуално ще се “подскаже” за възможни терапевтични подходи.

По-доброто разбиране на функционалните взаимодействия между човека като гостоприемник и микробиома е много вероятно да допринесе за развитието на много нови диагностични, прогностични и терапевтични възможности.