Programowanie mikrobiotyczne - znaczenie mikrobiomu w rozwoju alergii

Przewód pokarmowy człowieka zasiedlany jest przez zespół różnorodnych grup mikroorganizmów, zwany mikrobiotą. Szacuje się, że w jej skład wchodzi przynajmniej 1800 rodzajów i od 15 tysięcy do 36 tysięcy gatunków drobnoustrojów. Profil mikrobioty jelitowej, zarówno jakościowy, jak i ilościowy ma kolosalne znaczenie dla zachowania homeostazy organizmu, gdyż jak potwierdziły liczne badania naukowe mikrobiota wpływa na mechanizmy regulujące prawidłowe funkcjonowanie układu pokarmowego, nerwowego, immunologicznego oraz jest odpowiedzialna za modulację procesów metabolicznych.

Szczególnie istotnym czasem dla tworzenia prawidłowej fizjologicznej mikrobioty jelitowe jest okres pierwszych dwóch lat życia dziecka, z kluczowym, według najnowszych wyników badań, okresem noworodkowo- niemowlęcy (czyli do szóstego miesiąca życia). Jak zakłada mikrobiotyczna hipoteza rozwoju chorób przewlekłych, mikrobiom okresu wczesnodziecięcego programuje organizm dziecka i stan zdrowia w późniejszym wieku. Zmieniona mikrobiota jelitowa może aktywować nieprawidłowy szlak procesów immunologicznych oraz metabolicznych, prowadząc do rozwoju alergii, otyłości, przewlekłych chorób zapalnych, chorób autoimmunologicznych, a nawet nowotworów. Zatem jak najlepsze zidentyfikowanie i poznanie „fizjologicznej” mikrobioty ludzkiej daje możliwość poznania etiologii wielu chorób oraz sprecyzowania metod ich leczenia poprzez modyfikację składu mikrobioty jelitowej. 

Czynniki kształtujące mikrobiotę jelitową

Skład mikrobioty ludzkiej nie jest taki sam przez całe życie. Ulega krótko- lub długotrwałym modyfikacjom pod wpływem różnych czynników, takich jak: dieta, antybiotykoterapia, infekcje, stres, poziom higieny, środowisko życia. Jednak największym zmianom, które wydają się być trwałe, podlega w trakcie kształtowania się biocenozy jelitowej. Pomimo przesłankom, jakoby już prenatalnie dochodziło do kolonizacji dziecka przez bakterie przeniesione do środowiska wewnątrzmacicznego drogą krwi, w 2017 roku pojawiły się badania przeczące tej tezie i aktualnie nadal uznaje się, że środowisko wewnątrzmaciczne jest jałowe, a więc i dziecko w łonie matki pozostaje pozbawione mikrobioty. Bezsprzecznym pozostaje fakt, że to rodzaj porodu ma, jako pierwszy, decydujący wpływ na kształtowanie się mikrobioty jelitowej noworodka. Badania naukowe pokazują, że flora bakteryjna dzieci urodzonych siłami natury jest odmienna od flory bakteryjnej dzieci urodzonych drogą cięcia cesarskiego. W trakcie porodu naturalnego dochodzi do kontaktu dziecka z mikrobiotą matki pochodzącą z przewodu pokarmowego i dróg rodnych, przez co dominującą mikrobiotą noworodków z porodów siłami natury są względnie beztlenowe bakterie Escherichia coli i enterokoki, które stwarzają warunki do dalszej kolonizacji bakteriami z rodzaju Lactobacillus, Bifidobacterium, Bacteroides i Clostridium. Charakterystyczne jest stopniowe zmniejszanie się liczebności bakterii z rodzaju Clostridium na korzyść Bifidobakterium sp. Natomiast u dzieci urodzonych drogą cięcia cesarskiego wykazano dominację mikroorganizmów kolonizujących skórę matki oraz mikroorganizmów ze środowiska szpitalnego, zmniejszenie liczby Escherichia coli i Bacteroides fragilis oraz zwiększenie ilości Clostridium difficile.

U noworodków tych mikrobiotę cechowała mniejsza bioróżnorodność mikroorganizmów oraz opóźniona i mniejsza liczebnie kolonizacja bakteriami Bacteroidetes.

Kolejnym bardzo istotnym czynnikiem modyfikującym skład mikrobioty jelitowej noworodków jest sposób karmienia. U niemowląt, karmionych mlekiem matki, bakterie z rodzaju Bifidobacterium są mikrobiotą dominującą. Dzieje się to dzięki, zawartym w mleku kobiecym, aż około 130 różnym oligosacharydom, które nie tylko zapobiegają zakażeniom przewodu pokarmowego u niemowląt (poprzez zapobieganie adhezji bakterii patogennych), ale też wykazują działanie prebiotyczne, sprzyjając rozwojowi bakterii z rodzaju Bifidobacterium oraz Lactobacillus.

Pojawia się coraz więcej doniesień, że oligosacharydy poprzez wpływ na mikrobiotę mogą oddziaływać bezpośrednio z komórkami układu immunologicznego. Ponadto, jak wykazały badania ostatnich lat, mleko matki poza naturalnymi prebiotykami, zawiera również żywe bakterie probiotyczne z rodzaju Lactobacillus (najwięcej Lactobacillus salivarius i Lactobacillus fermentum) i Bifidobacterium (najwięcej Bifidobacterium breve). U dzieci żywionych mieszankami mlekozastępczymi mikroflora jest bardziej zróżnicowana i zdecydowanie uboższa w bakterie z rodzaju Bifodobacterium. Przeważają w niej mikroorganizmy z rodziny Enterobacteriaceae, Enterococcus sp. i Bacteroides sp. 

Wpływ mikrobioty jelitowej na rozwój układu immunologicznego  Bakterie zasiedlające przewód pokarmowy noworodka są jednymi z pierwszych antygenów, które nie tylko aktywują mechanizmy obronne, ale też tolerancję immunologiczną oraz procesy regulujące odpowiedź na potencjalne alergeny. Mikrobiota jelitowa stymuluje produkcję sekrecyjnych immunoglobulin, a poprzez połączenie bakterii jelitowych z receptorami Toll-podobnymi, pobudza drogi sygnalizacyjne, aktywujące liczne komórki efektorowe układu immunologicznego, takie jak: makrofagi, limfocyty B, komórki NK, limfocyty T pomocnicze- Th1 lub Th2, cytotoksyczne limfocyty T oraz limfocyty Treg. Te ostatnie, limfocyty Treg, mają szczególne znaczenie. Są bowiem odpowiedzialne za utrzymanie równowagi cytokinowej Th1/Th2 i rozwój tolerancji immunologicznej. Nieprawidłowość na którymkolwiek etapie całej immunologicznej kaskady u noworodka skutkować może zaburzeniem równowagi Th1/Th2 w kierunku proalergicznego profilu cytokinowego limfocytów, czego konsekwencją jest rozwój alergii w kolejnych latach.

Związek mikrobioty jelitowej z chorobami alergicznymi

Jak wykazały wyniki badań, u niemowląt z alergią, w porównaniu ze zdrowymi niemowlętami, zaobserwowano wyższą całkowitą liczbę bakterii w przewodzie pokarmowym, w tym wyższą liczbę bakterii beztlenowych, przy mniejszym zróżnicowaniu flory bakteryjnej jelit. Badania przeprowadzone przez fińską grupę badaczy wykazały zwiększoną liczbę bakterii Clostridium oraz zmniejszoną liczbę bakterii Bifidobacterium u noworodków, u których zaobserwowano objawy alergii do 2 roku życia. Badania szwedzkie pokazały natomiast, że u dzieci, u których alergia pojawiła się w ciągu pierwszych 5 lat życia, w mikrobiocie jelit w okresie wczesnego niemowlęctwa obserwowano obniżoną liczbę bakterii z rodzaju Lactobacillus, Bifidobacterium adolescence i Clostridium difficile.

Podobne badanie, skupiające się na analizie składu mikrobioty jelitowej przeprowadzili polscy badacze. Ukazało ono, że w grupie niemowląt z rozpoznaną alergią pokarmową oraz objawami atopowego zapalenia skóry przeważała grupa dzieci z niską liczbą bakterii z rodzaju Lactobacillus, Bifidobacterium, Bacteroides oraz Enterobacteriacae w przewodzie pokarmowym, w porównaniu z grupą dzieci zdrowych. Również chorzy z atopią, w porównaniu z osobami bez atopii, mają więcej bakterii z rodzaju Clostridium i zwykle mniej z rodzaju Bifidobacterium. 

Bardzo istotnym z punktu widzenia programowania mikrobiotycznego jest fakt, że różnice w składzie mikrobioty pomiędzy dziećmi zdrowymi a alergikami występują już w okresie noworodkowo-niemowlęcym, zaś objawy alergii pojawiają się później. Co więcej, okazuje się, że skład mikrobioty jelitowej wpływa nie tylko na zwiększenie ryzyka rozwoju alergii, ale również ogrywa istotną rolę w naturalnym jej przebiegu.

AUTORZY I ŹRÓDŁA

Autor/autorzy opracowania:

lek. Patrycja Bartkiewicz-Skrabania

Źródło tekstu:

1. Cukrowska B., Programowanie mikrobiotyczne i żywieniowe – znaczenie mikrobiomu i wczesnej ekspozycji na potencjalne alergeny pokarmowe w rozwoju alergii . Standardy medyczne Pediatria 2018, T.15.
2. Cukrowska B., Klewicka E., Programowanie mikrobiotyczne - homeostaza mikrobioty jelitowej a ryzyko chorób cywilizacyjnych. Standardy Medyczne Pediatria 2014, T. 11, 913-922
3. Cukrowska B., Różnice populacyjne w składzie mikroflory przewodu pokarmowego a działanie probiotyków w chorobach alergicznych. Standardy medyczne Pediatria 2011, T. 8, 737–744