Tajemný svět uvnitř našich střev: Bakterie ovlivňují naše zdraví i genetickou informaci

Tajemný svět uvnitř našich střev: Bakterie ovlivňují naše zdraví i genetickou informaci

Uvnitř každého z nás existuje celý složitý svět osídlený podivuhodnými bytostmi, které svými vlastnostmi a činy zásadně ovlivňují náš život. Ne, nemluvíme tady o duševním světě psychiatrického pacienta, ale o mikroskopických organismech obývajících naše střeva. Náš střevní mikrobiom totiž není důležitý jen pro trávení potravy a imunitu, ale dokáže aktivně ovlivňovat i aktivitu řady genů v naší DNA.

V našem životě prakticky neexistuje okamžik, kdy bychom byli jedinou živou bytostí ve svém těle. Ještě nedávno se sice vědci domnívali, že v průběhu nitroděložního vývoje byla naše střeva panensky čistá, teprve v okamžiku průchodu porodními cestami jsme se „nakazili“ mikroorganismy naší matky a další jsme pak přijímali prostřednictvím mateřského mléka (probiotické bakterie), ale i třeba prostřednictvím kontaktu s pokožkou matky. Nedávné výzkumy ovšem prokázaly, že ve střevech bují bohatý život již dávno před narozením, protože se do nich dostávají mikroby z plodové vody a placenty.

Ovlivňuje imunitu, duševní vývoj i hubnutí

Slovo „nakazili“ jsme použili v uvozovkách záměrně. Tyto mikroorganismy totiž primárně nezpůsobují nemoci (i když v případě nerovnováhy ve střevním systému se to stát může). Naše soužití s nimi lze naopak označit jako symbiózu, tedy vztah oboustranně prospěšný. My jim poskytujeme výživu, oni nám za to pomocí fermentace pomáhají trávit potravu, produkují některé vitaminy (například vitamin B12 a K2), a navíc neustále interagují s naším imunitním systémem a pomáhají tak formovat naši imunitní odpověď.
Stav našeho mikrobiomu (mikrobiom je přesnější výraz než mikroflóra, protože nejde o rostlinné organismy) navíc prokazatelně může výrazně ovlivnit i naše sklony k mnohým nemocem a problémům, ať už jde například o kardiovaskulární choroby, cukrovku, astma, alergie, autoimunitní onemocnění či obezitu. Podle posledních výzkumů dokonce mikrobiom úzce souvisí s vývojem nervové soustavy (zvláště v prvních třech letech života), funkcí mozku i s reakcí na stres a úzkostí. Dokonce se objevily i studie naznačující možnou souvislost mikrobiomu se vznikem autismu!

Bakterie mění funkci DNA

Do toho všeho ovšem navíc vstupuje i epigenetika ve formě vnějších vlivů, které spouštějí specifické biochemické reakce, jež poté ovlivňují aktivitu genů v naší DNA, a mohou dokonce některé z nich zcela vypnout, či naopak zapnout. I tady je přitom náš vztah s mikroby v našich střevech vzájemný: My, lidé, totiž prostřednictvím faktorů svého životního stylu spouštíme reakce, které ovlivňují aktivitu genů nejen v naší vlastní DNA, ale i v DNA našich střevních mikrobů. A oni na oplátku zase velkou měrou ovlivňují naše epigenetické vzorce.
Už v době našeho prenatálního vývoje tak mikroorganismy z těla naší matky ovlivňovala, které z našich genů se zapnou a vypnou, a tedy i velkou řadu aspektů našeho vývoje. A pokračovalo to i po narození, zejména pak v prvních třech letech života, kdy se k „infekci“ od našich blízkých (mateřské mléko, kontakt s blízkými osobami) přidal i vliv výživy a dalších faktorů životního stylu.

Vše začíná v děloze

Nejcitlivějším obdobím lidského života z hlediska epigenetiky je prenatální vývoj, tedy těhotenství. V této době je největší intenzita epigenetických reakcí, které rozhodují o tom, které ze zděděných genů se posléze ve vývoji dítěte uplatní. Konkrétní průběh těchto epigenetických reakcí přitom ovlivňuje zejména matka. Zcela zásadní je vliv její výživy, která dodává nejen stavební kameny pro vývoj dítěte, ale i řadu substancí s epigenetickými účinky. Důležité je i vystavení matky znečišťujícím látkám z prostředí, její pohybová aktivita, a dokonce i emocionální stav. (Více o těchto vlivech jsme psali zde: https://www.epivyziva.cz/cesta-ke-zdravemu-miminku-ii-epigenetika-v-tehotenstvi/)
Jak už jsme ale uvedli výše, již v této době je vyvíjející se dítě vystaveno mikrobům z plodové vody či placenty, které osídlují jeho střevo a ovlivňují epigenetické procesy. Tyto mikroby přitom mohou ovlivnit zejména imunitní odpověď a sklony k alergiím v prvních letech života.
Nastávající matka by se proto měla snažit pozitivně ovlivňovat svůj vlastní střevní mikrobiom, protože tím rozhoduje o tom, které mikroorganismu osídlí střeva jejího dítěte. Důležitá je zde zejména racionální výživa s obsahem probiotik a probiotik – u žen, které tyto látky dostávaly v průběhu těhotenství, byla dokonce zjištěna i odlišná míra epigenetické reakce jménem metylace genů. Na místě je ale například i zdrženlivost v užívání antibiotik.

Kojení je nenahraditelné

Naprosto klíčovou potravinou v prvních měsících života je mateřské mléko. Obsahuje totiž nejen optimální mix živin z hlediska růstu a vývoje dítěte, ale i z hlediska epigenetických účinků jak na organismus dítěte, tak i na jeho mikrobiom. Najdeme tu například bílkovinu laktoferrin, která pozitivně ovlivňuje aktivitu genů řídících zánětlivou odpověď ve střevech, či oligosacharidy sloužící jako prebiotikum (tj. substrát umožňující přežívání střevních mikroorganismů). Mateřské mléko rovněž epigenetickou cestou ovlivňuje imunitu dítěte, jeho trávicí procesy, bariérovou funkci střeva, hladinu cholesterolu či sklony k zánětlivým procesům, k obezitě a také metabolickým poruchám v průběhu dalšího života. Příznivý vliv kojení na rozvoj střevní mikroflóry je rovněž pravděpodobně důvodem, proč kojené děti méně často trpí poruchami imunity, astmatem a alergiemi.

Trocha špíny neuškodí

Velkou roli v osídlování střeva však hrají i další vlivy. Především je to časný kontakt s mikroorganismy, což nabourává trend posledních desetiletí držet miminka v co nejvíce sterilním prostředí, abychom je chránili před nemocemi. Efekt je totiž zcela opačný. Když byly například v rámci výzkumu mláďata myší drženy v prostředí bez zárodků mikrobů, došlo u nich k nedokonalému rozvoji imunitní odpovědi a vysokému výskytu alergií.
Kontakt s běžnými mikroby, které se vyskytují v přírodě, je ovšem důležitý i v průběhu těhotenství, protože už tehdy se formuje imunitní odpověď dítěte prostřednictvím mikrobiomu matky. Děti žen žijících v době těhotenství na farmách tak například měly ve srovnání s dětmi městských matek výrazně nižší riziko astmatu.

Pozor na císařský řez

Podstatný je ovšem i způsob porodu. Při průchodu porodními cestami totiž dochází k masivnímu kontaktu s mikrobiomem matky, který je důležitý pro optimální kolonizaci střeva dítěte bakteriemi. U dětí, které přišly na svět císařským řezem, tak byly zaznamenány významné odchylky ve složení střevní mikroflóry, které přetrvávaly až do sedmého roku života. Tyto děti proto mají vyšší riziko vzniku poruch imunity, alergií, ale i rozvoje artritidy a zánětlivých střevních onemocnění. Zvláště u dětí trpících ulcerativní kolitidou a Crohnovou nemocí byla totiž zaznamenána nižší druhová rozmanitost střevní mikroflóry, která má za následek epigenetické změny vedoucí ke zvýšení rizika těchto chorob (zejména ovlivněním zánětlivé odpovědi). Děti po císařském řezu dokonce trpí i častějším výskytem dětské obezity.
Negativní vliv na složení střevní mikroflóry má pak i léčba antibiotiky. Ta v tomto směru působí negativně ve všech fázích života, v těch ranných však následkem toho způsobuje epigenetické změny, které v pozdějším věku například zvyšují riziko vzniku astmatu, zánětlivých střevních onemocnění či diabetu.
V těhotenství a prvních třech letech života jsou sice epigenetické vlivy střevního mikrobiomu nejvyšší, to však neznamená, že by se neuplatňovaly ani v dalším životě. Naopak – důležitost optimálního osídlení našich střev pokračuje po celý život. Například u dospělých obézních osob byla prokázána výrazně nižší druhová rozmanitost střevní mikroflóry a tento aspekt prokazatelně souvisí i s rizikem zánětlivých střevních onemocnění, diabetu, rakoviny střev a řady dalších potíží.

Zaměřeno na výživu

Jak tedy kvalitu populace v našich střevech zvýšit? Základem by měla být kvalitní strava, pomohou ale i doplňky stravy.

Probiotika
Velmi důležitá je konzumace probiotik, ať už ve formě kysaných mléčných výrobků, kvašené zeleniny či doplňků stravy. Zásadní je to zejména u těhotných matek a kojících – doplňování probiotik v posledních týdnech těhotenství a do 6 měsíců věku dítěte například vedlo k výraznému snížení výskytu atopického ekzému u dětí. Podobný vliv měla i konzumace probiotik u dětí, a to až do věku 7 let. Probiotika jsou ovšem v rámci péče o zdraví důležitá i po celý další život.

Prebiotika
Neméně zásadní jsou tzv. prebiotika. Jde především o nestravitelné či obtížně stravitelné sacharidy, které slouží jako substrát pro probiotické bakterie (např. fruktooligosacharidy a inulin). Jejich velmi bohatým zdrojem je například kořen čekanky, který se zároveň vyznačuje i epigenetickými účinky. Díky tomu čekanka výrazně podporuje imunitu, působí proti alergiím, zácpě, artróze, podporuje hubnutí a snižuje riziko nádorů tlustého střeva (více zde: https://www.epivyziva.cz/cekanka-obecna/). Dalšími zdroji prebiotik jsou například topinambury, česnek, cibule a některé druhy hub.

Isoflavony
Velmi pozitivní vliv na střevní mikrobiom mají i mnohé rostlinné substance, které z chemického hlediska patří isoflavony a polyfenoly. Většina z nich má silné antioxidační účinky, přímo působí proti řadě patogenům z řad bakterií, virů a plísní, a zároveň podporují růst mikroorganismů prospěšných. Některé vynikají i přímými epigenetickými účinky:

 

  • Kvercetin, který můžeme najít zejména v řadě druhů ovoce, je z hlediska vlivu na mikrobiom asi nejlépe prozkoumám. V kombinaci s epigenetickým působením z něj dělá účinný přípravek na podporu hubnutí.
  • Resveratrol obsažený ve slupkách hroznového vína podporuje růst několika kmenů „přátelských“ bakterií (zejména Lactobacillus a Bifidobacterium), potlačuje některé nežádoucí (například Enterococcus) a snižuje negativní dopad stravy s vysokým podílem tuku na střevní mikrobiom.

 

Další doplňky stravy

L-glutamin – Užívání této aminokyseliny účinně upravuje rovnováhu jednotlivých střevních mikroorganismů. To se projeví zejména zlepšením imunity a také podporou hubnutí.

Omega-3 a omega-6 – oba tyto typy nenasycených mastných kyselin mají na střevní mikrobiom příznivý vliv. Naše strava však obsahuje omega-6 spíše nadbytek, proto je vhodné doplňovat pouze omega-3.

Kurkumin – účinná látka kořene kurkumy je známá svým příznivými vlivem na zánětlivá střevní onemocnění (hlavně na Crohnovu chorobu a Ulcerativní kolitidu). Důvodem je přitom jak jeho epigenetické působní na zánětlivé procesy, tak vliv na střevní mikrobiom. Pro optimální vstřebávání je třeba kurkumin konzumovat spolu s piperinem.

Spirulina – tato modrozelená sladkovodní řasa účinně podporuje růst prospěšných probiotik (hlavně Lactobacillus), a zároveň efektivně potlačuje množení těch nežádoucích.

 

Zdroje informací

Franck Carbonero. Human epigenetics and microbiome: the potential for a revolution in both research areas by integrative studies. Future Sci OA. 2017 Aug; 3(3): FSO207.

Flavia IndrioSilvia MartiniRuggiero FrancavillaLuigi CorvagliaFernanda Cristofori,Salvatore Andrea MastroliaJosef NeuSamuli RautavaGiovanna Russo SpenaFrancesco Raimondi, andGiuseppe Loverro. Epigenetic Matters: The Link between Early Nutrition, Microbiome, and Long-term Health Development. Front Pediatr. 2017; 5: 178.

Celluzzi A, Masotti A. How our other genome controls our epi-genome. Trends Microbiol (2016) 24:777–87.10.1016/j.tim.2016.05.005

Bhutta ZA, Das JK, Rizvi A, Gaffey MF, Walker N, Horton S, et al. Evidence-based interventions for improvement of maternal and child nutrition: what can be done and at what cost? Lancet (2013) 382:452–77.10.1016/S0140-6736(13)60996-4

Neu J. The microbiome during pregnancy and early postnatal life. Semin Fetal Neonatal Med (2016) 21:373–9.10.1016/j.siny.2016.05.001

Collado MC, Rautava S, Aakko J, Isolauri E, Salminen S. Human gut colonisation may be initiated in utero by distinct microbial communities in the placenta and amniotic fluid. Sci Rep (2016) 6:23129.10.1038/srep23129 [

Neu J. The microbiome during pregnancy and early postnatal life. Semin Fetal Neonatal Med (2016) 21:373–9.10.1016/j.siny.2016.05.001.

Koren O, Goodrich JK, Cullender TC, Spor A, Laitinen K, Bäckhed HK, et al. Host remodeling of the gut microbiome and metabolic changes during pregnancy. Cell (2012) 150:470–80.10.1016/j.cell.2012.07.008

Mueller NT, Mao G, Bennet WL, Hourigan SK, Dominguez-Bello MG, Appel LJ, et al. Does vaginal delivery mitigate or strengthen the intergenerational association of overweight and obesity? Findings from the Boston Birth Cohort. Int J Obes (Lond) (2017) 41:497–501.10.1038/ijo.2016.219

Minekawa R, Takeda T, Sakata M, Hayashi M, Isobe A, Yamamoto T, et al. Human breast milk suppresses the transcriptional regulation of IL-1beta-induced NF-kappaB signaling in human intestinal cells. Am J Physiol Cell Physiol (2004) 287:C1404–11.10.1152/ajpcell.00471.2003

Weng M, Walker WA. The role of gut microbiota in programming the immune phenotype. J Dev Orig Health Dis (2013) 4:203–14.10.1017/S2040174412000712

Hooper LV, Wong MH, Thelin A, Hansson L, Falk PG, Gordon JI. Molecular analysis of commensal host-microbial relationships in the intestine. Science (2001) 291:881–4.10.1126/science.291.5505.881

Sjögren YM, Tomicic S, Lundberg A, Böttcher MF, Björkstén B, Sverremark-Ekström E, et al.Influence of early gut microbiota on the maturation of childhood mucosal and systemic immune responses. Clin Exp Allergy (2009) 39:1842–51.10.1111/j.1365-2222.2009.03326.x

Sharma AM, Staels B. Review: peroxisome proliferator-activated receptor gamma and adipose tissue – understanding obesity-related changes in regulation of lipid and glucose metabolism. J Clin Endocrinol Metab (2007) 92:386–95.10.1210/jc.2006-1268

Rossmeisl M, Medrikova D, van Schothorst EM, Pavlisova J, Kuda O, Hensler M, et al. Omega-3 phospholipids from fish suppress hepatic steatosis by integrated inhibition of biosynthetic pathways in dietary obese mice. Biochim Biophys Acta (2014) 1841:267–78.10.1016/j.bbalip.2013.11.010

Owen CG, Whincup PH, Odoki K, Gilg JA, Cook DG. Infant feeding and blood cholesterol: a study in adolescents and a systematic review. Pediatrics (2002) 110:597

Fofanova TY, Petrosino JF, Kellermayer R. Microbiome-epigenome interactions and the environmental origins of inflammatory bowel diseases. J Pediatr Gastroenterol Nutr (2016) 62:208

Round JL, Mazmanian SK. Inducible Foxp3+ regulatory T-cell development by a commensal bacterium of the intestinal microbiota. Proc Natl Acad Sci U S A (2010) 107:12204–9.10.1073

McLoughlin RM, Mills KHG. Influence of gastrointestinal commensal bacteria on the immune responses that mediate allergy and asthma. J Allergy Clin Immunol (2011) 127:1097

Patel RM, Lin PW. Developmental biology of gut-probiotic interaction. Gut Microbes (2010) 1:186

Sudo N, Sawamura S, Tanaka K, Aiba Y, Kubo C, Koga Y. The requirement of intestinal bacterial flora for the development of an IgE production system fully susceptible to oral tolerance induction. J Immunol(1997) 159:1739–45.

Kalliomäki M, Kirjavainen P, Eerola E, Kero P, Salminen S, Isolauri E. Distinct patterns of neonatal gut microflora in infants in whom atopy was and was not developing. J Allergy Clin Immunol (2001) 107:129–34.10.1067/mai.2001.111237

Kalliomäki M, Collado MC, Salminen S, Isolauri E. Early differences in fecal microbiota composition in children may predict overweight. Am J Clin Nutr (2008) 87:534–8.

Dominguez-Bello MG, Costello EK, Contreras M, Magris M, Hidalgo G, Fierer N, et al. Delivery mode shapes the acquisition and structure of the initial microbiota across multiple body habitats in newborns. Proc Natl Acad Sci U S A (2010) 107:11971

Salminen S, Gibson GR, McCartney AL, Isolauri E. Influence of mode of delivery on gut microbiota composition in seven year old children. Gut (2004) 53:1388

Sevelsted A, Stokholm J, Bønnelykke K, Bisgaard H. Cesarean section and chronic immune disorders. Pediatrics (2015) 135:e92–8.10.1542/peds.2014-0596

Turta O, Rautava S. Antibiotics, obesity and the link to microbes – what are we doing to our children?BMC Med (2016) 14:57.10.1186/s12916-016-0605-7

Semic-Jusufagic A, Belgrave D, Pickles A, Telcian AG, Bakhsoliani E, Sykes A, et al. Assessing the association of early life antibiotic prescription with asthma exacerbations, impaired antiviral immunity, and genetic variants in 17q21: a population-based birth cohort study. Lancet Respir Med (2014) 2:621–30.10.1016/S2213-2600(14)70096-7

Candon S, Perez-Arroyo A, Marquet C, Valette F, Foray A-P, Pelletier B, et al. Antibiotics in early life alter the gut microbiome and increase disease incidence in a spontaneous mouse model of autoimmune insulin-dependent diabetes. PLoS One (2015) 10:e0125448.10.1371/journal.pone.0125448

Hviid A, Svanström H, Frisch M. Antibiotic use and inflammatory bowel diseases in childhood. Gut(2011) 60:49–54.10.1136/gut.2010.219683

Kuhle S, Tong OS, Woolcott CG. Association between caesarean section and childhood obesity: a systematic review and meta-analysis. Obes Rev (2015) 16:295–303.10.1111/obr.12267

Kumar H, Lund R, Laiho A, Lundelin K, Ley RE, Isolauri E, et al. Gut microbiota as an epigenetic regulator: pilot study based on whole-genome methylation analysis. MBio (2014) 5:e2113–4.10.1128/mBio.02113-14

Remely M, Aumueller E, Jahn D, Hippe B, Brath H, Haslberger AG. Microbiota and epigenetic regulation of inflammatory mediators in type 2 diabetes and obesity. Benef Microbes (2014) 5:33–43.10.3920/BM2013.00

O’ Mahony SM, Stilling RM, Dinan TG, Cryan JF. The microbiome and childhood diseases: focus on brain-gut axis. Birth Defects Res C Embryo Today (2015) 105:296–313.10.1002/bdrc.21118

Stilling RM, Dinan TG, Cryan JF. Microbial genes, brain & behaviour – epigenetic regulation of the gut-brain axis. Genes Brain Behav (2014) 13:69–86.10.1111/gbb.12109

Dinan TG, Cryan JF. Regulation of the stress response by the gut microbiota: implications for psychoneuroendocrinology. Psychoneuroendocrinology (2012) 37:1369–78.10.1016/j.psyneuen.2012.03.007

Li Q, Han Y, Dy ABC, Hagerman RJ. The gut microbiota and autism spectrum disorders. Front Cell Neurosci (2017) 11:120.10.3389/fncel.2017.00120

Kalliomäki M, Salminen S, Arvilommi H, Kero P, Koskinen P, Isolauri E. Probiotics in primary prevention of atopic disease: a randomised placebo-controlled trial. Lancet (2001) 357:1076–9.10.1016/S0140-6736(00)04259-8

Kalliomäki M, Salminen S, Poussa T, Isolauri E. Probiotics during the first 7 years of life: a cumulative risk reduction of eczema in a randomized, placebo-controlled trial. J Allergy Clin Immunol(2007) 119:1019–21.10.1016/j.jaci.2006.12.608

Douwes J, Cheng S, Travier N, Cohet C, Niesink A, McKenzie J, et al. Farm exposure in utero may protect against asthma, hay fever and eczema. Eur Respir J (2008) 32:603–11.10.1183/09031936.00033707

Etxeberria et al. (2015) Etxeberria U, Arias N, Boqué N, Macarulla MT, Portillo MP, Martínez JA, Milagro FI. Reshaping faecal gut microbiota composition by the intake of trans-resveratrol and quercetin in high-fat sucrose diet-fed rats. Journal of Nutritional Biochemistry. 2015;26:651–660.

Larrosa et al. (2009) Larrosa M, Yañéz Gascón MJ, Selma MV, González-Sarrías A, Toti S, Cerón JJ, Tomás-Barberán F, Dolara P, Espín JC. Effect of a low dose of dietary resveratrol on colon microbiota, inflammation and tissue damage in a DSS-induced colitis rat model. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2009;57:2211–2220.

Adrian CatineanMaria Adriana Neag, Dana Maria MunteanIoana Corina Bocsan, andAnca Dana Buzoianu. An overview on the interplay between nutraceuticals and gut microbiota. PeerJ. 2018; 6: e4465. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5855885/#ref-57

Ramalingam et al. (2016) Ramalingam R, Harrison CA, Besselsen DG, John H. The role of curcumin in modulating colonic microbiota during colitis and colon cancer prevention. Inflammatory Bowel Diseases. 2016;21:2483–2494.

 

Zanechat odpověď
Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. *

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..