Záhady střevního mikrobiomu: Ovlivňují bakterie inteligenci?

Složení bakterií uvnitř našich střev není důležité jen pro zdravé trávení. Úzce totiž souvisí třeba i s naší mentální výkonností, rizikem Alzheimerovy choroby či deprese, a dokonce i s naší schopností najít si kamarády!

Mohlo by se zdát, že ze střev do mozku vede dlouhá cesta, opak je ale pravdou. Možností spojení mezi střevem a mozkem je hned několik, a proto může složení střevního mikrobiomu ovlivňovat funkce mozku zcela zásadně.

Velmi důležitou roli zde hraje například nerv s poněkud legračním názvem nervus vagus neboli nerv bloudivý. Ten do mozku přináší například informace, které ovlivňují chuť k jídlu, paměť, učení, a dokonce i náladu.

Řada výzkumů také prokázala, že pokud dojde ke změně ve složení střevního mikrobiomu, mění se také produkce látek, jež ovlivňují fungování mozku – například kyseliny gama-aminomáselné (GABA) či neurotransmiterů, které umožňující přenos signálu mezi jednotlivými nervovými buňkami (serotonin, dopamin a další). To je opět důležité nejen například pro schopnost učení, paměť či soustředění, ale nedostatek těchto látek je typický i třeba pro deprese a další psychické potíže.

Některé střevní bakterie také produkují mastné kyseliny s krátkým řetězcem, například butyrát, a ty ovlivňují celou řadu procesů v mozku – fungují například jako zdroj energie pro buňky, ovlivňují buněčnou signalizaci, působí protizánětlivě, chrání nervové buňky před poškozením a podporuje produkci růstového faktoru BDNF, který je důležitý pro vznik a vývoj nových nervových buněk. Více o butyrátu zde »

Ochranné účinky na mozkovou tkáň navíc mohou mít i některé vitaminy, které jsou ve střevech produkovány – například vitaminy K2, B2, B9 a B12.

Rovnováha střevního mikrobiomu také zásadním způsobem ovlivňuje míru zánětlivých procesů v těle, což se následně projeví i kondicí našeho mozku – se zánětlivými procesy totiž souvisí i třeba deprese, ADHD či Alzheimerova choroba.

Mikrobiom a mozek: Co může ovlivnit?

Kognitivní procesy

Způsoby, jakým obyvatelé střev ovlivňují naši paměť, schopnost učení, soustředění a další mozkové procesy, jsou zatím prozkoumány jen z malé části, i ta ale naznačuje, že souvislost tu je, a to zatraceně velká. Mikrobiom ovlivňuje například produkci růstového faktoru BDNF, který podporuje vznik nových neuronů, jejich ochranu i vytváření spojů mezi nimi. Právě vznik nových spojů mezi nervovými buňkami je přitom podstatou procesu učení. Pokud si tedy stěžujete na „děravou paměť“, nedokážete se soustředit a učit se nové věci, jedna z příčin může ležet právě uvnitř střev.

Pokusy na zvířatech navíc ukázaly, že narušení rovnováhy v oblasti střev může značně zhoršit kognitivní procesy – k tomu u pokusných zvířat došlo například při infekci některými bakteriemi, a dokonce i při užívání antibiotik!

Nálada

Pokud uvnitř střev vznikne nerovnováha, projeví se to mj. zvýšenou mírou zánětlivých procesů. A právě chronický zánět je považován za jednu z důležitých příčin depresí a dalších psychických problémů. Naši náladu a související onemocnění ovšem mohou ovlivňovat i metabolity střevních bakterií – zvláště ty, které mají zvyšují tvorbu neurotransmiterů a faktoru BDNF.

Střevní mikrobiom má ovšem vliv i na osu hypothalamus – hypofýza – nadledviny, která je mj. zodpovědná za naši odolnost vůči stresu. Právě nízká odolnost vůči stresu (stejně jako působení nadměrného stresu) totiž pravděpodobnost vzniku depresí zvyšuje. Náladu může ovlivnit i výše zmíněný nervus vagus, který a reaguje na koncentraci bakteriálních produktů uvnitř něj. Tento nerv má totiž přímý vliv na tzv. centrum odměny v mozku, kde pomáhá navodit příjemné pocity, a ovlivňuje i další emoce.

V pokusech na myších se dokonce ukázalo, že pokud přeneseme střevní mikrobiom zvířat trpících příznaky deprese na ta zdravá, začnou depresivními příznaky trpět i ona!

Sociální chování

V této oblasti proběhly zatím pouze výzkumy na myších, jejich výsledky jsou však nesmírně zajímavé. Když totiž vědci nechali pokusné myši vyrůstat ve zcela antiseptickém prostředí, takže jejich střeva zůstala zcela neosídlena mikroorganismy, zjistili mimo jiné, že se z nich stali zcela asociální jedinci. Nejen, že nevyhledávali setkání s žádnou jinou myší, ale dokonce se jim záměrně vyhýbali! Když ale pokusným myškám provedli tzv. fekální transplantaci, která zajistila správné osídlení jejich střev, jejich chování se zcela změnilo a začaly sociální kontakty naopak vyhledávat!

Dalšími výzkumy pak vědci přímo identifikovali konkrétní bakterie, které byly za pozitivní změny zodpovědné: Enterococcus faecalis. Ty zaprvé ovlivňují neurony, které jsou zodpovědné za sociální chování, a za druhé pomáhají regulovat hladinu glukokortikoidů, které patří mezi stresové hormony. A když jsou myši stresované, sociálním kontaktům se vyhýbají.  

Tyto výzkumy přinášejí velkou naději i pro osoby trpící problémy, které schopnost navazovat sociální kontakty ovlivňují – například depresemi nebo autismem.

Stárnutí mozku

I tady přinášejí pokusy na myších velkou naději lidem: Když totiž starým myším vědci osídlili střeva mikrobiomem myší mladých, dokázali tím výrazně omladit jak jejich mozek, tak i imunitní funkce. Došlo dokonce ke zvrácení některých poškození mozku souvisejících se stárnutím a zlepšila se jejich schopnost učení.

Alzheimerova choroba

Implantace cizích střevních bakterií ovšem nemusí mít vždy jen pozitivní vliv. Když totiž vědci pokusným zvířatům implantovali střevní bakterie od lidí trpících Alzheimerovou chorobou, došlo u nich ke změnám, které tuto nemoc nebezpečně připomínaly: zhoršily se jejich kognitivní schopnosti, klesla tzv. plasticita nervové soustavy, která souvisí například s vytvářením nových nervových spojů, zvýšila se úroveň zánětlivých procesů v mozku, a dokonce byly zaznamenány i přímé změny ve struktuře hipokampu, což je část mozku zodpovědná za paměť.

Souvislost rovnováhy střevního mikrobiomu a neurodegenerativních onemocnění, jako je Alzheimerova či Parkinsonova choroba, ovšem byla prokázána i u lidí. Jeho složení může například podpořit, či naopak potlačit tvorbu tzv. beta-amyloidních plaků, které jsou pro Alzheimerovu chorobu typické.

Autismus

Příčiny vzniku poruch autistického spektra jsou stále do značné míry obestřeny tajemstvím, některé výzkumy ovšem naznačují, že i tyto problémy mohou souviset s rovnováhou střevního mikrobiomu. Této teorii nahrává i fakt, že většina autistů zároveň trpí i trávicími obtížemi. Abnormálně vysoký je mezi nimi i výskyt Crohnovy choroby, pro niž je disharmonie uvnitř střev typická.

V současnosti jsou dokonce vyvíjeny diagnostické metody založené na rozboru střevního mikrobiomu, pomocí nichž by se daly poruchy autistického spektra odhalit již v raném věku.

ADHD

Porucha pozornosti spojená s hyperaktivitou má celou řadu možných příčin. Za jednu z nejvýznamnějších je přitom pokládána dysfunkce mitochondrií na tzv. dopaminergních neuronech (mitochondrie jsou buněčné organely produkující energii). To vede ke zvýšené produkci volných radikálů, které poškozují membrány buněk, a především v nich obsažené omega-3 nenasycené mastné kyseliny. Následně vzniká zánět, který má rovněž negativní vliv na funkci těchto neuronů, a tím se začarovaný kruh uzavírá.

Opět je zde ve hře i výše zmíněné centrum odměn (tedy neurony produkující dopamin), protože předvídání odměn je pro regulaci chování důležité, a právě u dětí s ADHD bývá často narušeno. A právě střevní mikrobiom ovlivňuje centrum odměn zásadním způsobem.

Dokonce je znám pravděpodobný původce těchto potíží: jde o bakterii rodu Faecalibacterium, která se ve střevech většiny osob s ADHD vyskytuje v nedostatečném množství, a naopak čeleď Ruminococcaceae, která je zde naopak přemnožena. Tyto bakterie totiž konzumují GABA, která snižuje míru podráždění neuronů (a má tedy zklidňující efekt), což může v mozku vyvolat její nedostatek. Zaznamenáno bylo i celkové snížení druhové rozmanitosti střevních obyvatel.

Zajímavé přitom je, že v jedné studii zjistili vědci podobné změny i ve střevech matek dětí s ADHD. Je tedy možné, že je na své děti mohly přenést například při porodu.

U dětí s ADHD byl rovněž zaznamenán deficit omega-3 nenasycených mastných kyselin, zvláště pak DHA, která je důležitou složkou nervových buněk, a zároveň zvýšená hladina omega-6. Doplňování omega-3 přitom může vést ke zlepšení některých symptomů ADHD.

Chuť k jídlu

Hlad, stejně jako chuť k jídlu ve skutečnosti nevznikají v žaludku, ale v mozku. A i na tuto oblast má vliv střevní mikrobiom. Jeho složení totiž ovlivňuje produkci látek, které chuť k jídlu povzbuzují, či naopak potlačují – například leptinu, ghrelinu, neuropeptidů Y či inzulinu.

Jak podpořit mikrobiom, paměť i učení?

Vlivů působících na rovnováhu střevního mikrobiomu a jeho prostřednictvím i na kognitivní funkce je celá řada a v podstatě je lze shrnout pod pojmem „životní styl“.

Zcela zásadní vliv má výživa. V tomto směru škodí oba extrémy: podvýživa i nadměrný příjem kalorií, zvláště pak ve formě jednoduchých sacharidů a nasycených tuků. Obě tyto živiny v nadměrném množství nejen narušují rovnováhu střevního mikrobiomu, ale také zvyšují propustnost střevní stěny, a naopak zvyšují prostupnost tzv. hematoencefalické bariéry, která brání průchodu mnoha látek z krve do mozku. Tím se zvyšuje pronikání toxických látek do mozku, což následně zhoršuje kognitivní funkce. Z pozitivně působících živin je podstatný zejména příjem esenciálních aminokyselin, cholinu a omega-3. Základy se tady přitom pokládají už v raném dětství – rozhodující vliv na složení mikrobiomu má například kojení.

Roli hraje také tělesná hmotnost – u obézních jedinců bylo například prokázáno nejen odlišné složení střevního mikrobiomu, ale také některých kognitivních funkcí.

Velký důraz na složení střevního mikrobiomu je třeba brát v dětství – zvláště v prvních třech letech života lze totiž jeho složení ovlivnit nejvýrazněji, a navíc platí, že nerovnováha uvnitř střev může vážně narušit vývoj mozku. Péče o tuto oblast je ale důležitá ve všech obdobích života. A kterými dalšími cestami můžeme rovnováhu uvnitř střev ovlivnit?

Probiotika

Zdaleka ne všechny „přátelské“ bakterie je možné užívat jako doplňky stravy, pozitivní efekt byl však zaznamenán i u těch, kde to možné je – tedy u bakterií Lactobacilus a Bifidobacterium. Například Lactobacilus prokazatelně dokáží podpořit paměť a schopnost učení. V pokusech na myších navíc po jejich podávání došlo v mozku ke zvýšení hladiny kyseliny gama-aminomáselné (GABA), jejíž nedostatek je spojován nejen s poruchami paměti a soustředění, ale i depresemi, úzkostí, poruchami spánku a ADHD.

Glutamin a L-tryptofan

Dostatečný příjem aminokyselin je naprostý základ pro fungování všech procesů v těle. Vliv na střevní mikrobiom přitom mají zejména dvě z nich: glutamin a tryptofan.

Glutamin je nejhojněji zastoupená aminokyselina v lidském těle, a proto je její dostatečný příjem zcela zásadní. Její nedostatek se objevuje zejména při úrazech, zánětech, po operacích, ale i při vysoké fyzické aktivitně. Glutamin je mj. nezbytný i pro rovnováhu v oblasti střevního mikrobiomu. Podporuje množení „přátelských bakterií, přispívá k množení buněk střevní sliznice a její regeneraci, a dokonce podporuje opravy střevní sliznice poničené chemoterapií. Navíc je prekurzorem GABA, takže může být jeho užívání užitečné i při depresích, úzkostech či ADHD.

Tryptofan (L-tryptofan) je zase důležitý nejen pro metabolismus některých střevních bakterií, ale zároveň je i prekurzorem serotoninu – právě z něj totiž tento neurotransmiter v mozku vzniká. Nedostatek serotoninu je přitom spojován například s depresemi či zhoršenou výkonností mozku. Tryptofan je nutný i pro správnou funkci paměti a procesů učení a také pro tvorbu „spánkového hormonu“ melatoninu, který ovlivňuje hloubku a kvalitu našeho spánku.

Nejbohatšími zdroji glutaminu jsou obecně potraviny živočišného původu (maso, ryby, mléčné výrobky, vejce), najdeme ho ale i třeba v ořeších zelí či fazolích. L-tryptofan kromě živočišných produktů obsahují i banány, ořechy, luštěniny či ovesné vločky. Obě aminokyseliny je možné užívat i ve formě doplňků stravy.

Butyrát

Butyrát je produkt některých střevních bakterií, lze ho ale také užívat i jako doplněk stravy. Podporuje vznik a vývoj mozkových buněk, chrání je před degenerativními procesy, působí protizánětlivě, zlepšuje funkci mitochondrií, podporuje paměť (zejména tu dlouhodobou) a je prokázána i jeho souvislost s Alzheimerovou chorobou a autismem. V případě, že střevní bakterie neprodukují butyrátu dostatek, je vhodné jeho užívání ve formě doplňku stravy.

Resveratrol

Barvivo z červeného vína pozitivně ovlivňuje střevní mikrobiom i přenos informací mezi střevem a mozkem. Má také pozitivní vliv na paměť a další kognitivní funkce.

Indol-3-karbinol

Jde o látku, která v trávicí soustavě vzniká z glukobrassicinu. Jeho zdrojem je pak zejména v brukvovitá zelenina, tedy například brokolice, růžičková kapusta, zelí, květák, kedlubna a další.

Indol potlačuje záněty ve střevech, příznivě ovlivňuje rovnováhu střevního mikrobiomu a zvyšuje tvorbu butyrátu. Jde také o jednu z klíčových látek, které zprostředkovávají přenos informací mezi střevem a mozkem, a má příznivé účinky při Alzheimerově chorobě a autismu. Kromě konzumace brukvovité zeleniny je možné indol-3-karbinol získat i z doplňků stravy.

Šafrán

Vzácné koření je tradičně užíváno pro léčbu depresí. Ukazuje se přitom, že i za tímto účinkem pravděpodobně stojí střevní mikrobiom. Sytou žlutou barvu šafránu dává karotenoid crocin, jehož podávání dle výzkumů vede ke zmírnění nerovnováhy střevního mikrobiomu a zvýšení produkce butyrátu.

Omega-3

Vztah omega-3 a funkce mozku je zcela zásadní. Jedna z těchto nenasycených mastných kyselin, DHA, je důležitou složkou buněčných membrán, přičemž její koncentrace jev velmi vysoká právě v mozkových buňkách. Druhá z nich, EPA, zase působí silně protizánětlivě.

Potvrzen byl ale i vztah omega-3 a střevního mikrobiomu. Ten je přitom oboustranný: doplňování omega-3 vede ke zvýšení druhové rozmanitosti uvnitř střev i zastoupení „přátelských“ bakterií, a naopak konzumace probiotik vede ke zvýšení koncentrace omega-3 v mozku.

Více tipů pro zdravější mikrobiom najdete zde »