Viry, houby a bakterie, které žijí v nás a na našem těle, jsou nezbytné pro klíčové funkce našeho těla.
Toto je 2. část seriálu „Kultivací střevního mikrobiomu potlačujeme nemoci“.
Možná jsme na pokraji nového lékařského paradigmatu, pokud se poznatky vědců o mikrobiomu někdy dostanou do ordinací lékařů.
V tomto seriálu „Kultivací střevního mikrobiomu potlačujeme nemoci“ se s vámi podělíme o to, jak nejnovější poznatky z této oblasti medicíny mění náš přístup k nemocem a nabízejí nové strategie léčení a prevence nemocí.
Viry, houby a bakterie, které žijí v nás a na našem těle, jsou nezbytné pro klíčové funkce našeho těla. Mikrobi v našich ústech nám například pomáhají vytvářet oxid dusnatý, který pomáhá udržovat srdeční choroby na uzdě tím, že zajišťuje hladký průtok krve. Toto mikrobiální společenství, náš mikrobiom, je jen stěží pochopitelné, ale to, co víme, nám říká, že je klíčem k prevenci a léčbě mnoha nemocí. Nikde není tato mikroskopická flóra tak důležitá jako v našich střevech.
Zdraví střev je mnohem víc než jen základní trávení. Prospěšné bakterie, které žijí ve střevech, nám pomáhají trávit potravu v tlustém střevě a přeměňovat živiny na metabolity, které ovlivňují naše fyzické i duševní zdraví.
Metabolity jsou obvykle malé molekuly vznikající při metabolismu. Tento metabolismus mohou provádět naše buňky nebo mikrobi. Mimo jiné „mikrobiální metabolity ovlivňují zrání imunitního systému, homeostázu imunitního systému, energetický metabolismus hostitele a udržování integrity sliznic“, uvádí se v přehledu výzkumu zveřejněném v časopise Nature Reviews: Gastroenterology & Hepatology. „Některé bakterie produkují bioaktivní neurotransmitery,“ uvádí studie zveřejněná v časopise Nature. Bakterie v našich střevech přispívají aminokyselinami, lipidy a cukry, které souvisejí s procesy, jako je trávení a krevní oběh. Metabolity se také podílejí na syntéze hormonů.
Náš střevní mikrobiom je dynamické prostředí s biliony mikrobů, kteří neustále interagují s námi i mezi sebou navzájem. Bakterie mají krátkou životnost, ale rychle se přizpůsobují a jejich počet se může rychle množit a výrazně zlepšit naše zdraví – nebo ho poškodit způsobem, který vědci nedokážou pochopit.
Novodobá medicína
Lidský mikrobiom je hraniční oblastí moderní medicíny, v níž mnozí vědci a výzkumníci očekávají, že najdou vysvětlení – a možná i léčbu – rostoucího počtu autoimunitních onemocnění. S tím, jak se lidské tělo stále častěji obrací samo proti sobě, je potřeba nových léčebných postupů, léků a odpovědí stále naléhavější.
Složení a změny mezi střevní mikroflórou již byly spojeny s nemocemi, které sahají od gastrointestinálních, zánětlivých a metabolických stavů až po neurologická, kardiovaskulární a respirační onemocnění.
Naši mikrobi mají také významný vliv na jiné patogenní mikroby. Každý mikrobiom například reaguje jedinečně při napadení virovými patogeny. To může pomoci vysvětlit, proč v rodinách mohou někteří členové onemocnět nemocemi, jako je covid-19 a chřipka, a jiní ne.
Pro lékaře a výzkumníky je to složitá hádanka plná slibných výsledků.
„Samozřejmě se zajímáme o biom, protože věříme, že snad můžeme podpořit zdraví změnou nebo zásahem do biomu, a to je jakási základní otázka,“ řekl doktor Neil Stollman, předseda gastroenterologického oddělení v Alta Bates Summit Medical Center, na nedávné konferenci Malibu Microbiome Meeting, která se zabývala mikrobiomem.
Přesná léčba založená na našich individuálně složitých mikrobiomech je z větší části vzdálená ještě několik let nebo dokonce desetiletí. Nicméně představa o úloze mikrobiomu v nemocech je mnohem méně mlhavá než před deseti lety.
Mikrobi a nemoci
V roce 2019 vyšel v časopise Microorganisms přehled několika studií, které se zabývaly tím, jak se ekosystém lidského mikrobiomu mění s věkem. Studie se snažila zdokumentovat způsoby, jakými se mikrobiom mění v reakci na návyky, stravu, cvičení a nemoci. Zjednodušeným závěrem je, že zdravá rovnováha mikroorganismů umožňuje tělu vykonávat metabolické a imunitní funkce, které brání rozvoji onemocnění.
Pokud se tato zdravá rovnováha ztratí, může to být podobné jako v ekosystému, který přišel o příliš mnoho klíčových rostlin nebo živočichů a hrozí mu kolaps nebo se nedokáže vypořádat s invazivním druhem, který pak působí spoušť. Když se to stane s mikrobiomem, říká se tomu „dysbióza“.
Dysbióza je spojena s různými onemocněními, od gastrointestinálních potíží až po metabolické a neurologické poruchy. Podle článku v časopise European Journal of Clinical Nutrition z roku 2021 výzkum také spojuje střevní mikrobiom s kardiovaskulárními chorobami, astmatem, alergiemi, ekzémy a onemocněním způsobeném nealkoholickým ztučněním jater.
Je třeba blíže prozkoumat, zda nemoc způsobuje nerovnováha, nebo nerovnováha způsobuje nemoc. Množství možných poruch je také stále větší oblastí výzkumu.
Mikrobi a viry
„Komensální bakterie určují aktivační práh vrozené protivirové imunity,“ uvádí se v názvu studie (pdf) publikované v časopise Immunity v roce 2012. Jinými slovy, tyto bakterie připravují imunitní systém na ochranu organismu před replikací virů, závažným onemocněním a smrtí. Studie poukázala na to, že úbytek komenzálních bakterií je spojen s těžkým onemocněním a úmrtností při chřipce a že léčba probiotiky je prospěšná při virové gastroenteritidě a virových infekcích dýchacích cest.
Ještě nedávno byl vztah mezi mikroby a covidem-19 ukázán na potenciálu bakterií poskytovat ochrannou imunitu proti virovým infekcím.
Dr. Sabine Hazanová, gastroenteroložka a výzkumnice, vysvětlila na nedávném setkání Malibu Microbiome Meeting výsledky svého výzkumu, které ilustrovaly, že vysoké množství bifidobakterií zřejmě vytváří ochranný faktor proti covidu-19.
Studie Ztracení mikrobi covidu-19, kterou vedla, zkoumala různorodé reakce na covid-19 v rámci rodin v úzkém kontaktu a dospěla k závěru, že nižší hladiny bifidobakterie jsou spojeny s infekcí. Jednou z neznámých je, zda byla bakterie nižší v důsledku infekce, nebo zda subjekty měly již dříve nízké hladiny bifidobakterií, které je činily citlivými na covid-19.
Protože je známo, že viry pronikají do změněného biomu, Hazanové se podařilo vysvětlit, proč zde covid-19 zasáhl tak silně, prevalencí dysbiotických (nevyvážených) mikrobiomů v Americe.
„Možná jde o ztracené mikroby, kteří nás učinili náchylnými na covid-19. Ztratili jsme tyto bifidobakterie a potřebujeme je doplnit,“ řekla. „Mikrobiom vypráví příběh. Je to forenzní medicína.“
Budoucí studie by mohly určit, kteří komenzální mikrobi by mohli být terapeuticky využiti ke zvýšení přirozené odolnosti vůči virům, naznačuje studie z roku 2020 v časopise Cell. Výzkumníci si představují budoucnost, kdy bude mikrobiom využíván nejen jako diagnostický nástroj, ale také k zásahům pro dosažení žádoucích fyziologických účinků.
Mikrobi a zdraví
Vědci samozřejmě hledí vstříc vzrušující budoucnosti plné možností a zároveň si uvědomují, že je důležité zjistit, jak se mikrobiomy staly dysbiotickými. Mnozí výzkumníci se ptají, jaké poznatky můžeme uplatnit, abychom nemocem předešli.
Nyní víme, že proces osídlování našeho mikrobiomu začíná již během porodu, kdy novorozenci dostávají od matky bakterie, které jim pomáhají zabránit osídlení mikrobiomu dítěte škodlivými infekčními bakteriemi. A jak stárneme, získáváme mikroby dvěma způsoby: vertikálně (od rodičů) nebo horizontálně (z prostředí, včetně potravy).
Vertikální formování našeho mikrobiomu pravděpodobně začíná v děloze, i když výzkum je předběžný. Jinými slovy, některé mikroby získáme od matky ještě před narozením. Některé výzkumy naznačují, že další mikroby získáváme také při průchodu vaginálním kanálem během porodu, ačkoli nedávné poznatky to zpochybňují. Těsná blízkost našich rodičů a kojení nám také dodávají mikroby.
Výzkum zjistil, že děti narozené císařským řezem nebo děti, které byly předčasně vystaveny antibiotikům, častěji trpí zánětlivými onemocněními a obezitou, což pravděpodobně souvisí s dysbiózou. „Vaginální výsev“ je jednou ze strategií, jak okamžitě obnovit mikrobiom dítěte na normálnější ekologii, i když tento postup je stále diskutabilní.
Při tomto jednoduchém postupu se před porodem císařským řezem vloží do pochvy matky sterilní gáza, kterou se pak otře celý obličej a tělo novorozence ve snaze napodobit expozici mikrobům při vaginálním porodu.
S tímto zákrokem jsou spojeny určité kontroverze, protože matka může být nositelkou patogenních mikrobů, nebo dokonce virů, jako je covid-19. Americký Úřad pro kontrolu potravin a léčiv považuje vaginální sekret za „biologické léčivo“, které podléhá novým předpisům o léčivech.
Probíhají studie, které mají určit, zda by se jednalo o účinnou strategii v oblasti veřejného zdraví, která by zlepšila zdravotní výsledky. Potenciálně by to mohlo otevřít dveře pro „živá bioterapeutika“, standardizovaný dárcovský produkt pro ty děti, jejichž matky mohou trpět infekcí nebo nemocemi.
Bifidobakterie je jednou z prvních bakterií, které kolonizují trávicí trakt, a předpokládá se, že má mnoho zdraví prospěšných účinků. Bakteriální rozmanitost se v prvním roce života dítěte rychle rozšiřuje, do tří let se zpomaluje a do pěti let se více podobá rozmanitosti dospělých.
Přesto je střevní mikrobiom dítěte méně rozmanitý a pozoruhodně se liší od mikrobiomu zdravého dospělého člověka. S přibývajícím věkem začínáme získávat mikroby horizontálně z okolního prostředí, například z potravy, od jiných lidí a zvířat.
Stejně jako je náš mikrobiom vystaven působení bakterií a dalších mikrobů, které ho pomáhají utvářet, je také utvářen působením prostředí, které může některé druhy zahubit či způsobit jejich přemnožení.
Protože mikrobiomu rozumíme jen velmi málo, je těžké určit, jak přesně vypadá zdravá rovnováha mikrobů. Výzkumníci se snaží zjistit, zda existuje zlatý standard mikrobiomu, nebo dokonce normální mikrobiom.
Příště: Část 3 – Proč jsou vědci tak zaujatí brouky v naší stolici?
Vědci se nyní potýkají se zdánlivě nemožným úkolem vytvořit standard pro ideální mikrobiom. Scott Jackson z Národního institutu pro standardy a technologie vysvětluje, jak může lidská zaujatost komplikovat výzkum.
–ete–
