Mikrobiom střev - jak to funguje?

Od MICROBA

Co můžeme měřit?

Pokroky ve výzkumu a technologii začaly odhalovat důležitou roli, kterou mikrobiom střev hraje v lidském zdraví. Mikrobiom byl spojen s celou řadou zdravotních stavů, od gastrointestinálních poruch jako je IBD a IBS, přes rezistenci na inzulín a diabetu, řízení hmotnosti až po duševní zdraví.

Nyní je možné posoudit mikrobiom střev a porozumět jeho potenciálu ovlivňovat zdraví. Nicméně, protože střeva jsou tak velkým orgánem, složení mikroorganismů se může lišit v závislosti na jejich umístění. Co tedy může být měřeno vzorkem stolice? A jak to lze měřit?

Prostředí střev a jejich vztah k mikrobiomu.

Každá část střeva má velmi odlišné prostředí a v každém z nich mohou růst různé komunity mikroorganismů. Například žlučové kyseliny neutralizují žaludeční kyselinu a činí tenké střevo méně kyselým. Kromě toho jsou hladiny kyslíku a antimikrobiálních látek v tenkém střevě vyšší než ve tlustém střevě, takže rychle rostoucí bakterie mají tendenci převažovat. Na druhé straně tlusté střevo má méně antimikrobiálních látek, je anaerobní (bez kyslíku), a pohyb nestrávené potravy, jako jsou vláknina nebo nadbytek bílkovin, je pomalejší. To podporuje růst bakteriálních populací schopných zpracovávat nestrávenou potravu bez potřeby kyslíku.

Tlusté střevo má nejvyšší hustotu a celkový počet bakterií v celém trávicím ústrojí¹.

Které mikrobiom je "mikrobiom střev"?

Když mluvíme o mikrobiomu střev, lidé obvykle myslí na mikrobiální komunitu obývající dolní konec tlustého střeva, protože typickým materiálem, který se měří, je stolice. Nicméně stolice především obsahuje mikroby žijící ve světelném střevě, kterým projde nestrávená potrava. Studie ukázaly, že komunita mikrobů žijících ve světelném střevě je odlišná od té, která žije v hlenové vrstvě, která vystýlá tlusté střevo. Vzorek stolice by vám nedal informace o této komunitě žijící v hlenové vrstvě.

Je vzorek stolice dostatečný k měření všech částí střevního mikrobiomu?

I když je možné, že se některé bakterie přenášejí mezi různými částmi střeva, vzorek stolice obvykle nerozpozná mikrobiom žaludku, tenkého střeva, první části tlustého střeva nebo hlenových vrstev. Vzorky stolice proto nejsou vhodné k odhalení stavu v jiných částech trávicího ústrojí, jako je infekce žaludku nebo bakteriální přemnožení v tenkém střevě (SIBO).

Mikrobiom střev a jeho vliv na pohodu a zdraví

Mikrobiomy stolice z tlustého střeva jsou nejčastěji studovány, protože jsou vzorky mnohem snazší získat než biopsie. Studie zjistily, že mikrobiom stolice u lidí s některými fyzickými a duševními poruchami je odlišný od mikrobiomu zdravých lidí2-4, což naznačuje, že by mohl být užitečným měřítkem celkového zdravotního stavu.

Například bylo pozorováno, že zdraví lidé mají větší mikrobiální rozmanitost než lidé nezdraví5-6, i když zatím není známo, zda rozdíly v mikrobiomu střev jsou příčinou nebo následkem nemoci.

Konkrétně ve stolicích lidí s určitými stavy nemoci bylo v těchto studiích pozorováno zvýšené a snížené relativní zastoupení konkrétních druhů bakterií, stejně jako rozdíly v schopnosti bakterií produkovat různé metabolity, které mohou ovlivnit zdraví.

Obrázek inspirovaný: Bhatt, A. P., Redinbo, M. R., & Bultman, S. J. (2017). The Role of the Microbiome in Cancer Development and Therapy. CA Cancer Journal for Clinicians, 67(4), 326–344.

Tato vzrušující výzkumná práce naznačuje, že existují pravděpodobně části vzorku stolice, které by mohly být využity pro neinvazivní screening některých onemocnění, diagnózu některých stavů a dokonce i pro přizpůsobení možností léčby. S postupem našeho porozumění mikrobiomu spolu s technologickým pokrokem se screening mikrobiomu stolice stane součástí standardu zdravotní péče a bude součástí pravidelných kontrol během rutinních návštěv u lékaře.

Reference:

1. Sender, R., Fuchs, S., & Milo, R. (2016). Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body. PLoS Biology, 14(8): e1002533.

2. Lynch SV, Pedersen O. (2016). The Human Intestinal Microbiome in Health and Disease. N Engl J Med. Dec 15;375(24):2369-2379.

3. DAS B, Nair GB. Homeostasis and dysbiosis of the gut microbiome in health and disease. J Biosci. 2019 Oct;44(5):117.

4. Milani C, Duranti S, Bottacini F, et al. The First Microbial Colonizers of the Human Gut: Composition, Activities, and Health Implications of the Infant Gut Microbiota. Microbiol Mol Biol Rev. 2017 Nov 8;81(4).

5. Rowland I, Gibson G, Heinken A, et al. Gut microbiota functions: metabolism of nutrients and other food components. Eur J Nutr. 2018 Feb;57(1):1-24.

6. Lloyd-Price J, Abu-Ali G, Huttenhower C. The healthy human microbiome. Genome Med. 2016 Apr 27;8(1):51.