Mikrobiota jelit i neuroprzekaźniki: serotonina i dopamina
baza wiedzy
Mikrobiota jelitowa wpływa na funkcjonowanie układu nerwowego poprzez produkcję, konsumowanie neuroprzekaźników oraz poprzez metabolity zaburzające ich gospodarkę. Jest kluczowym elementem osi jelita - mózg.
Modulacja składu mikrobioty może być ważną strategią terapeutyczną wpływającą na ośrodkowy układ nerwowy i jego sygnalizację.
SEROTONINA (5-HT)
Serotonina jest znana powszechnie jako „hormon szczęścia”, jednak jej działanie jest dużo szersze. W układzie pokarmowym reguluje ruchy perystaltyczne jelit, wydzielanie insuliny, wydzielanie soków trawiennych w żołądku oraz prędkość jego opróżniania.
Poza układem pokarmowym serotonina wpływa również na regulację:
➡︎ temperatury ciała,
➡︎ ciśnienia krwi,
➡︎ apetytu,
➡︎ rytmu okołodobowego (serotonina jest prekursorem melatoniny),
➡︎ odczuwania bólu,
➡︎ reakcji na stres,
➡︎ funkcji poznawczych,
➡︎ odczuwania emocji, nastroju.
Serotonina daje nam odczucie wewnętrznego spokoju, szczęścia, zadowolenia, równowagi.
Około 90 procent całkowitej puli serotoniny w organizmie produkowane jest w jelitach, w komórkach enterochromafinowych. Serotonina z tej puli nie pokonuje bariery krew-mózg jednak wpływa na układ nerwowy i mózg pośrednio, oddziałując na nerw błędny, jelitowy układ nerwowy oraz poprzez sygnalizację immunologiczną.
TRYPTOFAN: PUNKT WYJŚCIA DLA SEROTONINY I SZLAKU KINURENINOWEGO
Tryptofan jest aminokwasem egzogennym, dostarczanym z pożywienia, jego najbogatsze źródła to m.in. indyk, kurczak, łosoś, sery (szczególnie parmezan), nasiona dyni, tofu, orzechy włoskie, kakao, tuńczyk, jajko. Jednym z najważniejszych szlaków metabolicznych przemian tryptofanu jest szlak kinureninowy. To, w jaki sposób on przebiegnie i jakie metabolity w nim powstaną, ma znaczący wpływ na układ nerwowy. Sama kinurenina, która powstaje z tryptofanu może przekształcić się w kwas kinureninowy i kwas chinolinowy. Ten pierwszy ma działanie neuroprotekcyjne, natomiast kwas chinolinowy jest silnie neurotoksyczny, związany z procesami neurodegeneracyjnymi, jego podwyższone stężenie obserwowane jest u dzieci ze stwierdzonym spektrum autyzmu, osób ze schizofrenią, stwierdzonymi deficytami poznawczymi, w zaburzeniach nastroju.
Wydaje się, że prostym rozwiązaniem w przypadku niedoboru serotoniny może być dodatkowa suplementacja tryptofanu. Nie jest to jednak wskazane, ponieważ przy towarzyszącym stanie zapalnym np. w przebiegu depresji, tryptofan będzie metabolizowany do kinureniny a dalej do kwasu chinolinowego.
W przebiegu schorzeń neurologicznych, neurodegeneracyjnych, neuropsychiatrycznych oraz w zaburzeniach rozwoju, w tym w spektrum autyzmu, warto ocenić poziom kwasu chinolinowego.
BAKTERIE JELITOWE I PRZEMIANY SEROTONINY
Bakterie jelitowe wpływają na metabolizm serotoniny bezpośrednio i pośrednio w kilku mechanizmach: poprzez produkcję metabolitów (łańcuchowych kwasów tłuszczowych SCFA, kwasu mlekowego), modulację stanu zapalnego, wpływ na metabolizm tryptofanu.
Bakterie wpływające na metabolizm serotoniny to m.in.:
Bifidobacterium infantis: szczep ten może zwiększać poziom tryptofanu w osoczu (a co za tym idzie, zwiększać jego dostępność do produkcji serotoniny),
Lactobacillus rhamonus i plantarum: wpływają na metabolizm tryptofanu zwiększając jego dostępność, L. rhamonus może wpływać na oś jelita - mózg zmniejszając lęk i objawy depresyjne,
Escherichia coli K-12: może produkować serotoninę bezpośrednio lub wpływać na jej poziom pośrednio modulując poziomy tryptofanu.
Mikrobiota może również wpływać na aktywność enzymów metabolizujących tryptofan, takich jak indoleamina 2,3-dioksygenaza (IDO). Enzym ten wpływa na proporcje tryptofanu przekształcanego w kinureninę zamiast w serotoninę. Może również wpływać na enzymy rozkładające serotoninę, takie jak MAO, wpływając na poziom serotoniny dostępnej do przekształcenia w melatoninę.
Z drugiej strony niektóre bakterie, np. z rodzaju Clostridium zużywają tryptofan, mogąc prowadzić do jego niedostatecznej ilości dla syntezy tego neuroprzekaźnika. Dodatkowo Clostridium wytwarza z tryptofanu indykan, metabolit powodujący stan zapalny w jelitach lub nasilając objawy istniejącego stanu zapalnego w przebiegu chorób zapalnych: wrzodziejącego zapalenia jelita grubego czy choroby Leśniowskiego - Crohna.
OBJAWY NIEDOBORU I NADMIARU SEROTONINY
Wydaje się, że jako hormon szczęścia serotonina może mieć jedynie pozytywny wpływ na nasze funkcjonowanie, jednak i tutaj ważna jest równowaga.
Niedobór serotoniny:
➡︎ apatia, smutek, zaburzenia pamięci, koncentracji i snu,
➡︎ stany depresyjne i depresja,
➡︎ pociąg do słodkich pokarmów, przetworzonego jedzenia,
➡︎ agresja,
➡︎ trudność w podejmowaniu decyzji,
➡︎ irytacja, rozdrażnienie,
➡︎ izolacja społeczna,
➡︎ lęk, niepokój, ataki paniki.
Nadmiar serotoniny:
➡︎ prowadzi do nadmiernego pobudzenia specyficznych receptorów (5-HT2A) co może sprzyjać rozwojowi zespołu jelita drażliwego
➡︎ towarzyszy SIBO i stanom zapalnym jelit,
➡︎ kliniczny obraz dużego nagromadzenia serotoniny w mózgu nazywany jest zespołem serotoninowym, najczęściej spowodowanym interakcjami pomiędzy lekami zwiększającymi poziom serotoniny, nieodpowiednią suplementacją (w tym 5-HTP, prekursora serotoniny), przedawkowaniem leków wpływających na poziom serotoniny w mózgu; jego przyczyną może być również dysbioza w jelitach oraz rakowiak przewodu pokarmowego.
JAK DBAĆ O ZRÓWNOWAŻONĄ PRODUKCJĘ SEROTONINY?
Kilka aspektów jest kluczowych dla zrównoważonej produkcji serotoniny:
➡︎ dieta: dostarczająca tryptofanu, bogata w prebiotyki, błonnik, sprzyjająca różnorodności mikrobiologicznej jelita, dostarczająca żelaza, cynku, witamin z grupy B (szczególnie kofaktorów reakcji syntezy serotoniny: B6, B9, B12), witaminy D i kwasów omega 3; jeżeli podaż z dietą jest niewystarczająca, warto rozważyć suplementację,
➡︎ regularna aktywność fizyczna,
➡︎ unikanie spożycia alkoholu i substancji psychoaktywnych,
➡︎ zachowanie rytmu dobowego i ekspozycja na światło słoneczne w godzinach porannych,
➡︎ przy objawach dysbiozy i braku równowagi neuroprzekaźników przywrócenie równowagi mikrobiotycznej (czytaj więcej: metoda 6R).
DOPAMINA
Dopamina jest neuroprzekaźnikiem pełniącym wiele funkcji, zarówno w fizjologii organizmu jak w regulacji emocji i zachowań. Najbardziej znaną jej rola w systemie nagrody mózgowej, motywacji i uczeniu się. Moduluje to, w jaki sposób myślimy, odczuwamy i działamy.
Dopamina ma również wpływ na:
➡︎ planowanie długoterminowe,
➡︎ pamięć roboczą, myślenie abstrakcyjne,
➡︎ koncentrację uwagi,
➡︎ odnajdywanie się w rzeczywistości
➡︎ koordynację ruchową, pracę mięśni,
➡︎ ciśnienie krwi, kontrolę metabolizmu,
➡︎ regulację hormonalną (inhibitor w procesie wydzielania prolaktyny, poprzez nią ma wpływ m.in. na poziom testosteronu).
OBJAWY NADMIARU I NIEDOBORU DOPAMINY
Obniżony, bazowy poziom dopaminy:
➡︎ skłonnośc do stanów depresyjnych oraz uzależnień,
➡︎ brak motywacji i chęci do działania,
➡︎ pogorszenie pamięci, zwłaszcza roboczej i koncentracji,
➡︎ ADHD, ADD,
➡︎ znacznie obniżony poziom powiązany jest z chorobą Parkinsona.
Nadmiar dopaminy:
➡︎ halucynacje, urojenia, paranoja (objawy schizofrenii),
➡︎ mania (również w przebiegu choroby afektywnej dwubiegunowej),
➡︎ zaburzenia obsesyjno — kompulsywne,
➡︎ rozdrażnienie, impulsywność,
➡︎ agresja.
PRODUKCJA DOPAMINY PRZEZ BAKTERIE JELITOWE
Niektóre bakterie jelitowe, takie jak Bifidobacterium, Lactobacillus, i Escherichia coli są zdolne do produkcji dopaminy lub jej prekursorów.
Jednym ze szlaków metabolicznych jest produkcja dopaminy z aminokwasu tyrozyny. Może być on pozyskiwany bezpośrednio z pożywienia lub pozyskiwany z innego aminokwasu, fenyloalaniny. Pierwszym etapem syntezy dopaminy jest przekształcenie jej w L - DOPA, która następnie jest rozkładana przez enzym AADC do dopaminy.
Tyrozyna+O2+tetrahydrobiopteryna → L-DOPA+H2O+dihydrobiopteryna
L-DOPA→Dopamina+CO2
Ostatnim etapem przemian dopaminy jest jej rozłożenie przez enzymy MAO i COMT, które przekształcają ją w m.in. w kwas dihydroksyfenylooctowy (DOPAC) i kwas homowanilinowy (HVA). Na ich aktywność, poza niezbędnymi kofaktorami, mają wpływ zmienne genetyczne (polimorfizmy genów kodujących enzymy MAO i COMT).
Dopamina + MAO → DOPAC + H₂O₂
DOPAC + COMT → HVA
Zrozumienie tego procesu jest ważne, ponieważ nie może on zajść bez udziału kofaktorów - substancji niezbędnych do zajścia procesu. Możemy tu napotkać kilka przeszkód. Podstawową jest nieprawidłowa dieta, natomiast z punktu widzenia zdrowia układu pokarmowego wymienić można m.in:
➡︎ niedostateczne wchłanianie składników odżywczych z powodu zaburzonego trawienia; to z kolei może być wynikiem infekcji Helicobacter pylori, Giardia lamblia lub innymi pasożytami, zaburzoną pracą nerwu błędnego, niedostatecznego wydzielania żółci i enzymów trawiennych,
➡︎ dysbioza w jelicie i “podkradanie” substratów do syntezy neuroprzekaźników przez bakterie jelitowe; w przypadku serotoniny jest to tryptofan, w przypadku dopaminy tyrozyna.
Kofaktorami dla syntezy serotoniny są m.in. żelazo, magnez,cynk, witaminy B6, B3 i B9, B12. Dla syntezy dopaminy niezbędne są: żelazo, witaminy B6, B9, witamina C, cynk, miedź, mangan.
Biorąc pod uwagę kolejny fragment powiązań dopaminy i mikrobiomu można podkreślić związek nadmiernej ilości bakterii z rodzaju Clostridium w jelicie i zaburzeń przemian dopaminy. Mikroorganizmy te wytwarzają metabolit p-krezol, hamujący enzym DBH (beta hydroksylazę dopaminowa), który odpowiedzialny jest za przemianę w układzie nerwowym dopaminy do noradrenaliny. W konsekwencji w organizmie dochodzi do kumulacji dopaminy i możliwych objawów ze strony układu nerwowego: drażliwości, nerwowości, nadpobudliwości ruchowej, stanów manii, agresji, niepokoju, lęki, trudności z zasypianiem i ciągłością snu, jąkania. Takie objawy bardzo często korelują z podwyższonym p-krezolem w badaniach takich jak Organix Gastro, Organix Dysbioza czy OAT.
Poziom dopaminy „jelitowej” jest powiązany z autoimmunologicznym zapaleniem wątroby. Obniżenie poprzez podanie antybiotyków populacji bakterii wpływających na poziom dopaminy wpływa na pogorszenie objawów autoimmunologicznego zapalenia wątroby.
Te interakcje, mimo że są jedynie fragmentem całości, podkreślają złożoność wpływu mikrobioty jelitowej na procesy neurochemiczne i hormonalne, w tym na produkcję i rozpad neuroprzekaźników przyczyniając się do zachwiania ich równowagi.
Dysbioza, czyli zaburzenie równowagi mikrobioty, jest często związana z zaburzeniami nastroju, depresją i chorobami neurodegeneracyjnymi. Dbanie o zdrową mikrobiotę jelitową oraz prawidłową, zróżnicowaną i bogatoodżywczą dietę może wspierać produkcję neuroprzekaźników i promować zdrowie psychiczne oraz neurologiczne.
Źródła:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6199378/
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0079610793900099?via%3Dihub
