Oś mikrobiom - jelita - mózg

Osią jelitowo - mózgową nazywamy dwukierunkową komunikację pomiędzy ośrodkowym a jelitowym (enterycznym) układem nerwowym. Dwukierunkowość oznacza, że informacje mogą płynąć zarówno od ośrodkowego układu nerwowego do jelitowego jak i od jelit do mózgu. Komunikacja ta jest ważnym mechanizmem utrzymania równowagi w organizmie oraz bezpośrednio przekłada się m.in. na nasz nastrój, poziom stresu, odczuwanie lęku, nadpobudliwość, zachowania, zaburzenia neurobehawioralne, zdolność uczenia, poprawne trawienie, metabolizm.
Enteryczny (jelitowy) układ nerwowy jest największym skupiskiem komórek nerwowych poza mózgiem. Relacja pomiędzy mikrobiotą a ośrodkowym układem nerwowym może przyczyniać się zarówno do zdrowia, jak i choroby człowieka a kolejne doniesienia naukowe rzucają nowe światło na powiązania między stanem naszego mózgu, zaburzeń psychicznych oraz zaburzeń rozwoju dzieci z układem pokarmowym. Poznanie dokładnych powiązań pomiędzy mikrobiotą a powszechnymi chorobami (takimi jak np. choroba Parkinsona, Alzheimera, depresją, ADHD, ADD czy zaburzeniami ze spektrum autyzmu) pomoże wyznaczyć nowe ścieżki terapeutyczne. Wykazano również, że podstawowe procesy nerwowe, takie jak mielinizacja, neurogeneza i aktywacja mikrogleju zależą od składu mikrobioty.

Znanym już powszechnie powiązaniem jest związek stresu i zdrowia jelit. Tu również widać dwukierunkowość oddziaływań na osi jelita - mózg.
Pod wpływem stresu i aktywacji współczulnej części autonomicznego układu nerwowego może zmienić się perystaltyka jelit, zwiększyć napięcie mięśniowe w jelitach dając odczucie dyskomfortu, bólu brzucha. Nasze emocje są dosłownie “przepisywane” na język neuroprzekaźników uruchamiające całą kaskadę reakcji neuroprzekaźnictwa, hormonalnych i immunologicznych.

Z drugiej strony stany zapalne, infekcje w jelitach drażnią nerw błędny i mogą spowodować aktywację części współczulnej oraz pobudzenie reakcji “uciekaj lub walcz” (fight or flihgt) wprowadzając organizm w fizjologiczny stan stresu.

ZABURZENIA MIKROBIOTY W CHOROBACH I ZABURZENIACH PSYCHICZNYCH

(Źródło: Ewa Stachowska, PZWL 2021)

MECHANIZMY KOMUNIKACJI W OSI JELITA - MÓZG

Interakcje w osi jelita - mózg zachodzą w kilku mechanizmach:
▪︎ nerwowych (jelitowy układ nerwowy i nerw błędny),
▪︎ hormonalnych (komunikacja między enterocytami a mózgiem, dotycząca głównie spożytego pokarmu, hormony działające w tym mechanizmie to m.in cholecystekinina i somatostatyna oraz grelina i leptyna)
▪︎ immunologicznych - na włóknach aferentnych nerwu błędnego, czyli zbierających informacje i przesyłających je do ośrodkowego układu nerwowego, znajdują się receptory cytokin produkowanych przez układ immunologiczny
▪︎ metabolicznych (metabolizm tryptofanu i metabolity produkowane przez bakterie jelitowe w tym SCFA - krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe).

Wspominając o komunikacji w bakterie - mózg podkreślić należy rolę jednego z elementów metabolicznej ścieżki: produkcji krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA): kwasu masłowego, propionowego i octowego.
Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe powiązano z wieloma procesami fizjologicznymi w organizmie człowieka, wpływają one na:
▪︎ funkcje przewodu pokarmowego,
▪︎ regulację ciśnienia krwi,
▪︎ rytmy dobowe,
▪︎ regulację układu immunologicznego,
▪︎ regulację i dojrzewanie mikrogleju (komórki układu nerwowego pełniące funkcje regulacyjne i immunologiczne)

SCFA produkowane są głównie przez bakterie jelitowe podczas fermentacji niestrawionych węglowodanów, np. błonnika. Dlatego dla zachowania ich wystarczającej liczby w jelicie ważna jest różnorodna, nieprzetworzona dieta dostarczająca błonnika..

ENDOTOKSEMIA I LPS

LPS jest to cząsteczka budująca strukturę błony komórkowej bakterii gram ujemnych i cyjanobakterii, jest dla naszego organizmu endotoksyną. W przypadku dysbiozy (zaburzonej równowagi mikrobiotycznej w jelitach) i nadmiaru tych bakterii LPS zwiększają przepuszczalność jelit oraz przedostają się do organizmu, wywołując silną ogólnoustrojową i miejscową odpowiedź zapalną. Cząsteczki te mogą kumulować się w konkretnych organach i tkankach: stawach, sercu, płucach, w układzie naczyniowym, mózgu (przenikają barierę krew - mózg) stymulując w tych miejscach silny stan zapalny.

Działanie LPS na układ nerwowy to również nadmierna aktywacja mikrogleju (która może prowadzić do zwiększonego stresu oksydacyjnego i nitrozacyjnego w ośrodkowym układzie nerwowym i neurodegeneracji),

Ekspozycja na LPS może mieć skutki behawioralne i zdrowotne dla układu nerwowego:
➡︎ może powodować objawy podobne do depresji i innych zaburzeń nastroju (zaburzony metabolizm tryptofanu, prekursora serotoniny),
➡︎ cytokiny zapalne zmniejszają plastyczność neuronalną, co ma wpływ na zdolności poznawcze i pamięć (częstym, początkowym objawem może być zauważalna tzw. mgła mózgowa),
➡︎ może zwiększyć ryzyko chorób neurodegeneracyjnych takich jak choroba Alzheimera, Parkinsona,
➡︎ zaburza równowagę neuroprzekaźników: dopaminy, serotoniny, glutaminianu, co może wpływać na zachowania zbliżone do ADHD, nadpobudliwość, nadreaktywność emocjonalną.

ZESPÓŁ JELITA DRAŻLIWEGO (IBS) JAKO ZABURZENIE INTERAKCJI JELITA - MÓZG

Zespół jelita drażliwego jest jednym z bardziej znanych zaburzeń interakcji jelita - mózg. Jest przewlekłym schorzeniem jelit, którego kliniczna definicja obejmuje bóle brzucha związane ze zmianą rytmu wypróżnień przy braku zdiagnozowanej choroby, mogącej wyjaśniać objawy.
IBS ma mocne powiązania ze stanem psychicznym pacjenta: aż 50 procent osób ze stwierdzonymi zaburzeniami lękowymi ma również IBS a wystąpienie zaburzeń lękowych u osób ze zdiagnozowanym IBS jest trzykrotnie wyższe niż w zdrowej populacji.
Nasilenie objawów IBS jest skorelowane z dysbiozą w jelitach.
Badania mające na celu określić skutki manipulacji mikrobiomem w IBS (i/lub w depresji),
poprzez zastosowanie antybiotyków, probiotyków i diety opartej o niskofermentujące węglowodany (FODMAP) wykazały ich skuteczność w poprawie jakości życia pacjentów, zmniejszeniem objawów lękowych i zaburzeń aktywności.

NUTRIPSYCHIATRIA (PSYCHIATRIA ŻYWIENIOWA)

Na bazie badań dotyczących tych powiązań między mikrobiomem, jelitem a układem nerwowym wyłoniła się nowa, interdyscyplinarna dziedzina nauki: nutripsychiatria (psychiatria żywieniowa). Jej założeniem jest holistyczne podejście do leczenia pacjentów z chorobami i zaburzeniami psychicznymi oraz ich profilaktyce.
Nutripsychiatria zajmuje się wpływem składników odżywczych na zdrowie psychiczne i mózg, rolą diety w prewencji chorób psychicznych i neurodegeneracyjnych oraz zastosowaniem interwencji dietetycznych we wspomaganiu terapii.

Zrozumienie tych skomplikowanych zależności między mikrobiotą a nastrojem, emocjami, chorobami i zaburzeniach psychicznymi może zmienić nasze postrzeganie zdrowia mentalnego. W świetle obecnych odkryć i badań podstawą w profilaktyce chorób psychicznych, neurodegeneracyjnych wydaje się być zwrócenie szczególnej uwagi na dietę, higienę snu, wystarczającą ilość ruchu. Modulacje w mikrobiocie jelitowej mogą również być nową, skuteczną ścieżką terapeutyczną lub profilaktyczną, regulującą funkcjonowanie mózgu w stanie zdrowia, stresu oraz starzenia się.

Źródła:

https://www.annualreviews.org/content/journals/10.1146/annurev-med-042320-014032
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36963238/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8634751/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8634751/
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0303720722000193?via%3Dihub