Mikrobiom a odporność

Odporność naszego organizmu jest pierwszą linią obrony przed potencjalnym zakażeniem wirusami i bakteriami chorobotwórczymi, które docierają z zewnątrz do naszego organizmu. Układ odpornościowy posiada szereg złożonych mechanizmów, które zapewniają nam ochronę zarówno przed niekorzystnymi czynnikami zewnętrznymi, jak i wewnętrznymi, jednak nie działa on samodzielnie. Prawidłowy stan naszego mikrobiomu, szczególnie mikrobiomu jelit, ma ogromne znaczenie dla właściwego funkcjonowania układu odpornościowego.

Sytuacja związana z pandemią koronawirusa nieustannie towarzyszy nam od kilku miesięcy i pozostanie z nami jeszcze na dłużej. Przyczynia się to między innymi do pogłębiania naszej wiedzy na temat odporności i tego, co możemy zrobić, żeby o nią zadbać. Do tej pory, w większości, traktowaliśmy nasz układ odpornościowy jako jeden z naturalnie funkcjonujących elementów naszego organizmu i nie zastanawialiśmy się jaki mamy wpływ na jego prawidłowe działanie. Układ odpornościowy zdrowego człowieka dzięki swojej złożoności i zintegrowanemu działaniu z założenia jest doskonały w pełnieniu funkcji ochronnej organizmu, jednak jego stan i sprawność są także w znacznym stopniu zależne od nas. Higieniczny tryb życia oparty na odpowiednio zbilansowanej diecie, wspartej skuteczną probiotykoterapią, regularny, ale umiarkowany wysiłek fizyczny, odpowiednia długość i jakość snu, zachowanie balansu pomiędzy sytuacjami stresowymi a czasem przeznaczonym na relaks i odpoczynek są bardzo ważne, aby układ immunologiczny działał prawidłowo. Kompleksowe dbanie o odporność przez cały rok może zminimalizować ryzyko występowania nawracających infekcji oraz zmniejszać podatność organizmu na zakażenia bakteryjne i wirusowe.

Układ odpornościowy i odporność

Układ immunologiczny (odpornościowy) pełni funkcję ochronną organizmu zarówno przed czynnikami zewnętrznymi (wirusami, bakteriami, grzybami), jak i wewnętrznymi (m.in. procesami nowotworzenia). Na czym polega jego praca? Poprzez złożone mechanizmy posiada zdolność rozróżniania komórek własnych od obcych, dzięki czemu generuje odpowiedź immunologiczną, która determinuje zwalczanie patogenów, a także chroni nasz organizm od wewnątrz, m.in. poprzez neutralizację komórek nowotworowych. Układ odpornościowy nie działa w pojedynkę, ale ściśle współpracuje z innymi układami, np. z układem hormonalnym, neurologicznym, pokarmowym i prozdrowotnym mikrobiomem. Na aktywność układu immunologicznego ma wpływ wiele czynników, takich jak czynniki genetyczne, wiek, płeć, odżywianie, aktywność fizyczna i stres.

Odporność to zdolność organizmu do zwalczania niekorzystnego działania czynników zewnętrznych. Są to reakcje obronne naszego organizmu, które mają na celu wyeliminowanie potencjalnego zagrożenia. Odporność jest cechą indywidualną i zróżnicowaną dla każdego człowieka. Organizm zdrowego człowieka posiada wiele mechanizmów ochronnych uniemożliwiających wniknięcie patogenów (bakterii, wirusów, grzybów i innych pasożytów) do organizmu. W zwalczaniu patogenów organizm wykorzystuje dwa rodzaje odporności – wrodzoną (nieswoistą) i nabytą (swoistą). Pierwszą linię obrony organizmu stanowi odporność nieswoista, do której zalicza się m.in. odruch kichania, kaszel, łzy. Uaktywnia się ona każdorazowo przy kontakcie z drobnoustrojami. Za odporność wrodzoną odpowiadają liczne komórki układu odpornościowego, takie jak makrofagi, granulocyty, monocyty, komórki NK. Odporność nabyta natomiast kształtuje się z czasem. Komórki układu odpornościowego po kontakcie z drobnoustrojem uczą się go i wytwarzają pamięć immunologiczną. Dzięki temu po ponownym zetknięciu z tym samym drobnoustrojem inicjują odpowiedź immunologiczną. Za odporność swoistą odpowiedzialne są limfocyty T, limfocyty B, komórki prezentujące antygen, cytokiny i przeciwciała. Najważniejszym czynnikiem ochronnym organizmu są błony śluzowe wyściełające przewody oraz narządy wewnętrzne organizmu. Do zwalczania patogenów organizm wykształcił złożony system tkanki limfatycznej związanej z błonami śluzówki zwany MALT (ang. Mucosal Associated Lymphoid Tissues), który jest bogaty w komórki zarówno odporności wrodzonej, jak i nabytej. Układ MALT obejmuje tkankę limfatyczną błony podśluzowej i śluzowej układu pokarmowego zwłaszcza w obrębie jelita, czyli tak zwany układ GALT (ang. Gut Associated Lymphoid Tissues).

W obrębie układu GALT znajduje się ponad 75% komórek limfatycznych całego układu odpornościowego. Jest to najważniejsze miejsce indukcji immunologicznej, dlatego układ pokarmowy często określany jest jako dodatkowy organ odpornościowy.

Mikrobiom

Badania nad mikrobiomem rozpoczęto w latach 90. XX wieku. W 2001 roku Joshua Lederberg zaproponował pojęcie „mikrobiom” na określenie całości ekosystemu komensalnych, symbiotycznych i chorobotwórczych drobnoustrojów obecnych w organizmie człowieka. Rozwój w dziedzinie mikrobiologii, immunologii, a także coraz częściej podejmowane próby wyjaśnienia i zrozumienia przyczyn rożnych procesów i zjawisk oraz ich wzajemnych zależności, przyczyniły się do lepszego poznania funkcji, jakie pełni mikrobiom w naszym organizmie. Mikrobiom tworzą wszystkie drobnoustroje, które zasiedlają nasz organizm, zarówno drobnoustroje saprofityczne, komensalne, jak i pasożyty. Liczebność komórek mikrobiomu 10-krotnie przewyższa liczbę komórek, z których jest zbudowany organizm zdrowego człowieka, a masa całego mikrobiomu wynosi około 2 kg.

Rola drobnoustrojów tworzących nasz mikrobiom jest bardzo złożona i wielokierunkowa.

Warto sobie uświadomić, że genom człowieka składa się nie tylko z genów ludzkich, które stanowią zaledwie 1% całości, ale przede wszystkim z genów drobnoustrojów zasiedlających nasz organizm. Szacuje się, że liczba genów bakteryjnych w organizmie człowieka jest 50-100 razy większa niż liczba genów jego własnego genomu. Organizm człowieka i zasiedlające go drobnoustroje należy postrzegać jako nierozerwalną całość, jako złożony ekosystem, który występuje w chwiejnej równowadze. Mikrobiom może bowiem odpowiadać zarówno za zdrowie, jak i za liczne patologie i przewlekłe choroby zapalne. U zdrowego człowieka mikrobiom występuje w stanie równowagi biologicznej, natomiast odstępstwem od takiego stanu jest jej zaburzenie prowadzące do dysbiozy, której efektem może być m.in. osłabienie odporności organizmu. Drobnoustroje wchodzące w skład mikrobiomu zlokalizowane są w ściśle określonych miejscach, m.in. w przewodzie pokarmowym, w układzie oddechowym, w układzie rozrodczym, na skórze. Drobnoustroje tworzące dany mikrobiom, aby prawidłowo pełnić swoje funkcje, współdziałają z innymi drobnoustrojami i produkowanymi przez nie substancjami oraz muszą występować zarówno w odpowiedniej różnorodność, jak i liczebności. Skład i liczebność drobnoustrojów zasiedlających rożne układy i części naszego ciała jest zróżnicowana i zmienna w trakcie całego życia. Czynniki wpływające na ilość i jakość naszego mikrobiomu to m.in.:

  • płeć (kobieta / mężczyzna),
  • wiek (noworodki, młodzież, osoby dorosłe, osoby starsze),
  • środowisko (Europa, Afryka, Arktyka),
  • stan fizjologiczny organizmu (radość, zmęczenie, aktywność fizyczna),
  • sposób odżywiania (zdrowa, ekologiczna żywność, produkty wysoko przetworzone, niedożywienie),
  • okresowe lub trwałe przyjmowanie leków,
  • sposób zakończenia ciąży (poród naturalny / cięcie cesarskie).

U człowieka największy i najbardziej zróżnicowany mikrobiom występuje w jelitach.

Z czego to wynika? Jelita ze względu na duże pofałdowanie posiadają ogromną powierzchnię około 200 m2. Dodatkowo układ pokarmowy zapewnia stabilne warunki pod względem wilgotności i temperatury oraz, ze względu na swoją funkcję, jest bardzo bogaty w rożne związki mogące być wykorzystane jako składniki odżywcze przez drobnoustroje zasiedlające jelita. W składzie mikrobiomu jelit dominują bakterie Bacteroidetes oraz Firmicutes. Całkowitą liczbę gatunków zasiedlającą jelita ludzi ocenia się na 35 tysięcy. Wyniki licznych badań naukowych wskazują, że skomplikowany układ interakcji pomiędzy organizmem człowieka a jego mikrobiomem może mieć bardzo istotny wpływ na zdrowie człowieka. Efekty tych oddziaływań mogą być nie tylko związane z funkcjonowaniem danego układu, w którym bytuje mikrobiom (np. przewód pokarmowy), ale mogą także wpływać na funkcjonowanie innych układów i narządów.

Wpływ mikrobiomu na odporność

Mikrobiom zaczyna się już kształtować w życiu płodowym dziecka, po czym dalej rozwija się po jego urodzeniu i jest zmienny w ciągu całego życia. Bardzo ważną rolę w zapewnieniu homeostazy organizmu oraz stymulacji odporności swoistej i nieswoistej pełni przewód pokarmowy i skóra. Mikrobiomy jelit i skory odgrywają kluczową rolę w zainicjowaniu i ciągłej stymulacji układu odpornościowego. Bakterie komensalne tworzące mikrobiom jelit potrafią bezpośrednio chronić organizm człowieka przed patogenami. Blokują one receptory rozpoznawane przez bakterie patogenne oraz zasiedlając przewód pokarmowy utrudniają drobnoustrojom patogennym dotarcie do warstwy nabłonka jelita. Drobnoustroje wchodzące w skład naszego mikrobiomu konkurują z patogenami także o składniki pokarmowe, a także mogą wytwarzać związki (m.in. bakteriocyny), które bezpośrednio zwalczają patogeny. Drobnoustroje zasiedlające przewód pokarmowy wykazują szerokie spektrum działania na układ immunologiczny. Stymulują zarówno swoiste, jak i nieswoiste mechanizmy odporności organizmu, wpływając na układ MALT, a także stymulują syntezę przeciwciał klas IgG, IgM i IgA, SigA i SigM zapobiegających adhezji patogenów do nabłonka śluzówki jelit i wnikaniu w głąb błon śluzowych. Bakterie saprofityczne przewodu pokarmowego mają także wpływ na uszczelnienie bariery jelitowej, co również warunkuje funkcje ochronne. Natomiast bakterie Lactobacillus acidophillus i Lactobacillus rhamnosus przywracają szczelność połączeń międzykomórkowych nabłonka uszkodzonych jelit u dzieci z alergią.

Zaburzenia stanu równowagi biologicznej mikrobiomu jelit prowadzą do pojawienia się dysbiozy, która powoduje dysfunkcje naszego organizmu.

Dysbiozę może powodować wiele czynników, m.in. przyjmowanie antybiotyków, zmiana diety i związana z nią zmiana dostępnych składników odżywczych, zmiany w funkcjonowaniu układu immunologicznego np. w wyniku zmiany trybu życia, stresu. Aby zapewnić prawidłowe funkcjonowanie naszego organizmu niezbędne jest, aby zachować nasz mikrobiom w stanie równowagi biologicznej. Nie mamy wpływu na to, gdzie i w jaki sposób się urodziliśmy, ale mamy wpływ na to, co jemy i jak żyjemy. Utrzymanie wysokiej liczebności odpowiednich grup bakterii w jelitach jest niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania naszego organizmu, w tym także zapewnienia właściwego działania układu odpornościowego.

Probiotyki – wsparciem dla mikrobiomu i odporności

Drobnoustroje zasiedlające przewód pokarmowy człowieka syntetyzują enzymy trawienne i rozkładają niestrawione resztki pokarmów, a ponadto wchodzą w interakcje z błoną śluzową wyścielającą przewód pokarmowy, stanowiąc istotny czynnik obronny przeciwko patogenom pochodzącym ze środowiska zewnętrznego (bakterie, wirusy, grzyby, pasożyty). Aby funkcja ochronna przewodu pokarmowego była zachowana, musi być zapewniony odpowiedni poziom drobnoustrojów. Przy ich deficycie wskazane jest wsparcie autochtonicznej mikrobioty poprzez zasiedlenie przewodu pokarmowego właściwymi gatunkami drobnoustrojów. Pożądany stan równowagi mikrobiologicznej można uzyskać dzięki wprowadzaniu do codziennej diety odpowiednich produktów probiotycznych. Poszczególne szczepy drobnoustrojów probiotycznych posiadają rożne właściwości stymulacji systemu odpornościowego i mogą silnie pobudzać odpowiedź immunologiczną, dlatego też wskazane jest stosowanie preparatów wieloszczepowych. Bakterie probiotyczne stymulują odpowiedź immunologiczną organizmu poprzez wzmacnianie i wygaszanie nadmiernej reakcji układu odpornościowego. Konkurując o miejsce bytowania i substancje odżywcze, a także produkując bakteriocyny bakterie probiotyczne, zapobiegają rozwojowi drobnoustrojów potencjalnie chorobotwórczych – bakterii, grzybów i pleśni.

Bardzo ważnym elementem pożądanego działania drobnoustrojów probiotycznych jest również ich stymulacja do syntezy mucyn przez komórki nabłonkowe. Mucyny są to polisacharydy, które tworzą warstwę śluzu chroniącą nabłonek jelitowy przed drobnoustrojami chorobotwórczymi oraz toksynami. Na rynku można znaleźć probiotyki w formie suchej i płynnej, zarówno w postaci tabletek, kapsułek, jak i proszku, kropelek oraz płynu. Wybierając produkt probiotyczny dla siebie, należy zwrócić uwagę przede wszystkim na jego biofunkcjonalność, która przekłada się na jakość.

Coraz częściej wskazuje się na wybieranie probiotyków w formie płynnej, które zawierają żywe i aktywne bakterie probiotyczne zdolne do natychmiastowego zasiedlania przestrzeni jelit, co pozwala na pełne wykorzystanie ich potencjału – korzystnego oddziaływania na organizm człowieka.

Co więcej, probiotyki w formie płynnej zawierają postbiotyki (m.in. kwasy organiczne i przeciwutleniacze), czyli biofunkcjonalne i bioaktywne metabolity zewnątrzkomórkowe bakterii probiotycznych, które zostały wytworzone podczas długotrwałego procesu ich hodowli i dodatkowo korzystnie oddziałują na organizm człowieka. Forma płynna probiotyków daje także możliwość maksymalnego wykorzystania bioaktywnego potencjału szczepów bakterii probiotycznych, gotowych do odpowiedniego zasiedlania przestrzeni jelit / układu pokarmowego, poprzez pełną ich witalność i aktywność biologiczną.

Wielokierunkowa sieć powiązań między drobnoustrojami a organizmem człowieka umożliwia przesyłanie sygnału i porozumiewanie się bakterii z bakteriami, bakterii z gospodarzem i gospodarza z bakteriami. Drobnoustroje wraz z komórkami gospodarza tworzą zatem kompleksowy, interaktywny ekosystem decydujący o wielu rożnych procesach zachodzących w organizmie, w tym także o zdrowiu lub chorobie.

Na organizm człowieka zawsze należy patrzeć kompleksowo, nie jako na zbiór niezależnych układów i narządów, które pełnią określone funkcje, ale na złożone, wielokierunkowe mechanizmy powiązań między tymi układami. Dbanie o odporność jest bardzo ważne w zapewnieniu podstawowych funkcji organizmu, dlatego powinniśmy dbać o nią każdego dnia, a nie tylko w okresie zwiększonej zachorowalności na koronawirusa, czy w sezonie jesienno-zimowym. Aby układ odpornościowy działał prawidłowo, nie wystarczą jednorazowe czy okresowe działania, jest to długofalowy proces, który przekłada się na zdrowie naszego organizmu. Stan naszego mikrobiomu, a szczególnie mikrobiomu naszych jelit, pełni kluczową rolę nie tylko w prawidłowym działaniu przewodu pokarmowego, ale także we właściwym funkcjonowaniu układu odpornościowego. Zdrowie pochodzi z jelit i to od Ciebie zależy w jakim one będą stanie!

 

dr inż. Dorota Samul
Absolwentka Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. Mikrobiolog, z doświadczeniem w nauce i przemyśle. Ekspert w ocenie analizy ryzyka mikrobiologicznego i bezpieczeństwa produktu. Pasjonat nauki