Oś jelitowo-mózgowa to temat coraz częściej pojawiający się w środkach masowego przekazu. Co warto wiedzieć o tym połączeniu?

Jelito i mózg wywodzą się z tej samej części zarodka. Patrząc na zapłodniony zarodek, wszystko wygląda tak samo. Ale potem, gdy płód się rozwija, zarodek przechodzi przez różnicowanie komórkowe, co oznacza, że różne części zarodka, z których wszystkie zaczynają się jako ten sam typ komórek macierzystych, różnicują się w różne typy komórek, które tworzą resztę ciała. Czyli patrząc na zagadnienie na etapie embrionalnym, tkanka mózgowa jest w rzeczywistości tą samą częścią zarodka, która również różnicuje się w tkankę wyściółki jelita.

Jelita i mózg są połączone za pomocą wielu różnych mechanizmów. Jeden z nich to nerw błędny. Nerw błędny bezpośrednio łączy jelitowy (enteryczny) układ nerwowy z mózgiem. Enteryczny układ nerwowy to system neurologiczny, który otacza cały przewód pokarmowy. Oczywiście drobnoustroje w jelitach mają pełny dostęp do jelitowego układu nerwowego. A poprzez jelitowy układ nerwowy i krążenie drobnoustroje w jelitach mogą na wiele sposób wpływać na mózg. Jednym z nich jest coś, co nazywa się układem enteroendokrynnym. Oznacza to, że komórki w nabłonku wyściólki jelita, mogą być stymulowane przez drobnoustroje do wytwarzania związków takich jak 5-HT i innych prekursorów hormonów i neuroprzekaźników, które następnie przedostają się do mózgu i mają na mózg wpływ.

Wiemy również, że istnieje związek immunologiczny. Mózg ma własny układ limfatyczny, który jest połączony z główną częścią układu odpornościowego poprzez jelita. Wiemy również, że aktywacja szlaków zapalnych w jelitach może wpływać na aktywację komórek mikrogleju w mózgu i bezpośrednio powodować stan zapalny w mózgu, a wszystko to przechodzi przez układ odpornościowy.

Są też molekuły bakteryjne, które nazywamy postbiotykami. Są to molekuły wytwarzane przez bakterie w jelitach. Nie są to substancje pochodzące z diety ani wytwarzane przez organizm, ale są to konkretne związki wytwarzane przez bakterie. To np. GABA i niektóre rodzaje krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, prekursory hormonów i istnieje oczywiście stymulacja produkcji serotoniny, która zachodzi w jelitach.

A wszystko działa w dwukierunkowej komunikacji z samym nerwem błędnym. Dwukierunkowej, ponieważ sygnały z mózgu również przechodzą do jelit, a następnie sygnały z jelit idą w górę do mózgu.

Jelitowy układ nerwowy to bardzo gęsta sieć neuronów. Ustępuje tylko mózgowi pod względem zakończeń nerwowych. Jest tam ponad 100 milionów neuronów, czyli więcej niż ma sam rdzeń kręgowy. Ten bardzo złożony i gęsty system neurologiczny otacza cały przewód pokarmowy, a bakterie jelitowe mają do niego pełny dostęp. Tak więc bakterie jelitowe mają pełny dostęp do układu neurologicznego, który zasila ośrodkowy układ nerwowy aż do mózgu.

Prawie każdy znany neuroprzekaźnik, który znajduje się w ciele, znajduje się również w jelitowym układzie nerwowym i zazwyczaj jest wytwarzany przez mikrobiom w taki czy inny sposób, a następnie uwalniany do jelitowego układu nerwowego. Zawsze myślano o tych neuroprzekaźnikach jako o substancjach, które albo w pewnym stopniu pochodzą z pożywienia, albo zostały stworzone przez nasz organizm, ale jak się okazuje mikroflora jelitowa również wytwarza te same substancje. Tak więc mikroby nauczyły się, jak wytwarzać tego typu neuroprzekaźniki.

W literaturze można bez problemu znaleźć listę zaburzeń neurologicznych, które są wyraźnie powiązane z dysbiozą jelitową, zaczynając od schizofrenii, choroby Alzheimera, autyzmu, choroby Parkinsona, stwardnienia rozsianego, choroby Huntingtona, a kończąc na depresji.

Dysbioza i co dalej?

Są dwa kluczowe czynniki wpływające na mózg, które pochodzą z dysbiozy jelitowej. Pierwsza to stan zapalny wywołany reakcją stresową. Każdy z nas ma jakieś stresy, a na wiele organizm reaguje w nieadaptacyjny sposób.

Pojawia się zewnętrzny stresor, który aktywuje oś podwzgórze-przysadka-nadnercza (HPA). Aktywacja osi HPA aktywuje odpowiedź immunologiczną, nie tylko ogólnoustrojową, ale także w mózgu. Interesujące jest to, że aby oddziaływać na mózg, cała oś musi przebiec przez jelito. Tak więc pojawia się zewnętrzny stresor, podwzgórze i przysadka mózgowa zwiększają ACTH, który aktywuje nadnercza, które z kolei uwalniają kortyzol, a w niektórych przypadkach mogą uwalniać również inne rodzaje hormonów stresu. I te sygnały przechodzą przez jelita. A następnie w jelitach sygnały są transportowane z powrotem do współczulnego układu nerwowego poprzez krążenie i w górę nerwu błędnego, a następnie z powrotem do mózgu, aby utrwalić stan zapalny w samym mózgu. Tak więc wpływ zewnętrznych stresorów na mózg i wynikający z tego stres, niepokój, depresja, zaburzenia snu i wszystko, co jest odczuwane, jest w rzeczywistości „tłumaczone” najpierw przez jelita.

I jeżeli ten stan zapalny, który pochodzi z aktywacji HPA, a następnie podczas przemieszczania się przez jelita jest faktycznie wzmacniany przez dysfunkcyjną mikroflorę, to sam w sobie może wywołać odchylenie w metabolizmie tryptofanu, gdzie tryptofan zamiast stać się serotoniną i melatoniną stanie się kinureniną. A z kinureniny może stać się kwasem chinolinowym. Stamtąd przechodzi do neurotoksycznych ścieżek, które mogą powodować depresyjny nastrój, zwiększać drażliwość, zmniejszać odporność na stres, powodować zaburzenia snu i pogarszać koncentrację. Czyli stan zapalny i dysfunkcja w jelitach, która przekazuje zewnętrzne czynniki stresogenne, faktycznie zmienią biochemię reakcji organizmu na określone pokarmy i składniki odżywcze. I taki tryptofan zamiast tworzyć środek neuroprotekcyjny stanie się neurotoksyczny.

W taki sposób translacja zewnętrznych stresorów przez jelita wzmacnia wszystkie zmiany fizjologiczne, które widać, gdy ludzie mają niepokój, stres, zaburzenia snu. A jelita tak naprawdę decydują jak zewnętrzne czynniki stresogenne wpłyną na człowieka. Czyli jeśli pacjent ma zdrowy mikrobiom, zewnętrzne bodźce stresowe przechodzące przez oś HPA oraz uwolniony kortyzol zostaną zatrzymane w jelitach. Zapalenie zostanie zatrzymane i kontrolowane przez mikrobiom, więc nie będzie różnicowania tryptofanu w ten neurotoksyczny szlak. W rzeczywistości pozwoli mu to przejść przez ścieżkę neuroprotekcyjną.

Stresu nie da się uniknąć dlatego pytanie brzmi: co można zrobić, aby zatrzymać cykl tej prozapalnej patologii, która jeszcze bardziej utrudnia radzenie sobie ze stresem, a następnie ten stres czyni człowieka jeszcze bardziej dysbiotycznym, powodując więcej stanów zapalnych.

Badania pokazują, że nawet krótkie okresy zewnętrznych stresorów mogą modulować mikrobiom w bardzo znaczący sposób, gdzie z czasem, w ciągu dni, tygodni i miesięcy, pojawi się znacząca dysbioza. A to co z dysbiozy najbardziej zaburza pracę mózgu to endotoksemia LPS.

Wszystkie bakterie gram-ujemne zawierają LPS, czyli lipopolisacharyd, który jest częścią struktury błony komórkowej bakterii w jelitach.

LPS ma ogon lipidu A, i ta część lipidowa jest elementem, który czyni go toksyczną. Kiedy LPS znajduje się w komórce bakterii i kiedy bakteria funkcjonuje normalnie, nie ma dla nas żadnego zagrożenia. Ale kiedy bakteria umiera i uwalnia LPS, który może przedostać się do naszego krążenia to zaczyna generować sporą ilość problemów. Po pierwsze układ odpornościowy identyfikuje LPS jako związek toksyczny, co skutkuje wyzwoleniem reakcji zapalnej.

W zależności od tego, gdzie ulokował się LPS, czy to w stawach, czy tkance serca, czy w płucach, a może i w układzie naczyniowym lub mózgu, to wywoła procesy zapalne w tych tkankach.

Jeśli pacjent ma zdrowy mikrobiom, czyli jest tendencja do dużej różnorodności mikrobiomu i szczepów ochronnych, które chronią wyściółkę jelita i utrzymują zdrową warstwę mucyny, to ta mucyna wewnątrz działa jak bariera ochronna. Zdrowy mikrobiom to też wysoka produkcja krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, które ograniczają stan zapalny i zapewniają komunikację między mikrobiomem a komórkami odpornościowymi w nabłonku. Zapewniają również inne korzyści metaboliczne, i w konsekwencji pomagają utrzymać integralność ścisłych połączeń między komórkami nabłonka jelit.

I jeśli w jelicie pojawi się dysbioza, na skutek antybiotyków, złej diety, stresu czy nawet ekspozycji na herbicydy, pestycydy lub inne czynniki, zaburzona zostanie równowaga pomiędzy mikrobami, które są korzystne, i które utrzymują tę strukturę, a mikrobami, które są destrukcyjne. I tak pojawia się przerost organizmów, które zaczną przerastać i dosłownie zjadać tę warstwę mucyny.

Kiedy zjadają warstwę mucyny następuje ogromny napływ wszystkich drobnoustrojów w systemie, przemieszczając się w obszar tuż obok nabłonka jelitowego. Kiedy drobnoustroje znajdą się naprawdę blisko nabłonka jelitowego powstaje stan zapalny w wyściółce jelita. Niszczy on komórki i otwiera przestrzenie pomiędzy nimi, przez które wyciekają rzeczy takie jak LPS. A kiedy LPS wycieknie to znajdzie się w krwiobiegu.

Gdy znajdzie się we krwi, może przedostać się w różne miejsca ciała, a zwłaszcza dotrzeć do mózgu. Gdy dostanie się do mózgu, wywoła w nim wszelkiego rodzaju reakcje zapalne. Kiedy spowoduje reakcje zapalne w mózgu uszkodzona zostanie tkanka mózgowa.

Jak to się ma do zaburzeń takich jak depresja? W całej kategorii poważnych zaburzeń depresyjnych istnieje zestaw objawów, które nazywa się zachowaniami chorobowymi. Są to zachowania związane z jakością życia, z tym co powoduje, że odczuwamy przyjemność, i nawet takie problemy jak anoreksja, słaba koncentracja, niski poziom energii, spadek libido, spowolnienie psychoruchowe, drażliwość czy złe samopoczucie. To wszystko są zachowania chorobowe. Obecnie uważa się, że występowanie poważnych zaburzeń depresyjnych z zachowaniami chorobowymi jest znacznie poważniejszym stanem niż bez nich. Naukowcy odkryli, że podstawowe i stymulowane przez LPS markery stanu zapalnego były silniej związane z objawami zachowań chorobowych w porównaniu z objawami depresji niezwiązanymi z zachowaniami chorobowymi. Więc są ludzie z depresją, którzy nie mają wielu z tych zachowań chorobowych, i ci ludzie zazwyczaj nie mają podwyższonego stanu zapalnego stymulowanego przez LPS. Natomiast ci pacjenci, którzy mają podwyższony stan zapalny stymulowany przez LPS, będą mieli o wiele więcej takich zachowań chorobowych. Takich badań było wiele.

Stres i dysbioza

Stres był i będzie, więc co wpływa na pozytywną rolę mikrobioty?

Jak się okazuje, istnieje magiczny związek zwany peptydoglikanem, który od etapu płodowego staje się bardzo ważną częścią rozwoju mózgu i wpływa na to, jak mózg radzi sobie ze stresem i ogólnie funkcjonuje. Peptydoglikan jest szczególnym rodzajem związku, który jest aminokwasem.

Badania wykazały, że peptydoglikany z bakterii jelitowych mamy, są w rzeczywistości transportowane w ciąży poprzez krążenie przez łożysko i do dziecka. Badania pokazują również, że proces neurorozwoju ulega poprawie, gdy dziecko jest stymulowane i wystawione na działanie większej ilości bakteryjnego peptydoglikanu, ponieważ proliferuje on połączenia neurologiczne. Ponadto pomaga w różnicowaniu i specjalizacji różnych części mózgu. Tworzy coś, co nazywa się synaptogenezą, czyli powstawaniem coraz większej liczby regionów synaptycznych w mózgu. A im większa złożoność i więcej regionów synaptycznych, tym lepsza funkcja poznawcza. Pomaga też w mielinizacji, która jest izolacją wymaganą dla komórek nerwowych, więc sygnały nerwowe nie są odrzucane. Mielinizacja jest oczywiście bardzo ważna dla przewodnictwa nerwowego i przewodzenia sygnałów w komórkach nerwowych. A potem jest formowanie się bariery krew-mózg.

Wszystkie te rzeczy są krytycznie zależne od ilości peptydoglikanu. Zaburzenia neurorozwojowe i behawioralne są w dużej mierze zależne od ekspozycji na peptydoglikan. Wiemy, że dzieci, które nie są narażone na odpowiedni poziom peptydoglikanu, ponieważ jelita mamy są dysfunkcyjne, mają zwiększone ryzyko zaburzeń neurorozwojowych

Mózg płodu…bakterie jelitowe mamy – ciężko nie pomyśleć o tej symbiozie.

Dlatego badania pokazują, że peptydoglikan z gatunków bakterii, takich jak Bifidobacterium longum, może faktycznie mieć ogromny wpływ na problemy takie jak IBS, chroniczne zmęczenie, depresja, sen.

Nie wszystkie bifidobakterie, a już na pewno nie wszystkie B. longum, mają tę warstwę peptydoglikanu. To jest konkretnie B. longum, która nie ma polisacharydu Xcel. Warstwa peptydoglikanu nazywana jest polisacharydem Xcel. Więc to ta warstwa peptydoglikanu czyni ją bardziej odporną i sprężystą. Pomaga jej przedostać się przez sok żołądkowy i żółć, a kiedy trafi do jelita grubego, ten polisacharyd peptydoglikanu Xcel pośredniczy we wszystkich reakcjach zapalnych.

Są badania kliniczne na ten temat. Ten szczep nazywa się B. longum 1714. To jest ludzki izolat. Został wyizolowany w irlandzkim ośrodku badawczym APC zajmującym się osią mózg-jelita. Naukowcy przyglądali się próbkom kału i analizowali izolaty organizmów od ludzi, którzy mieli depresję i lęki, porównując je izolatami od ludzi, którzy nigdy nie mieli lęku i depresji. Odkryli, że ludzie, którzy nigdy nie mieli żadnych zaburzeń nastroju, wydają się mieć wyższy poziom tego typu organizmu. A w szczególności tego szczepu B. longum 1714, który ma dużą ilość polisacharydu peptydoglikanu Xcel.

Wniosek z tych wszystkich badań był taki, że 1714 jest szczepem przeciwzapalnym, który może pomóc w stresie związanym ze stanem zapalnym. Jako psychobiotyk 1714 zmniejsza odczuwany stres i produkcję kortyzolu. A to ma przełożenie na zatrzymanie sygnalizacji stanu zapalnego w jelitach, co wpływając na mózg, ostatecznie może zmienić funkcję fal mózgowych. Badano fale theta.

Mamy też inne psychobiotyki, które wpływają na to jak radzimy sobie ze stresem. Z tych zbadanych są to m.in.: Lactobacillus fermentum NS8 i NS9, Lactobacillus gasseri OLL2809, Lactobacillus rhamnosus JB-1, Lactobacillus helveticus Rosell-52, Lactobacillus acidophilus W37, Lactobacillus brevis W63, Lactococcus lactis W19 i W58, Bifidobacterium longum Rosell-175 czy Bifidobacterium longum NCC3001.

Wniosek jest taki, że odpowiednia suplementacja może pomóc, ale to tylko jedna strona medalu.

Inne badania pokazują, że produkcja cytokin zapalnych związanych z LPS wiąże się ze zwiększonym prawdopodobieństwem wystąpienia zaburzeń depresyjnych i lękowych, a sam stan zapalny stymulowany przez LPS jest związany z cięższym przebiegiem depresji.

Generalizując nasilenie problemu zależy od tego, ile LPS znajduje się w organizmie i ile stanu zapalnego wywoła objawy. Często zwiększona przepuszczalność jelita, stan zapalny czy obecność LPS narastają z czasem, stąd stan pacjenta pogarsza się stopniowo aż dochodzi do punktu, w którym symptomy stają się trudne do opanowania, i zaczynają się zachowania chorobowe, które mają już destrukcyjny wpływ na jakość życia. W przypadku translokacji LPS, mózg jest organem dotkniętym czymś, co dzieje się w jelitach.

LPS może dostać się do różnych części mózgu, np. do podwzgórza, gdzie może wywoływać coś co nazywa się centralną insulinoopornością. Kiedy LPS gromadzi się w tej części mózgu, powoduje to wystarczająco dużo stanów zapalnych i uszkodzeń w mózgu, aby mózg nie był już w stanie odczytać poziomu cukru we krwi. Nie trzeba być otyłym, a trzustka nie musi być uszkodzona. Komórki insulinowe, które wytwarzają insulinę, mogą doskonale funkcjonować, ale mózg nie może odczytać poziomu cukru we krwi, aby dokonać dostosowań.

Na modelu zwierzęcym wykazano, że LPS pochodzący z E. coli zmniejsza zarówno częstotliwość, jak i siłę skurczów jelita cienkiego i mogą całkowicie wyeliminować migrujący kompleks motoryczny. LPS w tym przypadku przedostaje się do nerwu błędnego, gdzie zatrzyma się w obszarze pnia mózgu zwanym częścią grzbietową nerwu błędnego, co doprowadzi do stanu zapalnego, a następnie spowoduje wiązanie się z receptorami, które faktycznie zatrzymają sygnały z mózgu do jelit. W takiej sytuacji żaden prokinetyk nie pomoże.

To kilka powodów aby zwrócić uwagę na endotoksemię LPS i jej wpływ na pracę mózgu.

Dysbioza, LPS i choroby neurodegeneracyjne

Aby pokazać klasyczny przykład jak LPS powoduje problem z pracą mózgu wystarczy spojrzeć na patogenezę choroby Alzheimera. Jest to bardzo przerażająca choroba neurodegeneracyjna, której początkowe objawy mogą pojawić się nawet pod koniec czterdziestki lub na początku pięćdziesiątki. Istnieją badania pokazujące, że są osoby z wczesnym początkiem demencji, który ma miejsce w wieku czterdziestu czy pięćdziesięciu paru lat. To najczęściej wczesna oznaka stanu zapalnego w mózgu.

Badania pokazują, że zwiększenie przepuszczalności jelit i ekspozycja na endotoksyny LPS, wywołają coś, co nazywa się agregacją alfa-synukleiny. Alfa-synukleina jest związkiem podobnym do białka, który gromadzi się w ośrodkowym układzie nerwowym osób cierpiących na chorobę Alzheimera. Interesujące jest to, że nagromadzenie zaczyna się w nerwie błędnym zanim dotrze do mózgu.

Zauważono, że ten poziom alfa-synukleiny był podwyższony w mózgach osób z chorobą Alzheimera i Parkinsona, ale nie zaczął się w mózgu. Zaczyna się w nerwie błędnym, który znajduje się w jelicie. A potem w końcu przenosi się do mózgu. Na tej drodze do mózgu może na przykład zaburzyć nerw węchowy. A niezdolność do wąchania i rozróżniania poszczególnych zapachów w miarę starzenia się wskazuje na zapalenie nerwów i gromadzenie się alfa-synuklein. I faktycznie, kiedy alfa-synukleina gromadzi się na początku nerwu błędnego, skutkiem tego są zaparcia. A pierwszą symptomologią np. choroby Parkinsona są zaparcia. A potem alfa-synukleina przesuwa się w górę i wpływa na nerw węchowy. Pacjent traci zdolność do wyczuwania niektórych zapachów. I w końcu alfa-synukleina trafia do mózgu.

W nowszym badaniu naukowcy szczegółowo opisują drogę LPS z jelita do mózgu i mechanizmy działania. LPS dostając się do mózgu zwiększa stan zapalny w komórkach mózgowych i hamuje specyficzne dla neuronów białko neurofilament (NF-L), które wspiera integralność komórek. Deficyt tego białka prowadzi do postępującej atrofii komórek nerwowych, a ostatecznie do śmierci komórek, co obserwuje się w neuronach pacjentów dotkniętych chorobą Alzheimera. I to wszystko wynika z dysybiozy i zwiększonej przepuszczalności w jelitach.

Podsumowanie

Generalizując mikroorganizmy dostarczają energii, składników odżywczych i neuroaktywnych metabolitów, takich jak neuroprzekaźniki i ich prekursory, które służą mózgowi jako molekuły sygnalizacyjne. W odpowiedzi mózg tłumaczy te sygnały i wysyła wiadomości chemiczne, aby zmodyfikować układ nerwowy, stany zapalne i inne procesy zachodzące w organizmie.

Nasze bakterie jelitowe i mózg wytwarzają i reagują na te same neurochemikalia. Należą do nich GABA, serotonina, noradrenalina, dopamina, acetylocholina i melatonina.

Drobnoustroje mogą wytwarzać metabolity, które dostają się do krążenia i ośrodkowego układu nerwowego, regulują odpowiedź zapalną i sygnalizują transport komórek odpornościowych do mózgu. Ponadto wykazano, że nerw błędny moduluje odpowiedzi immunologiczne mózgu.

To teraz pytanie co z tą teorią zrobić? Przede wszystkim mamy dwa podejścia do problemu. Pierwszy to terapeutyczny, drugi nazwiemy wellnesowym. Terapeutyczny oznacza, że szukamy przyczyn problemów trawiennych, i próbujemy je rozwiązać. U każdego pacjenta to mogą być zupełnie inne wypadkowe. Najczęściej problemy pokarmowe to konsekwencje kilku zaburzonych procesów. Mogą mieć komponenty infekcyjne, neurologiczne, autoimmunologiczne czy metaboliczne. Mogą również być wynikiem stosowanych leków czy też innych jednostek chorobowych. I tutaj potrzebna jest pomoc specjalistów.

Drugie podejście, wellnesowe, każdy może wprowadzić samodzielnie w życie i w znacznym stopniu usprawnić oś jelitowo-mózgową. Są to uniwersalne zalecenia skupiające się na diecie, suplementacji czy stylu życia.

Oto niektóre z nich:

– ćwiczenia

Zmieniają pozytywnie mikrobiotę i wpływają na biochemię mózgu.

– sen

Deficyt snu negatywnie wpływa na mikrobiom.

– redukcja stresu

Techniki radzenia sobie ze stresem, medytacja, trening świadomości, praktyka wdzięczności, pozytywne zmiany w życiu – to wszystko zmniejsza aktywność współczulnego układu nerwowego.

– kontakt z naturą

Im bardziej oddalamy się od naturalnego ekosystemu tym bardziej cierpi na tym nasza mikrobiota.

– dieta

Podstawa to unikanie substancji negatywnie wpływających na mikrobiom: żywności przetworzonej, rafinowanego cukry, pestycydów/herbicydów, glutenu. Dodatkowo pomocne jest wprowadzenie większej różnorodności spożywanych produktów, błonnika, fermentowanych produktów.

– unikanie czynników zwiększających przepuszczalność jelit

W tej kategorii dominują antybiotyki, IPP i NLPZ.

– suplementacja

Suplementacyjnie można wesprzeć zarówno pracę układu nerwowego jak i ekosystem jelit. Pomocne są psychobiotyki, enzymy trawienne, adaptogeny, magnez, witaminy z grupy B czy Omega3.

– post przerwany

Brak jedzenia przez min. 12-14h (głównie w czasie snu) pozwoli na zwiększenie różnorodności mikrobioty i efektu postbiotycznego.

 

Możliwość komentowania została wyłączona.