Nanobiome – polskie badanie mikrobioty jelitowej
Menu
Nanobiome – polskie badanie mikrobioty jelitowej
Bariera jelitowa jest wyjątkową, złożoną strukturą, która chroni nasz organizm przed szkodliwym wpływem czynników zewnętrznych. Mówi się o niej od stosunkowo niedawna, jednak ma ona fundamentalne znaczenie w zdrowiu i chorobie. Czym jest bariera jelitowa i jakie pełni funkcje w naszym organizmie? Właśnie tego dowiedziecie się czytając artykuł.
Organizm człowieka ma wiele sposobów na walkę z chorobotwórczymi bakteriami, wirusami czy toksynami. Jednym z nich jest właśnie bariera jelitowa. Bariera jelitowa jest fizjologiczną jednostką, oddzielającą światło jelita od środowiska wewnętrznego organizmu, czyli krwi, tkanek czy narządów. Dlatego jest tak istotnym elementem układu immunologicznego. Działa jako półprzepuszczalna bariera, która umożliwia wchłanianie składników odżywczych i wsparcie odporności, jednocześnie ograniczając transport potencjalnie szkodliwych substancji i mikroorganizmów. Ważne substancje z układu pokarmowego jak glukoza, aminokwasy oraz elektrolity, mogą swobodnie przenikać przez barierę jelitową, podczas gdy zatrzymywane są większe cząsteczki, które mogłyby aktywować układ odpornościowy. Bariera jelitowa nie powinna być traktowana jako struktura statyczna, która się nie zmienia. Jest ona wysoce dynamiczna i reaguje zarówno na bodźce wewnętrzne, jak i zewnętrzne.
Bariera jelitowa składa się z kilku elementów, które uzupełniają się w spełnianych funkcjach obrony fizycznej i immunologicznej. Obejmują one:
warstwę śluzu wraz z mikrobiotą jelitową
peptydy przeciwdrobnoustrojowe
sekrecyjne cząsteczki immunoglobuliny A (sIgA)
warstwę komórek jelita z wyspecjalizowanymi komórkami nabłonkowymi, w której znajdują się limfocyty T, limfocyty B, makrofagi i komórki dendrytyczne
tkankę mięśniowa oraz nerwową jelit.
Warstwa śluzu
Warstwa śluzu jest pierwszą linią obrony fizycznej, którą napotykają np. toksyny czy wirusy, gdy docierają do światła jelita i która zapobiega bezpośredniemu kontaktowi patogenów z głębszymi warstwami bariery. Warstwa śluzu zbudowana jest ze specjalnego białka mucyny, które tworzy żelową strukturę pokrywającą nabłonek jelita. W jelicie grubym, warstwa śluzu wytwarza wyjątkowe środowisko, w którym rozwijać się może mikrobiota jelitowa.
Peptydy przeciwdrobnoustrojowe
Peptydy przeciwdrobnoustrojowe oraz wydzielnicze cząsteczki immunoglobuliny A są wydzielane do warstwy śluzu jako wsparcie w walce z drobnoustrojami, regulując przy tym układ odpornościowy.
Cząsteczki immunoglobuliny A (sIgA)
Przeciwciała sIgA jako element bariery jelitowej, stanowią ważny element obrony błon śluzowych przed drobnoustrojami oraz zapobiegają przyleganiu patogenów do komórek nabłonka i wnikaniu ich w głębsze warstwy.
Komórki nabłonka jelitowego
Komórki nabłonka jelitowego tworzą ciągłą pojedynczą warstwę i są ściśle ze sobą połączone. Dzięki nim utrzymana zostaje integralność, spójność bariery jelitowej. To właśnie te komórki regulują transport małych cząsteczek i jonów. Pod warstwą komórek nabłonka znajduje się blaszka właściwa. Ona zawiera właśnie komórki odpornościowe (np. limfocyty T, limfocyty B, makrofagi i komórki dendrytyczne), które biorą udział w immunologicznych mechanizmach obrony bariery jelitowej.
Mikrobiota jelitowa znajduje się w warstwie śluzowej jelita, która jest pierwszą linią obrony przed patogenami. Zachodzi tam swego rodzaju dwukierunkowa zależność – śluz może wpływać na mikrobiotę, a jednocześnie mikrobiota może wpływać również na właściwości warstwy śluzu. Badania na zwierzętach pokazują, że mikrobiota jelitowa ma fundamentalną rolę w formowaniu się odpowiedniej warstwy śluzu. W przypadku myszy bez mikrobioty jelitowej tzw. sterylnych, warstwa śluzu była zauważalnie gorsza i mniej szczelna niż w przypadku zwykłych myszy. To pokazuje, dlaczego odpowiednia kompozycja bakterii jelitowych jest tak istotna. Ponadto pożyteczne bakterie jelitowe mogą chronić przed inwazją patogenów poprzez zwiększenie produkcji śluzu i zajęcie tzw. miejsc wiązania dostępnych w warstwie śluzy, hamując przyleganie patogenów.
Mikrobiota jelitowa może wpływać także na poziom wytwarzania sIgA, czyli wydzielnicze przeciwciała, które zapobiegają przyleganiu bakterii chorobotwórczych. Dodatkowo, symbiotyczne bakterie jelitowe jako element bariery jelitowej, współzawodniczą o miejsce, składniki pokarmowe oraz wytwarzają metabolity, uniemożliwiając tym samym rozwój patogenów.
Bazując na badaniach naukowych i specjalistycznych artykułach, możemy wyróżnić gatunki bakterii, którym należy się specjalna uwaga. Często nazywa się je bakteriami do zadań specjalnych lub markerami zdrowia jelit. Mowa tutaj o dwóch gatunkach – Faecalibacterium prausnitzii oraz Akkermansia muciniphila.
Bakteria Akkermansia muciniphila
Akkermansia muciniphila pełni wiele funkcji. Produkuje kwas octowy i propionowy, które są wykorzystywane jako źródło energii przez inne bakterie, jak na przykład przez wspomnianą wcześniej Faecalibacterium prausnitzii. Dlatego często te bakterie występują w parze, bo wzajemnie na siebie wpływają. Akkermansia degraduje mucynę, czyli główne białko tworzące warstwę śluzową bariery. Dzięki temu dochodzi do stymulacji komórek nabłonka jelit do produkcji mucyny, a zatem śluzu, pozytywnie wpływając na szczelność i przepuszczalność bariery jelitowej. Badania pokazują, że Akkermansia muciniphila może też produkować peptydy przeciwbakteryjne.
Bakteria Faecalibacterium prausnitzii
Faecalibacterium prausnitzii jest jednym z najliczniejszych gatunków mikrobioty jelitowej osób zdrowych, jego względny średni procentowy udział w całej mikrobiocie wynosi około 5%, ale może dochodzić nawet do kilkunastu. Bakterii z gatunku Akkermansia muciniphila jest zazwyczaj nieco mniej – około kilku procent. Faecalibacterium to jeden z głównych producentów kwasu masłowego, który jest głównym źródłem energii dla ludzkich kolonocytów, czyli komórek nabłonka jelita. Bakteria wytwarza też przeciwzapalne białko zwane drobnoustrojową cząsteczką przeciwzapalną. A co najważniejsze, dzięki umiejętności fermentacji błonnika pokarmowego i produkcji kwasu masłowego przyczynia się do utrzymania zdrowej kondycji błony śluzowej dbając tym samym o spełnianie swoich funkcji przez barierę jelitową, utrzymania odpowiedniej kwasowości środowiska jelitowego, odżywania komórek nabłonka, a także pozwala na modulację stanu zapalnego poprzez hamowanie zapalnych cząsteczek.
Udział w barierze jelitowej jest kolejnym przykładem ogromnego znaczenia mikrobioty jelitowej w zdrowiu człowieka. Bogata i zróżnicowana kompozycja bakteryjna zapewnia integralność bariery i jej prawidłowe funkcje. Dlatego tak ważne jest dbanie o prawidłową kompozycję bakterii zamieszkujących jelita.
