Ο ρόλος των μικροοργανισμών του εντέρου στην υγεία του ανθρώπου

16 October 2013

Είναι γνωστό από καιρό ότι οι μικροοργανισμοί στον ανθρώπινο έντερο παίζουν σημαντικό ρόλο στην υγεία του πεπτικού συστήματος. Όμως, πιο πρόσφατες έρευνες υποδεικνύουν ότι τα βακτήρια του εντέρου μπορεί να σχετίζονται και με ευρύτερες πτυχές της υγείας, συμπεριλαμβανομένων της παχυσαρκίας και της μεταβολικής υγείας.

Οι μικροοργανισμοί στο ανθρώπινο σώμα

Οι μικροοργανισμοί κατοικούν σε διάφορες περιοχές του ανθρώπινου σώματος, όπως το δέρμα, η μύτη, το στόμα και το έντερο. Συγκεκριμένα, το ανθρώπινο έντερο αποτελεί κατοικία για ένα τεράστιο αριθμό μικροοργανισμών, περίπου 100 τρισεκατομμύρια βακτηριακά κύτταρα, ξεπερνώντας το σύνολο των ανθρώπινων κυττάρων κατά περίπου 10 φορές.1 Οι μικροοργανισμοί στο έντερο είναι κατά κύριο λόγο βακτήρια και ανήκουν σε περισσότερα από 1000 είδη, 90% από τα οποία ανήκουν στα φύλα Firmicutes και Bacteroidetes.2,3 Κάθε άτομο έχει μια διακριτή και σε μεγάλο βαθμό ευμετάβλητη σύσταση από εντερικούς μικροοργανισμούς, παρόλο που μια κύρια ομάδα μικροοργανισμών είναι κοινή σε όλα τα άτομα.2,4 Η σύσταση των μικροοργανισμών του εντέρου καλείται εντερικός «μικροβιόκοσμος» (μέχρι προσφάτως «μικροχλωρίδα»), ενώ το σύνολο του γονιδίων των μικροβίων του εντερικού μικροβιόκοσμου καλείται «μικροβίωμα». Τα γονίδια του εντερικού μικροβιόκοσμου ξεπερνούν τα γονίδια του ανθρώπινού σώματος κατά περίπου 150 φορές.1

Τι επηρεάζει τον εντερικό μικροβιόκοσμο;

Ο ανθρώπινος μικροβιόκοσμος εγκαθίσταται νωρίς στη ζωή: το έμβρυο εντός της μήτρας είναι αποστειρωμένο και η έκθεση στους μικροοργανισμούς ξεκινά με τη γέννηση, π.χ. μέσω του περάσματος από την οδό γέννησης και/ή μέσω της έκθεσης στα μικρόβια του περιβάλλοντος. Τα βρέφη που γεννιούνται με καισαρική τομή έχουν διαφορετικό εντερικό μικροβιόκοσμο, ο οποίος φαίνεται να είναι λιγότερο ευνοϊκός και ίσως συσχετίζεται με αυξημένο κίνδυνο εμφάνισης νοσημάτων, αυξημένο κίνδυνο εμφάνισης υπέρβαρου και παχυσαρκίας αργότερα στη ζωή, σε σύγκριση με τα βρέφη που γεννιούνται κολπικά.5 Παρόλο που ο μικροβιόκοσμος εγκαθίσταται σε πρώιμα στάδια, μπορεί να αλλάξει κατά τη διάρκεια της ζωής με την αλλαγή της ηλικίας, της δίαιτας, της γεωγραφικής περιοχής, την πρόσληψη συμπληρωμάτων διατροφής και φαρμάκων, και με άλλες περιβαλλοντικές επιρροές.6 Το υπερβάλλον σωματικό λίπος και η νόσος σχετίζονται επίσης με αλλαγές στον εντερικό μικροβιόκοσμο.

Η δίαιτα από τα πρώτα στάδια της ζωής, συμπεριλαμβανομένου του εάν το βρέφος θηλάζει ή σιτίζεται με υποκατάστατα μητρικού γάλακτος, είναι γνωστό ότι τροποποιεί τη σύσταση του εντερικού μικροβιόκοσμου στον άνθρωπο, και πιστεύεται ότι οι μακροχρόνιες διαιτητικές συνήθειες ασκούν μια σημαντική επίδραση, η οποία ερμηνεύει κάποιες από τις παρατηρούμενες γεωγραφικές διαφορές.2 Αυτό συμβαίνει, διότι συστατικά της δίαιτας, όπως οι διαιτητικές ίνες, διασπώνται μέσω της βακτηριακής ζύμωσης και χρησιμοποιούνται ως καύσιμα. Η κατανάλωση μεγάλων ποσοτήτων από συγκεκριμένα συστατικά των τροφίμων μπορεί να ενισχύσει αριθμητικά τα βακτήρια που χρησιμοποιούν τα συγκεκριμένα αυτά συστατικά ως καύσιμα, οπότε αλλαγές στη σύσταση της δίαιτας μπορούν να οδηγήσουν σε αλλαγές στη σύσταση του εντερικού μικροβιόκοσμου. Η σύσταση της δίαιτας σε μακροθρεπτικά συστατικά (δηλ. το ποσοστό πρωτεϊνών, υδατανθράκων και λιπιδίων) φαίνεται να έχει κάποια επίδραση, και οποιαδήποτε αλλαγή στη δίαιτα είναι πιθανό να οδηγήσει σε αλλαγή του εντερικού μικροβιόκοσμου.2 Η έρευνα σχετικά με το πώς η δίαιτα αλληλεπιδρά με τον μικροβιόκοσμο είναι ακόμα σε εξέλιξη.

Εντερικός μικροβιόκοσμος και υγεία

Το μεγαλύτερο μέρος της έρευνας για τον ανθρώπινο μικροβιόκοσμο εστιάζει στους μικροοργανισμούς του εντέρου, καθώς θεωρείται ότι επηρεάζουν την υγεία με διάφορους τρόπους. Έχει καταγραφεί ότι τα άτομα που πάσχουν από συγκεκριμένες ασθένειες (π.χ. φλεγμονώδεις νόσοι εντέρου, ευερέθιστο έντερο, αλλεργίες) έχουν διαφορετικό μικροβιόκοσμο σε σχέση με τα υγιή άτομα, αν και στις περισσότερες περιπτώσεις είναι αδύνατο να ειπωθεί εάν ο αλλαγμένος μικροβιόκοσμος είναι αιτία ή συνέπεια της νόσου. Παρόλα αυτά, τα μοτίβα του εντερικού μικροβιόκοσμου που συσχετίζονται με την υγεία είναι πιο δύσκολο να οριστούν.6 Η σύσταση του εντερικού μικροβιόκοσμου είναι σε μεγάλο βαθμό ευμετάβλητη, ακόμα και μεταξύ υγιών ατόμων. Οι ερευνητές έχουν βρει ότι παρόλο που η σύσταση ποικίλει μεταξύ των ατόμων, διαφορετικές περιπτώσεις σύστασης έχουν παρόμοιες λειτουργίες (π.χ. πώς οι μικροοργανισμοί διασπούν συγκεκριμένα συστατικά της δίαιτας ή πώς επηρεάζουν το ανοσοποιητικό σύστημα του οργανισμού). Επομένως, έχει προταθεί ότι η λειτουργία του εντερικού μικροβιόκοσμου παρά η σύστασή του είναι πιο σημαντική για την υγεία.6

Οι μικροοργανισμοί που είναι παρόντες στο έντερο παίζουν καίριο ρόλο στην υγεία του πεπτικού συστήματος, αλλά επηρεάζουν και το ανοσοποιητικό σύστημα. Οι ιστοί του ανοσοποιητικού που βρίσκονται στο γαστρεντερικό σωλήνα συνιστούν το μεγαλύτερο και πιο περίπλοκο μέρος του ανθρώπινου ανοσοποιητικού συστήματος. Ο εντερικός βλεννογόνος είναι μια μεγάλη επιφάνεια που καλύπτει όλο το έντερο και εκτίθεται σε παθογόνα (δηλ. προκαλούν νόσο) και μη παθογόνα αντιγόνα του περιβάλλοντος (ουσίες που ενεργοποιούν το ανοσοποιητικό σύστημα να παράγει αντισώματα). Εντός του εντερικού αυλού οι μικροοργανισμοί παίζουν κρίσιμο ρόλο στην ανάπτυξη ενός εύρωστου και ισορροπημένου ανοσοποιητικού συστήματος.3 Μεταβολές στον εντερικό μικροβιόκοσμο ενός ατόμου, οι οποίες για παράδειγμα μπορεί να συμβούν με τη λήψη συγκεκριμένων αντιβιοτικών, μπορεί να αυξήσουν τον κίνδυνο μόλυνσης από ευκαιριακά παθογόνα, όπως το Clostridium difficile.6​​​​​​​

Τα τελευταία χρόνια οι ερευνητές έχουν αναδείξει μία σύνδεση μεταξύ του εντερικού μικροβιόκοσμου και του σωματικού βάρους. Παρόλο που μεγάλο μέρος της έρευνας βρίσκεται ακόμα στα αρχικά στάδια, οι μελέτες έχουν αποκαλύψει ότι τα παχύσαρκα άτομα τείνουν να έχουν σχετικά διαφορετική σύσταση των εντερικών βακτηρίων σε σύγκριση με τα λεπτόσαρκα άτομα.7,8,4 Εάν η τροποποιημένη σύσταση του μικροβιόκοσμου είναι η αιτία ή η συνέπεια της παχυσαρκίας είναι προς το παρόν άγνωστό. Οι μελέτες δείχνουν ότι η σύσταση του εντερικού μικροβιόκοσμου αλλάζει με την απώλεια ή την αύξηση του σωματικού βάρους, αλλά η σημασία αυτών των αλλαγών στην ανθρώπινη υγεία είναι ακόμα υπό συζήτηση.8 Κάποιοι ερευνητές έχουν προτείνει ότι ο μικροβιόκοσμος των παχύσαρκων ατόμων μπορεί να βοηθά το σώμα να αυξήσει την ποσότητα της ενέργειας που εξάγεται από την τροφή, υποδηλώνοντας ότι συγκεκριμένες αναλογίες του εντερικού μικροβιόκοσμου μπορεί να αυξήσουν την πιθανότητα εμφάνισης παχυσαρκίας.2,4 Παρόλα αυτά, η θεωρία είναι ακόμα υπό συζήτηση και χρειάζονται περισσότερες μελέτες για να διερευνήσουν κατά πόσο η υπόθεση αυτή είναι αληθής. Πολλά από τα στοιχεία για τη σχέση μεταξύ εντερικού μικροβιόκοσμου και κινδύνου παχυσαρκίας προέρχονται από μελέτες σε ζώα. Τα ευρήματα από τέτοιου είδους μελέτες υποδεικνύουν ότι ένας μικροβιόκοσμος «παχυσαρκίας» (δηλ. συγκεκριμένα μοτίβα σύστασης του μικροβιόκοσμου που βρίσκονται σε παχύσαρκα άτομα) μπορεί να οδηγήσει σε παχυσαρκία και δυσμενείς μεταβολικές αλλαγές, όταν μεταφερθεί σε αποστειρωμένα λεπτόσαρκα ποντίκια.2,4 Παρόλο που τα ζωικά μοντέλα παρέχουν ενδιαφέρουσες ιδέες, δεν μπορεί να διεξαχθεί κανένα άμεσο συμπέρασμα για τέτοιου είδους σχέσεις στον άνθρωπο. Ο ερευνητικός αυτός τομέας είναι σχετικά καινούριος και χρειάζονται περισσότερες μελέτες, ειδικά σε ανθρώπους, για να κατανοήσουμε πώς και σε ποιο βαθμό η σύσταση των μικροοργανισμών του εντέρου επηρεάζει διάφορες μεταβολικές λειτουργίες του οργανισμού.

Προβιοτικά και πρεβιοτικά

Τα προβιοτικά ορίζονται ως ζωντανοί μικροοργανισμοί, οι οποίοι, όταν χορηγούνται σε επαρκείς ποσότητες, μπορεί να επιφέρουν ένα πλεονέκτημα για την υγεία. Έχουν μελετηθεί πολυάριθμα είδη προβιοτικών. Υπάρχουν μερικά στοιχεία ότι συγκεκριμένα προβιοτικά είναι αποτελεσματικά για τη βελτίωση των συμπτωμάτων του συνδρόμου του ευερέθιστου εντέρου, της ελκώδους κολίτιδας (μιας μορφή φλεγμονώδους νόσου του εντέρου) και λοιμωδών ασθενειών, καθώς επίσης για τη μείωση του κινδύνου ανάπτυξης εκζέματος και άλλων αλλεργικών καταστάσεων.9,10​​​​​​​

Και τα υγιή άτομα μπορεί να ωφεληθούν από τη λήψη προβιοτικών – μερικά στοιχεία υποδεικνύουν ότι τα προβιοτικά μπορούν να μειώσουν τον κίνδυνο εμφάνισης λοιμωδών ασθενειών, συμπεριλαμβανομένων των λοιμώξεων του ανώτερου αναπνευστικού συστήματος, σε υγιείς πληθυσμούς.9 Οποιαδήποτε επίδραση ενός προβιοτικού είναι γενικώς ειδική για τα στελέχη των προβιοτικών βακτηρίων που χρησιμοποιήθηκαν. Αυτό σημαίνει ότι εάν βρεθεί κάποια επίδραση από ένα προβιοτικό στέλεχος, δεν μπορούν να διεξαχθούν συμπεράσματα για σχετική πιθανή επίδραση άλλων προβιοτικών στελεχών.10 Αν και υπάρχουν αρκετά ικανοποιητικά στοιχεία που υποστηρίζουν μια θετική επίδραση από συγκεκριμένα προβιοτικά στελέχη σε συγκεκριμένες καταστάσεις, όπως στις λοιμώξεις από Clostridium difficile και την ελκώδη κολίτιδα, για άλλα θέματα υγείας τα στοιχεία παραμένουν ασαφή, και θα χρειαστούν περισσότερες μελέτες για να επιβεβαιώσουν τα οφέλη των προβιοτικών, ειδικότερα σε υγιή άτομα. Η Ευρωπαϊκή Αρχή για την Ασφάλεια των Τροφίμων, η οποία παρέχει επιστημονικές συμβουλές στην Ευρωπαϊκή Επιτροπή, έχει μέχρι στιγμής απορρίψει τη χρήση οποιουδήποτε ισχυρισμού υγείας στα προϊόντα τροφίμων που να υποδηλώνει ότι τα υγιή άτομα ωφελούνται από τη λήψη προβιοτικών. Περισσότερες έρευνες είναι σε εξέλιξη, οι οποίες χρησιμοποιούν νεότερες τεχνολογίες και ειδικούς βιολογικούς δείκτες που μπορούν να βοηθήσουν στην κατανόηση του κατά πόσο και με ποιο τρόπο μπορεί να ωφεληθούν τα άτομα από τη χρήση προβιοτικών.

Παρόλο που δεν είναι ξεκάθαρο το πώς ακριβώς δρουν στην υγεία τα προβιοτικά, έχει προταθεί ότι μπορεί δυνητικά να επηρεάζουν τη λειτουργία περισσότερο από ό,τι τη σύσταση του μικροβιόκοσμου.6,9 Εάν αυτό ισχύει, η κατανάλωση προβιοτικών θα μπορούσε να έχει κάποια επίδραση στην υγεία, ακόμα και εάν δεν υπάρξει καμία αλλαγή στη σύσταση του εντερικού μικροβιόκοσμου.6​​​​​​​

Πρεβιοτικά

Τα πρεβιοτικά είναι μη πεπτόμενα συστατικά των τροφίμων, τα οποία χρησιμοποιούνται επιλεκτικά από τα βακτήρια του εντέρου για ζύμωση. Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να στοχοποιηθούν κατ’ επιλογή τα βακτήρια που σχετίζονται με ευεργετικές επιδράσεις στην υγεία. Υπάρχουν αρκετά στοιχεία ότι τα πρεβιοτικά μπορούν να προκαλέσουν αλλαγές στον εντερικό μικροβιόκοσμο, αλλά παραμένουν ακόμα αδιασαφήνιστα το πώς ακριβώς η χρήση των πρεβιοτικών μπορεί να αλλάξει τη σύσταση ή τη λειτουργία του εντερικού μικροβιόκοσμου, σε ποιο βαθμό είναι αμετάβλητες οι αλλαγές αυτές και τι σημαίνουν οι όποιες αλλαγές στον μικροβιόκοσμο για την ανθρώπινη υγεία – όλα αυτά θα πρέπει να διερευνηθούν περαιτέρω.6​​​​​​​

Επίδραση των αντιβιοτικών στον εντερικό μικροβιόκοσμο

Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να οδηγήσει σε διαταραχή του εντερικού μικροβιόκοσμου. Αυτό οφείλεται στη διαφορετική επίδραση που έχουν τα αντιβιοτικά στα διάφορα είδη βακτηρίων στο έντερο – συγκεκριμένα βακτήρια είναι ιδιαιτέρως ευαίσθητα ή ανθεκτικά στο εκάστοτε αντιβιοτικό.6 Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε διάρροια σχετιζόμενη με τα αντιβιοτικά, και στο ενδονοσοκομειακό περιβάλλον μπορεί να αυξήσει τον κίνδυνο για την εμφάνιση μιας πιο σοβαρής μορφής διάρροιας, η οποία προκαλείται από το παθογόνο Clostridium difficile. Η επίδραση των αντιβιοτικών είναι συνήθως βραχυχρόνια, αλλά διαταραχές στον εντερικό μικροβιόκοσμο έχουν καταγραφεί και για μεγαλύτερες χρονικές περιόδους.6 Υπάρχουν στοιχεία ότι η λήψη προβιοτικών κατά τη διάρκεια της αντιβιοτικής θεραπείας μπορεί να μειώσει τον κίνδυνο εμφάνισης της σχετικής με τα αντιβιοτικά διάρροιας.11​​​​​​​

Συμπέρασμα

Οι μικροοργανισμοί που είναι παρόντες στον ανθρώπινο έντερο είναι χωρίς αμφιβολία κρίσιμης σημασίας για την ανθρώπινη υγεία. Ακριβώς το πώς, σε ποιο βαθμό και ποιες πτυχές της ανθρώπινης υγείας επηρεάζονται από αυτούς τους «κατοίκους» μας αναμένεται να ανακαλυφθεί, όπως και στοιχεία για το πώς η σύσταση και/ή η λειτουργία του μικροβιόκοσμου μπορεί να τροποποιηθεί, ώστε να επιτύχουμε συγκεκριμένα οφέλη για την υγεία.

Αναφορές

  1. Wu GD & Lewis JD (2013). Analysis of the human gut microbiome and association with disease. Clinical Gastroenterology Hepatology 11(7):774-777.
  2. Tremaroli V & Bäckhed F (2012). Functional interactions between the gut microbiota and host metabolism. Nature 489:242-249.
  3. Robles Alonso V & Guarner F (2013). Linking the gut microbiota to human health. British Journal of Nutrition 109:S21-S26.
  4. Molinaro, et al. (2012). Probiotics, prebiotics, energy balance, and obesity – mechanistic insights and therapeutic implications. Gastroenterology Clinics of North America 41(4):843-854.
  5. Li H-t, Zhou YB & Liu JM (2013). The impact of cesarean section on offspring overweight and obesity: a systematic review and meta-analysis. International Journal of Obesity 37(7):893-899.
  6. Bäckhed F, et al. (2012). Defining a healthy human gut microbiome: current concepts, future directions, and clinical applications. Cell Host Microbe 12(5):611-622.
  7. Fava F, et al. (2013). The type and quantity of dietary fat and carbohydrate alter faecal microbiome and short-chain fatty acid excretion in a metabolic syndrome 'at-risk' population. International Journal of Obesity 37(2):216-223.
  8. Clarke SF, et al. (2012). The gut microbiota and its relationship to diet and obesity. Gut Microbes 3(3):186-202.
  9. Sanders ME, et al. (2013). An update on the use and investigation of probiotics in health and disease. Gut 62(5):787-796.
  10. Weichselbaum E (2009). Probiotics and health: a review of the evidence. Nutrition Bulletin 34:340-373.
  11. Hempel S, et al. (2012). Probiotics for the prevention and treatment of antibiotic-associated diarrhea: a systematic review and meta-analysis. Journal of the American Medical Association 307(18):1959-1969.

References

  1. Wu GD & Lewis JD (2013). Analysis of the human gut microbiome and association with disease. Clinical Gastroenterology Hepatology 11(7):774-777.
  2. Tremaroli V & Bäckhed F (2012). Functional interactions between the gut microbiota and host metabolism. Nature 489:242-249.
  3. Robles Alonso V & Guarner F (2013). Linking the gut microbiota to human health. British Journal of Nutrition 109:S21-S26.
  4. Molinaro, et al. (2012). Probiotics, prebiotics, energy balance, and obesity – mechanistic insights and therapeutic implications. Gastroenterology Clinics of North America 41(4):843-854.
  5. Li H-t, Zhou YB & Liu JM (2013). The impact of cesarean section on offspring overweight and obesity: a systematic review and meta-analysis. International Journal of Obesity 37(7):893-899.
  6. Bäckhed F, et al. (2012). Defining a healthy human gut microbiome: current concepts, future directions, and clinical applications. Cell Host Microbe 12(5):611-622.
  7. Fava F, et al. (2013). The type and quantity of dietary fat and carbohydrate alter faecal microbiome and short-chain fatty acid excretion in a metabolic syndrome 'at-risk' population. International Journal of Obesity 37(2):216-223
  8. Clarke SF, et al. (2012). The gut microbiota and its relationship to diet and obesity. Gut Microbes 3(3):186-202.
  9. Sanders ME, et al. (2013). An update on the use and investigation of probiotics in health and disease. Gut 62(5):787-796.
  10. Weichselbaum E (2009). Probiotics and health: a review of the evidence. Nutrition Bulletin 34:340-373.
  11. Hempel S, et al. (2012). Probiotics for the prevention and treatment of antibiotic-associated diarrhea: a systematic review and meta-analysis. Journal of the American Medical Association 307(18):1959-1969.