Skład mikrobioty jelitowej niemowlaka rozwija się ilościowo i jakościowo w zależności od środowiska i odżywiania. Szacuje się, że flora dziecka uzyskuje swój pełny skład pomiędzy drugim a czwartym rokiem życia. Kinetyka wzrostu mikrobioty ma wpływ na późniejsze zdrowie gospodarza.

W pierwszych 48 godzinach życia układ pokarmowy jest zasiedlany przez fakultatywne bakterie tlenowe i beztlenowe,  takie jak Streptococcus, Enterococcus oraz Staphylococcus. Ta pierwsza kolonizacja jest niezależne od sposobu odżywiania.

Konsumując tlen bakterie te pozwalają na zasiedlanie przez bakterie bezwzględne beztlenowe, przede wszystkim Bifidobakterie, jak również w mniejszym stopniu bakterie Lactobacillus, które bronią przed rozwojem niektórych patogenów.

W momencie odstawienia niemowlaka od piersi, nowe bakterie zasiedlają  jelito kręte: SFB (Segmented Filamentous Bacteria). SFB zanikają w jelicie krętym u osoby dorosłej.

W wieku około 6 miesięcy, rozszerzenie diety małego dziecka stanowi ważny czynnik dywersyfikacji mikrobioty jelitowej. Obserwuje się w tym okresie wzrost liczby Enterobakterii  (głownie Escherichia coli), oraz Bacteroides (takich jak Bacteroides fragilis), jak również, w mniejszej ilości, Clostridium.

Pod koniec pierwszego roku życia, skład flory jelitowej jest dotknięty przez znaczący wzrost flory bezwzględnej beztlenowej w części dystalnej jelita: Bacteroidetes oraz Faecalibacterium prausnitzii, która ma zdolność modulacji układu immunologicznego.

Około 2 roku życia, równowaga populacji bakterii przypomina stan równowagi  u osoby dorosłej.

Należy również zwrócić uwagę na to, że mikrobiota osoby dorosłej również będzie ewoluuować stopniowo  od pewnego wieku, co będzie się wiązać ze spadkiem różnorodności bakteryjnej oraz destabilizacją mikrobioty.

Tak więc ludzką mikrobiotę jelitową można uznać zarazem za modulator zdrowia jak również wskaźnik stabilności mikrobioty ludzkiej. Jednakże, aby mógł być to wiarygodny wskaźnik, należało przebadać zmienność i stabilność składu mikrobioty jelitowej na przestrzeni czasu i w odpowiedzi na różnorakie bodźce.

W tym celu przeprowadzono kilka badań, w tym, badanie Davida i al. w 2014, które wykazało u 2 osób relatywną stabilność ich mikrobioty jelitowej przy codziennej analizie jej składu przez wiele miesięcy. Wyniki potwierdzają również, co następuje:

Z jednej strony, skład mikrobioty jelitowej danej jednostki (uzyskany poprzez sekwencjonowanie genu RNA 16S z próbki kału) jest w pełni zindywidualizowany, jak również stosunkowo stabilny na przestrzeni czasu. Należy wziąć pod uwagę, że obie badane osoby miały całkowicie inne fizjologie, co może wytłumaczyć różnice na poziomie ich mikrobioty.

Z drugiej strony, analizy wykazały, że niektóre modyfikacje, takie jak zmiana sposobu odżywiania, mogły wprowadzać odwracalne zmiany składu bakterii, i odwrotnie, niektóre zaburzenia, spowodowane na przykład podaniem antybiotyku, lub z powodu infekcji (np.Salmonella), powodowały modyfikacje, które uniemożliwiały mikrobiocie jelitowej powrót do swojego stanu pierwotnego. Można to również wytłumaczyć poprzez fakt, że infekcje mogły spowodować reakcje zapalne, które z kolei zaburzały gatunki symbiotyczne i sprzyjały kolonizowaniu przez gatunki patogenne lub przez bakterie konkurencyjne (czasami stosunkowo bliskie sobie na poziomie taksonomicznym).

Skład mikrobioty u osób dorosłych jest relatywnie stabilny natomiast bioróżnorodność flory spada u osób starszych.

Wiele prac naukowych wykazuje, że zaburzenia składu mikrobioty mogą być odpowiedzialne za pojawienie się pewnej liczby chorób. Nie chodzi tu jednak jedynie o obecność lub brak danego gatunku (lub rodzaju itd.), ale również o różnorodność mikrobioty jelitowej.

Okazuje się, że maksymalna różnorodność pozwala na optymalizację ilości funkcji w organizmie gospodarza.

Duża różnorodność mikrobioty jelitowej wyraźnie zwiększa jej zdolność do powracania do pierwotnego stanu fizjologicznego w następstwie zaburzeń wywołanych zmianą odżywiania, infekcjami, itp.

Jednoczesnie duża różnorodność chroni przed nadmiernym rozmnażaniem się wybranych gatunków, rodzajów ze szkodą dla innych gatunków, które potencjalnie mogłyby sprawować ważną rolę dla organizmu gospodarza.

Skład mikrobioty jelitowej odbija się wieloma reperkusjami na zdrowiu gospodarza, gdyż wpływa on na funkcji jelitowe, ochronne, systemowe oraz metaboliczne.

Rola mikrobioty jako bariery jelitowej jest wieloraka:

Z jednej strony, obecność pewnej liczby bakterii, które znajdują się na poziomie tight junctions pozwala na tworzenie się bariery pomiędzy światłem jelita i lamina propria (LP). Z drugiej strony, niektóre bakterie regulują grubość warstwy śluzu.

Jednocześnie, ze względu na produkcję butyratu, bakterie wzmacniają barierę śluzową jelita wywołując wydzielanie się mucyny i peptydów przeciwbakteryjnych, wpływają bezpośrednio na gospodarza, regulując wzrost i rozwój komórek i tkanek.

Mikrobiota jelitowa interweniuje na poziomie energetycznym i odgrywa ważną rolę dla funkcji metabolicznych.

Na poziomie metabolicznym, mikrobiota pełni dwie zasadnicze role:

Z jednej strony pełni funkcje metaboliczne niezbędne do trawienia, to znaczy rozpad i fermentacja pokarmów, gdyż część pożywienia nie jest trawiona przy ujsciu jelita cienkiego i podlega procesowi fermentacji dokonywanemu za pomocą mikrobioty w jelicie grubym. Te procesy produkują gazy i wielorakie metabolity, między innymi krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, jak również niektóre witaminy (witaminy K, B12, B8).

Z drugiej strony, mikrobiota jelitowa interweniuje w regulacji wydobywania oraz przechowywania energii. Funkcje mikrobioty jelitowej sę więc wielorakie i niezbędne dla gospodarza. Jednakże czynniki mogące wpływać na jej skład również są liczne.  Zależne są od odżywiania, infekcji oraz zażywania antybiotyków, jak również innych czynników, takich jak genetyka gospodarza lub stres.

Ilość chorób powiązanych z zaburzeniami składu mikrobioty jelitowej cały czas wzrasta:  od chorób związanych bezpośrednio z układem pokarmowym (np. zespół jelita drażliwego, rakiem jelita grubego), jak również z zaburzeniami metabolicznymi, takimi jak otyłość lub cukrzyca, po zaburzenia neurologiczne, takie jak depresja i inne.,

Należy jednak zwrócić uwagę, że na obecną chwilę w większości przypadków, nie można jeszcze określić, czy zaburzenia składu flory jelitowej są powodem czy też konsekwencją pojawienia się chorób.

Zażywanie antybiotyków powoduje szybkie i poważne szkody dla składu i różnorodności mikrobioty jelitowej.

Zazwyczaj szkody te są odwracalne, przynajmniej częściowo, poziom ich odwracalności zależy od natury początkowej mikrobioty oraz od zażytego antybiotyku.

Konsekwencje zażycia antybiotyku mogą jednakże być dużo poważniejsze u małych dzieci.

Słaba różnorodność, nawet przejściowa, mikrobioty u dzieci w wieku od jednego tygodnia do 4 miesięcy jest powiązane z wielorakimi stanami alergicznymi, pojawiającymi się w późniejszym wieku. Występowanie astmy u 7 – letnich dzieci jest powiązane ze słabą różnorodnością mikrobioty poniżej pierwszego miesiąca życia.

Liczne badania naukowe wykazują znaczenie różnorodności drobnoustrojowej w pierwszych tygodniach życia, które są momentem decydującym dla dojrzewania układu immunologicznego. Szkodliwe efekty zażycia antybiotyku dla noworodka dotyczą zasadniczo szkód jakie wyrządza dla różnorodności bakteryjnej.

Jest dzisiaj oczywiste, że przyzwyczajenia żywieniowe odgrywają zasadniczą rolę w modulowaniu mikrobioty jelitowej.  Różnorodność bakteryjna jest zdecydowanie wyższa u ssaków wszystkożernych niż u mięsożernych oraz jeszcze wyższa u roślinożerców, wskazując w ten sposób połączenie pomiędzy mikrobiotą a odżywianiem.

Jedną z funkcji zależną od mikrobioty jelitowej jest trawienie węglowodanów fermentujących (CFs); żywność bogata i zróżnicowana w CFs wpływa na zwiększenie różnorodności bakterii mogących żywić się tymi substratami.

W przeciwieństwie, diety bogate w mięso powodują silne wydzielanie żółci, selekcjonując tym samym gatunki oporne, co może być czynnikiem spadku różnorodności mikrobioty.

Istnieje więc korelacja pomiędzy danymi sposobami odżywiania oraz mikrobiotą, potwierdzająca istnienie bardzo odmiennych składów mikrobioty u osób w zależności od ich sposobu odżywiania.

Zmiana odżywiania nawet w krótkim przedziale czasowym może modulować mikrobiotę, jednakże zaburzenia powstałe w tym czasie są odwracalne.

Reasumując, mikrobiota jelitowa składa się z 5 dużych najważniejszych gromad. Istnieje mikrobiota dominująca, serce bakterii, pozwalająca na wypełnianie niezbędnych funkcji fizjologicznych tejże mikrobioty. Różnorodność mikrobioty jelitowej jest kluczowym elementem w utrzymaniu optymalnego zdrowia dla gospodarza. Zaburzenia jej mogą mieć wpływ na pojawianie się pewnej liczby chorób.

Skład mikrobioty jelitowej każdego człowieka może zostać oznaczony laboratoryjnie w badaniu MIKBROBIOTA I METABOLOM. Celem badania jest zidentyfikowanie czynników ryzyka danej patologii a następnie ustalenie zaleceń suplementacyjno-żywieniowych w celu regulacji i poprawy stanu mikrobioty.

BIBLIOGRAFIA:

Kolopp-Sarda MN, Rev Fr Lab; 2016; 484: 39-47.
Langhendries JP, Arch Pediatr. 2006; 13(12): 1526-34.
Belkaid et al, Cell. 2014; 157(1): 121-41.
Guaraldi et al, Front Cell Infect Microbiol. 2012; 2:94.
Yin et al. ISME J. 2013; 7: 615 – 621.
Faith et al. Science. 2013; 341(6141): 1237439.
David et al. Genome Biol. 2014; 15(7): R89.
Bonaiti. 2012. Thèse de Doctorat
Dethlefsen et al. PLoS Biol. 2008 ; 6 : e280.
Jakobsson et al. PLoS One 2010 ; 5 : e9836.
Jernberg et al. Microbiology 2010 ; 156 : 3216–3223.
Maurice et al. Cell 2013 ; 152 : 39–50.
Lagier et al. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2012 ; 2 : 26–44.
Forno et al. Clin. Mol. Allergy 2008 ; 6 : 11.
Wang et al. J. Allergy Clin. Immunol. 2008 ; 121 : 129–34.
Abrahamsson et al. J. Allergy Clin. Immunol. 2012 ; 129 : 434–440.
Ismail et al. Pediatr. Allergy Immunol. 2012 ; 23 : 674–81.
Abrahamsson Clin. Exp. Allergy 2014 ; 44 : 842–850.
Jakobsson Gut 2014 ; 63 : 559–66.
Ley et al. Science 2008 ; 320 : 1647–51.
Muegge et al. Science 2011 ; 332 : 970–4.
Wu et al. Science 2011 ; 334 : 105–8.
David et al. Nature 2013 ; 505 : 559–563.