Oś jelito-płuca w wirusowych infekcjach dróg oddechowych

Dr Genelle Healey

Warto zauważyć, że – jak się wydaje – mikrobiota w obu tych organach ulega zaburzeniom podczas infekcji dróg oddechowych, co przemawia na korzyść teorii, że wszystkie narządy pokryte śluzem są ze sobą połączone i że oś jelito-płuca jest dwukierunkowa.1

Bakterie jelitowe, ich fragmenty, a także SCFA mogą przenikać przez barierę jelitową, przemieszczać się w krezkowym układzie limfatycznym, wnikać do układu krążenia ogólnoustrojowego i modulować komórki układu odpornościowego w płucach.11 Podczas infekcji typu grypowego mikrobiota płuc i funkcjonowanie układu odpornościowego zostają zaburzone. Obserwuje się również dysbiozę mikrobioty jelit, co może tłumaczyć współistniejące często objawy przypominające wirusowe zakażenie przewodu pokarmowego (Fig 7A).10

RYSUNEK 7: Oś jelito-płuca podczas wirusowej infekcji dróg oddechowych (A) i model modulacji mikrobioty przy użyciu probiotyków (B).

Adaptacja na podstawie Dumas A et al, 20182

Probiotyki mogą pomóc w powrocie do zdrowia (homeostazy mikrobioty, kontroli infekcji, modulacji odpowiedzi immunologicznych) dzięki metabolitom mikrobioty jelit (SCFA i inne) lub produktom pochodzącym od gospodarza.

Dysbioza jelit może mieć kilka przyczyn, między innymi utratę apetytu (prowadzącą do przyjmowania mniejszej ilości pożywienia i kalorii) oraz wydzielanie cytokin zapalnych. Może to mieć miejscowe konsekwencje, takie jak stan zapalny jelit, przerwanie bariery jelitowej mniejsza ilość wytwarzanych peptydów przeciwdrobnoustrojowych (AMP), spadek ilości SCFA, potencjalnie prowadzące do wtórnych infekcji jelit.10

Zaburzenie bariery jelitowej sprzyja przenikaniu bakterii oraz wyzwalaniu endotoksyn do krwi, co prowadzi do ogólnoustrojowego stanu zapalnego, nasilenia uszkodzeń płuc i podwyższonego ryzyka wtórnych infekcji bakteryjnych.10 Ograniczenie wytwarzania SCFA przez mikrobiotę jelit również przyczynia się do obserwowanego w płucach zmniejszenia odporności na bakterie.10 Wskazuje to na istotną rolę mikrobioty jelit w obronie płuc przed infekcjami dróg oddechowych.

Modulacja mikrobioty jelit przy użyciu strategii takich jak probiotyki może pomóc w zmniejszeniu podatności na infekcje dróg oddechowych za pośrednictwem osi jelito-płuca albo w zwalczeniu infekcji i powrocie do zdrowia (rys. 7B). Kilka badań na myszach wykazało, że konkretne probiotyki podawane przed zakażeniem grypą powodowały mniejsze nagromadzenie komórek układu odpornościowego w zakażonych płucach. Probiotyki te poprawiały też klirens wirusowy i ogólny stan zdrowia, a także zmniejszały zaburzenia mikrobioty jelit.12,13

Polecane przez naszą społeczność

"Cóż, należę do osób cierpiących na problemy z płucami (infekcja)
Rozumiem, że to takie ważne." 
 -@Ahishakiyejanv2 (Od Biocodex Microbiota Institute w X)

Summary
Off
Sidebar
On
Migrated content
Désactivé
Updated content
Désactivé
Hide image
Off
Szczegóły dotyczące dokumentacji

Mikrobiota jelit ma udział w obronie płuc przed wirusowymi infekcjami dróg oddechowych

Mikrobiota gra kluczową rolę w rozwoju, kształtowaniu i funkcjonowaniu układu odpornościowego zarówno na poziomie miejscowym, jak i ogólnoustrojowym. Mikrobiota dróg oddechowych reguluje funkcjonowanie układu odpornościowego na poziomie miejscowym, ale mikrobiota jelit również może wpływać na odporność układu oddechowego za pośrednictwem osi jelitopłuca.1 W przebiegu wielu chorób układu oddechowego zaobserwowano zaburzenie mikrobioty płucnej i jelitowej, ale trzeba jeszcze ustalić, czy dysbioza w tych narządach jest przyczyną, czy konsekwencją choroby.2 Zaburzenie składu mikrobioty jelit przez dietę, stosowanie antybiotyków,
starzenie się lub chorobę ma związek z zaburzeniem odpowiedzi immunologicznych i homeostazy dróg oddechowych,3 co wskazuje, że mikrobiota jelit może wpływać na rozwój chorób w całym organizmie, w tym również infekcji dróg oddechowych ( (Fig 6).4

W porównaniu z mikrobiotą jelit badania mikrobioty płuc wciąż są w powijakach.5 Początkowo uważano, że płuca są sterylne, ale niedawno odkryto, że mają one własną mikrobiotę o składzie innym niż mikrobiota jelit.6

Wszystkie czynniki powodujące dysbiozę mikroboty jelit mogą zaburzyć komunikację jelito-płuca, zwiększając podatność na infekcje dróg oddechowych.10

Badania wykazały, że mikrobiota jelit może uczestniczyć w ochronie przed wirusowymi infekcjami dróg oddechowych (takimi jak grypa i zespólniowy wirus oddechowy)2 za pośrednictwem licznych mechanizmów. Na przykład metabolity mikroorganizmów jelitowych, takie jak SCFA (otrzymywane z fermentacji błonnika pokarmowego dokonywanej przez bakterie komensalne) i kwas 3-(4 hydroksyfenylo)propionowy (produkt rozkładu flawonoidów roślinnych wytwarzany przez ludzkie bakterie jelitowe7) wpływają na wytwarzanie przez płuca interferonu typu I (IFN) pobudzającego ochronę przeciwwirusową.8,9 Wraz z metabolitami drobnoustrojów składniki
wytwarzane przez mikroorganizmy (takie jak LPS) pomagają w obronie płuc przeciw infekcjom wirusowym (rys. 6). Mikrobiota jelit ma również znaczenie dla klirensu wirusowego (grypa), ponieważ pobudza działanie efektorowe komórek T CD8+.10 Wszystkie czynniki powodujące dysbiozę jelitową (starzeniesię, antybiotyki, choroby takie jak otyłość czy cukrzyca) mogą również zaburzyć komunikację jelito-płuca, zwiększając podatność na infekcje dróg oddechowych10

RYSUNEK 6: Rola mikrobioty jelit w wirusowych infekcjach dróg oddechowych.

Adaptacja na podstawie Sencio V et al, 202010

Wszystkie czynniki powodujące dysbiozę jelitową (starzenie się, antybiotyki, choroby takie jak otyłość czy cukrzyca) mogą również zaburzyć komunikację jelito-płuca, zwiększając podatność na infekcje dróg oddechowych.10

Źródła

Taylor SL, Wesselingh S, Rogers GB. Host-microbiome interactions in acute and chronic respiratory infections. Cell Microbiol. 2016 May;18(5):652-62. 

Dumas A, Bernard L, Poquet Y, et al. The role of the lung microbiota and the gut-lung axis in respiratory infectious diseases. Cell Microbiol. 2018 Dec;20(12):e12966. 

Dang AT, Marsland BJ. Microbes, metabolites, and the gut-lung axis. Mucosal Immunol. 2019 Jul;12(4):843-850.

4 Thibeault C, Suttorp N, Opitz B. The microbiota in pneumonia: From protection to predisposition. Sci Transl Med. 2021 Jan 13;13(576):eaba0501.

5 Huffnagle GB, Dickson RP, Lukacs NW. The respiratory tract microbiome and lung inflammation: a two-way street. Mucosal Immunol. 2017 Mar;10(2):299-306. 

6 Man WH, de Steenhuijsen Piters WA, Bogaert D. The microbiota of the respiratory tract: gatekeeper to respiratory health. Nat Rev Microbiol. 2017 May;15(5):259-270. 

Schoefer L, Mohan R, Schwiertz A, et al. Anaerobic degradation of flavonoids by Clostridium orbiscindens. Appl Environ Microbiol. 2003 Oct;69(10):5849-54.

Antunes KH, Fachi JL, de Paula R, et al. Microbiota-derived acetate protects against respiratory syncytial virus infection through a GPR43-type 1 interferon response. Nat Commun. 2019 Jul 22;10(1):3273. 

9 Steed AL, Christophi GP, Kaiko GE, et al. The microbial metabolite desaminotyrosine protects from influenza through type I interferon. Science. 2017 Aug 4;357(6350):498-502.

10 Sencio V, Machado MG, Trottein F. The lung-gut axis during viral respiratory infections: the impact of gut dysbiosis on secondary disease outcomes. Mucosal Immunol. 2021 Mar;14(2):296-304.

Summary
Off
Sidebar
On
Migrated content
Désactivé
Updated content
Désactivé
Hide image
Off
Szczegóły dotyczące dokumentacji

Łagodzenie stanów zapalnych zoladka i jelit dieta

Dr Genelle Healey

Jest wiele sposobów wpływania na skład mikrobioty jelit i modulowania odpowiedzi immunologicznej (prebiotyki, probiotyki itp).31 Jedną z możliwości są interwencje dietetyczne zdolne do wpływania na funkcjonowanie miejscowego układu odpornościowego i łagodzenia w ten sposób zapaleń obserwowanych w chorobach tego typu. Są one zwane immunożywieniem.32 Najlepiej zbadane substancje immunoodżywcze to wielonienasycone kwasy tłuszczowe omega-3 (n-3 PUFA), witamina D, arginina, nukleotydy i glutamina.32

Źródła witaminy D:

  • tłuste ryby, tran
  • jaja, grzyby
  • produkty wzbogacone: nabiał, produkty zbożowe oraz zamienniki mleka (np. mleko sojowe)38
  • wytwarzanie w skórze w reakcji na ekspozycję na słońce39

Witamina d i jej wpływ na jelitowe odpowiedzi immunologiczne 

Najlepiej opisaną funkcją witaminy D jest jej rola w regulacji poziomu wapnia i utrzymywania przez to dobrego stanu kości, ale jest ona znana również z silnego wpływu na odpowiedzi immunologiczne przewodu pokarmowego. Witamina D reguluje kilka genów regulujących funkcję bariery jelitowej oraz genów kodujących peptydy przeciwdrobnoustrojowe, przez co pomaga w utrzymaniu równowagi jelit (Fig 5).33 Wykazuje ona działanie immunomodulacyjne obejmujące różnicowanie i migrację komórek układu odpornościowego oraz ich działanie przeciwzapalne.34 Może oddziaływać bezpośrednio na komórki Panetha i wspomagać wydzielanie defensyny-2.35 Ponadto witamina D sprzyja różnorodności składu mikrobioty jelit, powodując wydzielanie większej ilości kwasu masłowego. Kwas masłowy może wykazywać działanie przeciwzapalne, wzmacniać barierę jelitową i pomagać komórkom Panetha w wydzielaniu defensyn (rys. 5). Co ciekawe, wykazano, że niektóre bakterie probiotyczne (np. niektóre szczepy Lactobacillus) podwyższają poziom witaminy D we krwi.36

Źródła

31 Vieira AT, Teixeira MM, Martins FS. The role of probiotics and prebiotics in inducing gut immunity. Front Immunol. 2013 Dec 12;4:445.

32 Grimble,RF. Basics in clinical nutrition: Immunonutrition – Nutrients which influence immunity: Effect and mechanism of action. e-SPEN. 2009; 4(1):e10-e13

33 Cantorna MT, McDaniel K, Bora S, et al. Vitamin D, immune regulation, the microbiota, and inflammatory bowel disease. Exp Biol Med (Maywood). 2014 Nov;239(11):1524-30. 

34 Celiberto LS, Graef FA, Healey GR, et al. Inflammatory bowel disease and immunonutrition: novel therapeutic approaches through modulation of diet and the gut microbiome. Immunology. 2018 Sep;155(1):36-52. 

35 Battistini C, Ballan R, Herkenhoff ME, et al. Vitamin D Modulates Intestinal Microbiota in Inflammatory Bowel Diseases. Int J Mol Sci. 2020 Dec 31;22(1):362. 

36 Jones ML, Martoni CJ, Prakash S. Oral supplementation with probiotic L. reuteri NCIMB 30242 increases mean circulating 25-hydroxyvitamin D: a post hoc analysis of a randomized controlled trial. J Clin Endocrinol Metab. 2013 Jul;98(7):2944-51.

37 Chen J, Vitetta L. Modulation of Gut Microbiota for the Prevention and Treatment of COVID-19. J Clin Med. 2021 Jun 29;10(13):2903.

38 Roseland JM, Phillips KM, Patterson KY, et al. Vitamin D in foods: An evolution of knowledge. Pages 41-78 in Feldman D, Pike JW, et al, eds. Vitamin D, Vol 2: Health, Disease and Therapeutics, 4th Ed. Elsevier, 2018.

39 Institute of Medicine, Food and Nutrition Board. Dietary Reference Intakes for Calcium and Vitamin D. Washington, DC: National Academy Press, 2010.

Summary
Off
Sidebar
On
Migrated content
Désactivé
Updated content
Désactivé
Hide image
Off
Szczegóły dotyczące dokumentacji

Wpływ diety zachodniej na powłokę śluzową

Dr Larissa Celiberto

Spożywanie błonnika pomaga zapewnić regularne wypróżnienia. Ponadto – z uwagi na to, że błonnik nie jest trawiony przez ludzkie enzymy – może on służyć za kluczowy składnik odżywczy dla mikrobioty jelit, ponieważ mikroorganizmy te wytwarzają oddzielne enzymy zdolne do przeprowadzenia fermentacji i rozkładu błonnika na ważne metabolity, takie jak SCFA.28

Dysbioza jelitowa, rozkład powłoki śluzowej i zachwianie równowagi pro i przeciwzapalnych komórek T w jelicie są obserwowane u osób stosujących diety typu zachodniego, co prowadzi do stanów zapalnych w jelicie i poza nim.26

RYSUNEK 4: Wpływ diety zachodniej i diet bogatych w błonnik oraz witaminy na miejscową i ogólnoustrojową homeostazę oraz odporność.

Adaptacja na podstawie Siracusa F et al, 2019.26

Powłoka śluzowa jelit może również służyć za alternatywne źródło energii niektórym mikroorganizmom jelitowym (80% jej masy składa się z cukrów), jeżeli w diecie brakuje błonnika.29 Intensyfikacja eksploatacji powłoki śluzowej przez bakterie jelitowe może się okazać szkodliwe – jak wykazały badania na zwierzętach, myszy żywione dietą pozbawioną błonnika są bardziej narażone na infekcje i choroby zapalne jelit. Podatność ta wynikała z tego, że żyjąca w organizmie mikrobiota spożywała powłokę śluzową, w związku z czym nie była ona dłużej w stanie chronić nabłonek przed inwazjami patogenów.29 Zachodnie diety powodują zmianę składu mikrobioty i zastąpienie bakterii rozkładających błonnik gatunkami bakterii żywiącymi się śluzem (rys. 4).30 Oznacza to, że nasze zachodnie diety mogą prowadzić do utraty ochronnych mikroorganizmów i ekspansji mikroorganizmów osłabiających kluczowe mechanizmy obronne i barierowe w jelicie, co ułatwia powstanie przewlekłego stanu zapalnego jelita.

Co to jest dieta zachodnia?

Diety zachodnie zazwyczaj zawierają duże ilości specyficznych tłuszczów pokarmowych, cukrów i żywności przetworzonej oraz pestycydów pochodzących ze środowiska, natomiast są ubogie w błonnik. Zachodni styl odżywiania został powiązany z otyłością oraz chorobami zapalnymi i metabolicznymi, takimi jak cukrzyca typu 2, insulinooporność oraz IBD.26 Nie tylko opiera się na wysokokalorycznych produktach niskiej jakości, ale jest w znacznym stopniu pozbawiona błonnika z powodu braku owoców, warzyw, roślin strączkowych i pełnoziarnistych zbóż, przez co bardzo trudno zapewnić zalecaną dla dorosłych dzienną dawkę błonnika wynoszącą 28–35g.27

Summary
Off
Sidebar
On
Migrated content
Désactivé
Updated content
Désactivé
Hide image
Off
Szczegóły dotyczące dokumentacji

Czynniki wpływające na rozwój mikrobioty i dojrzewanie układu odpornosciowego na wczesnym etapie życia

Narodziny to największa zmiana w środowisku w ciągu życia ludzkiego, ponieważ noworodek po raz pierwszy styka się z niezliczonymi rodzajami mikroorganizmów kolonizujących wszystkie powierzchnie jego ciała, prowadząc do stworzenia mikrobioty komensalnej równolegle z powstaniem układu odpornościowego. Na skład mikrobioty jelit oraz dojrzewanie układu odpornościowego noworodka wpływa wiele czynników (rys. 3). Zakłócenia komunikacji między mikrobiotą a odpornością na poszczególnych etapach rozwoju mogą mieć długofalowy wpływ na podatność na choroby.13

Narodziny mają wpływ na skład mikrobioty jelit…

Dr Travis J. De Wolfe

Metoda porodu decyduje o tym, jaki typ bakterii z organizmu matki zostanie przekazany do jelita noworodka.14 Dzieci urodzone drogami rodnymi często przej-mują liczne bakterie jelitowe syntetyzujące lipopolisacharyd (LPS) – ważny składnik błony komórkowej bakterii Gram-ujemnych, które trenują układ odpornościowy człowieka w odpowiednim reagowaniu na zagrożenia ze strony mikroorganizmów.15 Natomiast dzieci urodzone przez cesarskie cięcie są predysponowane do kolonizacji przez krążące w szpitalach oportunistyczne patogeny.14


oraz na dojrzewanie struktury ukladu odpornosciowego

Te różnice początkowej kolonizacji przez mikroorganizmy mogą wpłynąć na późniejsze dojrzewanie miejscowych wrodzonych struktur układu limfatycznego i na populację ochronno-regulacyjnych komórek typu T (Treg), powodując długofalowe konsekwencje dla fizjologii jelit. Dojrzewanie komórek T i pobudzenie czynników immunologicznych może chronić przed chorobami autoimmunologic- znymi (takimi jak cukrzyca czy stwardnienie rozsiane) pojawiającymi się na późniejszych etapach życia, a niekiedy przyczyniać się do ich powstania.15,16

Wpływ antybiotyków na odpowiedzi immunologiczne

Dr Pascal Lavoie

Antybiotyki są bardzo istotne w leczeniu ciężkich infekcji bakteryjnych, ale niepotrzebna ekspozycja na antybiotyki może mieć poważne negatywne konsekwencje dla zdrowia, zatem należy jej unikać (np. w przypadku infekcji wirusowych). U starszych dorosłych długotrwałe stosowanie antybiotyków może prowadzić do nadmiernego wzrostu jelitowych bakterii chorobotwórczych zwanych Clostridioides difficile, który może zagrozić życiu, zwłaszcza osób starszych.17 Nadużywanie antybiotyków może również sprzyjać rozwojowi oporności na nie, co może spowodować ograniczenie możliwości leczenia późniejszych infekcji.18 W modelach zwierzęcych zaburzenie mikrobioty jelit spowodowane przez antybiotyki zaburza funkcjonowanie układu odpornościowego i progi odpowiedzi immunologicznej.19 Dane zebrane od ludzi sugerują, że stosowanie antybiotyków bez potrzeby może zwiększyć ryzyko rozwoju chorób przewlekłych, takich jak cukrzyca typu 1, astma, alergie, a nawet otyłość.20 Długotrwałe (powyżej 1 tygodnia) stosowanie antybiotyków zmniejsza zróżnicowanie mikrobioty jelit. Najbardziej narażone na zaburzenia mikrobioty jelit są urodzone przedwcześnie niemowlęta. Długotrwałe stosowanie antybiotyków o szerokim spektrum działania u matki lub  przedwcześnie urodzonego niemowlęcia zmniejsza zróżnicowanie bakterii jelitowych, zwiększając ryzyko sepsy i martwiczego zapalenia jelit.21 Ogólnie, dane zebrane od ludzi potwierdzają przypuszczenie, że mikrobiota jelit gra istotną rolę w rozwoju niemowląt prowadzącym do tego, aby stały się zdrowymi dorosłymi. Zagrożenia wynikające z nadmiernej ekspozycji dorosłych na antybiotyki są mniejsze, ale również mogą wpływać na rozwój odpowiedzi immunologicznych, dlatego stosowanie antybiotyków w każdym wieku należy ograniczyć do niezbędnych przypadków.

Dysbioza nie jest uniwersalna. Jej definicja jest inna u każdego człowieka i zależna od stanu jego zdrowia. Stosowana powszechnie definicja określa ją jako zaburzenie składu i funkcjonowania mikrobioty spowodowane przez zespół środowiskowych i związanych z gospodarzem czynników zakłócających ekosystem mikroorganizmów.9

RYSUNEK 3: Czynniki środowiskowe wpływające na rozwój mikrobioty i śluzowego układu
odpornościowego u noworodków.

Adaptacja na podstawie Kalbermatter C et al, 202113

Metabolity mikroorganizmów wytwarzane przez mikrobiotę oraz dietę matki przez cały okres ciąży wpływają na rozwój układu odpornościowego płodu. W chwili urodzenia równolegle z rozwojem układu odpornościowego rozpoczyna się kolonizacja organizmu przez mikrobiotę. Na tym etapie noworodek jest wciąż zależny od ochrony zapewnianej przez matkę poprzez karmienie piersią. Mleko matki zawiera jej antygeny bakteryjne stymulujące dojrzewanie wrodzonego śluzowego układu odpornościowego. Jeżeli chodzi o kolonizację jelit, w pierwszych tygodniach życia dominują Enterococcacae, Clostridiaceae, Lactobacillaceae, Bifidobacteriaceae i Streptococcaceae. Wprowadzenie do diety niemowlęcia pożywienia stałego prowadzi do wzrostu zróżnicowania mikrobioty jelit, która staje się podobniejsza do mikrobioty dorosłego: obfitość Bifidobacteriaceae zmniejsza się, natomiast Bacteroides, Ruminococcus i Clostridium stają się liczniejsze. Rodzaj porodu, karmienie piersią, pokarm stały oraz przyjmowanie antybiotyków to czynniki kształtujące mikrobiotę oraz układ odpornościowy noworodka na wczesnym etapie życia.

Weryfikacja koncepcji: kolonizacja przez mikrobiotę jelitową ma zasadnicze znaczenie dla rozwoju układu odpornościowego

Dr Travis J. De Wolfe

Badania na wolnych od drobnoustrojów myszach wykazały ważną rolę mikrobioty w zapobieganiu wadliwemu funkcjonowaniu układu odpornościowego.22 Wolne od drobnoustrojów (Germ-free) myszy mają upośledzoną zdolność do wytwarzania CD4+ pomocniczych komórek T układu odpornościowego. Selektywna kolonizacja tych myszy bakteriami Clostridia – grupą bakterii komensalnych – może pobudzić wytwarzanie tych komórek, które następnie wspomagają obronę przeciw drobnoustrojom w jelicie i chronią przed infekcjami patogenowymi.23 Przeciwciała IgA to inny krytyczny składnik układu odpornościowego, którego brakuje myszom wolnym od drobnoustrojów. Przeciwciała te przywierają do bakterii  komensalnych i uniemożliwiają im opuszczenie przewodu pokarmowego. Selektywna kolonizacja wolnych od drobnoustrojów myszy szczepem Escherichia coli lub odrębnymi szczepami Bacteroides powoduje szybkie odtworzenie/normalizację IgA.24,25

Źródła

13 Kalbermatter C, Fernandez Trigo N, Christensen S, et al. Maternal Microbiota, Early Life Colonization and Breast Milk Drive Immune Development in the Newborn. Front Immunol. 2021 May 13;12:683022. 

14 Shao Y, Forster SC, Tsaliki E, et al. Stunted microbiota and opportunistic pathogen colonization in caesarean-section birth. Nature. 2019 Oct;574(7776):117-121.

15 Wampach L, Heintz-Buschart A, Fritz JV, et al. Birth mode is associated with earliest strain-conferred gut microbiome functions and immunostimulatory potential. Nat Commun. 2018 Nov 30;9(1):5091. 

16 Vatanen T, Kostic AD, d'Hennezel E, et al. Variation in Microbiome LPS Immunogenicity Contributes to Autoimmunity in Humans. Cell. 2016 May 5;165(4):842-53. 

17 Guh AY, Kutty PK. Clostridioides difficile Infection. Ann Intern Med. 2018 Oct 2;169(7):ITC49-ITC64.

18 Costelloe C, Metcalfe C, Lovering A, et al. Effect of antibiotic prescribing in primary care on antimicrobial resistance in individual patients: systematic review and meta-analysis. BMJ. 2010 May 18;340:c2096.

19 Konstantinidis T, Tsigalou C, Karvelas A, et al. Effects of Antibiotics upon the Gut Microbiome: A Review of the Literature. Biomedicines. 2020 Nov 16;8(11):502.

20 Sarkar A, Yoo JY, Valeria Ozorio Dutra S, et al. The Association between Early-Life Gut Microbiota and Long-Term Health and Diseases. J Clin Med. 2021 Jan 25;10(3):459.

21 Walker WA. The importance of appropriate initial bacterial colonization of the intestine in newborn, child, and adult health. Pediatr Res. 2017 Sep;82(3):387-395. 

22 Sommer F, Bäckhed F. The gut microbiota--masters of host development and physiology. Nat Rev Microbiol. 2013 Apr;11(4):227-38. 

23 Ivanov II, Atarashi K, Manel N, et al. Induction of intestinal Th17 cells by segmented filamentous bacteria. Cell. 2009 Oct 30;139(3):485-98.

24 Hapfelmeier S, Lawson MA, Slack E, et al. Reversible microbial colonization of germ-free mice reveals the dynamics of IgA immune responses. Science. 2010 Jun 25;328(5986):1705-9. 

25 Yang C, Mogno I, Contijoch EJ, et al. Fecal IgA Levels Are Determined by Strain-Level Differences in Bacteroides ovatus and Are Modifiable by Gut Microbiota Manipulation. Cell Host Microbe. 2020 Mar 11;27(3):467-475.e6

Summary
Off
Sidebar
On
Migrated content
Désactivé
Updated content
Désactivé
Hide image
Off
Szczegóły dotyczące dokumentacji

Jelito noworodka: fundament odpornosci

Dr Travis J. De Wolfe

Rozwój wrodzonych barier immunologicznych

Rozwój jelitowego układu odpornościowego zaczyna się przed urodzeniem i trwa do czasu zaprzestania karmienia piersią. W okresie płodowym powstają niedojrzałe struktury układu limfatycznego, między innymi kępki Peyera i krezkowe węzły chłonne (rys. 1A). Struktury te dopiero na późniejszym etapie rozwoju stają się w pełni zdolne do funkcjonowania, dlatego w celu kompensacji braku ich działania nabłonek jelita wytwarza peptydy przeciwdrobnoustrojowe (AMP) działające jak bariera obronna reagująca na pierwsze kolonizujące bakterie (rys. 1B).1 Śluz jest kolejną ważną strukturą barierową wytwarzaną przez komórki kubkowe i wydzielaną na powierzchni apikalnej przewodu pokarmowego. Łącznie te wrodzone bariery immunologiczne grają kluczową rolę w ograniczeniu kontaktu mikrobioty jelit z komórkami nabłonka gospodarza, zwłaszcza gdy mikrobiota osadza się w jelicie niemowlęcia.

80% Co najmnie 80% komórek wytwarzających Ig znajduje się w jelicie.

Adaptacyjny układ odpornościowy noworodka również ma w okresie rozwoju krytyczne znaczenie

Wytwarzana jest immunoglobulina A (IgA) o różnym powinowactwie do składników mikrobioty oraz specyficznych antygenów żywnościowych spożywanych przez noworodka. Wydzielana IgA działa tak, aby wiązać te cele w świetle jelita i ograniczyć ich zdolność do przylegania do nabłonka jelita i/lub wnikania do niego (rys. 1B).2 W związku z tym w okresie odstawienia od piersi mikrobiota jelit noworodka staje się coraz bardziej zróżnicowana i skoncentrowana w odpowiedzi na zmianę diety i rozwój architektury kosmków i krypt. Wymaga to dalszej ochrony bariery nabłonkowej poprzez dojrzewanie miejscowych struktur układu limfatycznego. Pobudzone komórki Panetha zaczynają wytwarzać białka obronne gospodarza (defensyny) u podstawy małych krypt jelitowych, umożliwiając innym komórkom nabłonka zaprzestanie wytwarzania AMP. Na końcu proliferacja komórek nabłonka wzrasta razem z nasilonym wydzielaniem śluzu (rys. 1C).

RYSUNEK 1: Rozwój mikrobioty jelit i jelitowego układu immunologicznego przed urodzeniem (A) oraz przed (B) i po odstawieniu od piersi (C).

Adaptacja na podstawie Brandtzaeg P, 20173 and Ximenez C et al, 20176

Znaczenie homeostazy jelit

Co najmniej 80% komórek organizmu wytwarzających Ig znajduje się w jelicie.3 Jest to największy efektor odporności humoralnej. Wyspecjalizowane komórki nabłonka pobierające antygeny (komórki M) pełnią funkcje selekcyjne: ułatwiają transport antygenów pochodzących z bakterii komensalnych, diety lub patogenów ze światła jelita do położonych głębiej komórek układu limfatycznego. Następnie antygeny te są trawione przez komórki dendrytyczne (DC) i prezentowane adaptacyjnemu układowi immunologicznemu.

Poszczególne elementy odporności jelitowej razem wspierają homeostazę za pośrednictwem dwóch strategii przeciwzapalnych (rys. 1C):

1) wykluczenia immunologicznego obcych antygenów ogranicza/zapobiega kolonizacji błony śluzowej jelit przez mikrobiotę jelit; Tę funkcję pełni sIgA;3

2) tolerancja pokarmowa ogranicza miejscowe i obwodowe reakcje immunologiczne na nieszkodliwe antygeny wchodzące w kontakt z barierą nabłonkową.4 Zależy to od komórek Treg pełniących funkcje regulacyjne (rys. 2).3

Jeżeli strategie te funkcjonują prawidłowo, regulacja układu immunologicznego wraz z działaniem mikrobioty komensalnej wpływającej na rozwój i trening tego systemu prowadzi do stworzenia trwałej, homeostatycznej relacji gospodarza z organizmamikomensalnymi, która ma długofalowe implikacje dla zdrowia człowieka.5

Nie tylko komórki odpornościowe: znaczenie jelitowej bariery sluzowej

Dr. Larissa Celiberto

Jelito jest wyścielone pojedynczą warstwą komórek zwanych nabłonkiem jelitowym i pokrytych warstwą gęstego śluzu (rys. 1). Razem bariery te zatrzymują mikroorganizmy w świetle jelita, a także chronią układ odpornościowy przed niepotrzebnym pobudzaniem przez mikrobiotę.3 Śluz jelitowy wytwarza i uwalnia mucynę 2 (MUC2) – pokryta cukrem glikoproteinę nadającą śluzowi strukturę. Niedawne badania wykazały, że na dojrzewanie i funkcjonowanie powłoki śluzowej duży wpływ ma mikrobiota jelit, natomiast cukry znajdujące się na powierzchni MUC2 mogą również wpływać na to, które bakterie są zdolne do przywierania do niej lub wykorzystywania jej i jej łańcuchów cukrowych jako źródła pożywienia.7 Zwłaszcza przerwanie lub zaburzenie działania bariery śluzowej może prowadzić do zwiększonej penetracji lub przenikania potencjalnie szkodliwych bakterii ze światła (np. w przypadku zespołu nieszczelnego jelita), co powoduje ogólnoustrojową infekcję i stan zapalny.8 Co więcej, w przypadku kilku chorób zaobserwowano uszkodzenie powłoki śluzowej oraz związaną nim dysbiozę jelitowe9 (choroby te to np. nieswoiste zapalenia jelit (IBD),10,11 cukrzyca i p.12 ), co podkreśla znaczenie tej ochronnej bariery dla zdrowia człowieka..

RYSUNEK 2: Komórki wrodzonych i adaptacyjnych systemów odpornosciowych oraz ich odpowiednie funkcje.

Źródła

Kai-Larsen Y, Bergsson G, Gudmundsson GH, et al. Antimicrobial components of the neonatal gut affected upon colonization. Pediatr Res. 2007 May;61(5 Pt 1):530-6.

Corthésy B. Multi-faceted functions of secretory IgA at mucosal surfaces. Front Immunol. 2013 Jul 12;4:185.

3 Brandtzaeg P. (2017) Role of the Intestinal Immune System in Health. In: Baumgart D. (eds) Crohn's Disease and Ulcerative Colitis. Springer, Cham. 

Commins SP. Mechanisms of Oral Tolerance. Pediatr Clin North Am. 2015 Dec;62(6):1523-9.

Belkaid Y, Hand TW. Role of the microbiota in immunity and inflammation. Cell. 2014 Mar 27;157(1):121-41. 

Ximenez C, Torres J. Development of Microbiota in Infants and its Role in Maturation of Gut Mucosa and Immune System. Arch Med Res. 2017 Nov;48(8):666-680.

Schroeder BO. Fight them or feed them: how the intestinal mucus layer manages the gut microbiota. Gastroenterol Rep (Oxf). 2019 Feb;7(1):3-12.

Miner-Williams WM, Moughan PJ. Intestinal barrier dysfunction: implications for chronic inflammatory conditions of the bowel. Nutr Res Rev. 2016 Jun;29(1):40-59.

Levy M, Kolodziejczyk AA, Thaiss CA, et al. Dysbiosis and the immune system. Nat Rev Immunol. 2017;17(4):219-232.

10 Swidsinski A, Loening-Baucke V, Theissig F, et al. Comparative study of the intestinal mucus barrier in normal and inflamed colon. Gut. 2007 Mar;56(3):343-50.

11 Johansson ME, Gustafsson JK, Holmén-Larsson J, et al. Bacteria penetrate the normally impenetrable inner colon mucus layer in both murine colitis models and patients with ulcerative colitis. Gut. 2014 Feb;63(2):281-91.

12 Chassaing B, Raja SM, Lewis JD, et al. Colonic Microbiota Encroachment Correlates With Dysglycemia in Humans. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2017 Apr 13;4(2):205-221.

 

Summary
On
Sidebar
On
Migrated content
Désactivé
Updated content
Désactivé
Hide image
Off
Szczegóły dotyczące dokumentacji

Poznanie złożonych powiązań miedzy mikrobiota a odpornoscia to dopiero poczatek

Dr Bruce Vallance

Goblet cells. Coloured transmission electron micrograph (TEM) of a section through goblet cells in the lining of the small intestine,part of the digestive tract.

Organizm człowieka jest domem dla bilionów bakterii, które wraz z wirusami, grzybami i innymi organizmami tworzą mikrobiotę ludzką.

Mikroorganizmy te grają ważną rolę w ochronie naszego zdrowia oraz sterowaniu naszą podatnością na choroby poprzez wpływ na różne aspekty naszego życia codziennego. Na przykład metaboliczna aktywność mikrobioty naszych jelit decyduje o tym, czy niektóre leki, takie jak acetaminofen, są toksyczne dla naszej wątroby.1 Określone składniki mikrobioty mogą również ulegać zmianom i ewoluować w odpowiedzi na nowe żywnościowe źródła węglowodanów, umożliwiając nam trawienie produktów takich jak sushi2 lub wytwarzanie ważnych, działających ochronnie związków chemicznych, takich jak krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA).3 Inne mikroorganizmy selektywnie kształtują układ odpornościowy tak, aby reagował na organizmyinwazyjne lub tolerował je, sterując w ten sposób naszą podatnością na poważne infekcje żołądka i jelit.4

Przez 1000 pierwszych dni życia, które są krytycznym okresem wzrostu i rozwoju we wczesnym dzieciństwie (okres od poczęcia do ukończenia 2 lat), każde zakłócenie procesu tworzenia się mikrobioty w jelicie noworodka może mieć niekorzystne dla zdrowia skutki.5

Przez 1000 pierwszych dni życia krytycznym okresem wzrostu i rozwoju we wczesnym dzieciństwie

Naukowcy ustalili już, że mikrobiota jest ważna dla zdrowia człowieka, ale dopiero zaczynamy poznawać złożone powiązania między mikrobiotą a odpornością.

Summary
Off
Sidebar
On
Migrated content
Désactivé
Updated content
Désactivé
Hide image
Off
Szczegóły dotyczące dokumentacji Gastroenterologia Pediatria

HIV, choroby jamy ustnej i mikrobiota jamy ustnej: powiązania do zbadania

Zapalenie jamy ustnej, zapalenie dziąseł, próchnica, choroby przyzębia... Nawet podczas leczenia antyretrowirusowego, osoby żyjące z HIV są szczególnie narażone na choroby jamy ustnej. Zaburzenia immunologiczne, które prowadzą do tej podatności, nie są do końca poznane, ale wydaje się, że w grę wchodzą uporczywe stany zapalne i brak równowagi w mikrobiocie jamy ustnej.

Mikrobiota górnego odcinka układu oddechowego
HIV

Z okazji Światowego Dnia Walki z AIDS, który przypada 1 grudnia, należy pamiętać, że ludzki wirus upośledzenia odporności (HIV) atakuje niektóre białe krwinki, limfocyty T CD4. Osłabienie układu odpornościowego sprzyja pojawieniu się zakażeń oportunistycznych, nowotworów i chorób innych narządów. Obecnie, dzięki terapii antyretrowirusowej, liczba komórek T CD4 może zostać przywrócona, a wiremia obniżona do niewykrywalnego poziomu. Niestety, nie wszystkie negatywne skutki infekcji znikają. Zapalenie jamy ustnej jest szczególnie częste u osób żyjących z HIV i często związane jest z zaburzeniem równowagi mikrobioty jamy ustnej.

Brak równowagi w jelitach jest zaangażowany w odpowiedź immunologiczną na infekcję

Podczas zakażenia wirusem HIV, komórki T CD4 ulegają aktywacji, a następnie wyczerpaniu w walce z wirusem; wirus w końcu zniszczy te komórki lub uniemożliwi ich prawidłowe funkcjonowanie. Dodatkowo dochodzi do zaburzenia równowagi mikrobioty jelitowej, co nazywamy dysbiozą: część korzystnych bakterii (np. (sidenote: Lactobacillus Bakterie w kształcie pałeczki, których najważniejszą cechą jest wytwarzanie kwasu mlekowego. Dlatego nazywa się je „bakteriami mlekowymi”. 
Bakterie te są obecne u człowieka w jamie ustnej, pochwie i jelitach. Bytują również na roślinach oraz w organizmach zwierząt. Można je przyjmować, spożywając produkty fermentowane – mleczne, takie jak niektóre sery i jogurty, a także kiszone ogórki, kiszoną kapustę itp.
Pałeczki kwasu mlekowego są także przyjmowane w produktach zawierających probiotyki, ponieważ niektóre ich gatunki są znane z korzystnego działania.   W. H. Holzapfel et B. J. Wood, The Genera of Lactic Acid Bacteria, 2, Springer-Verlag, 1st ed. 1995 (2012), 411 p. « The genus Lactobacillus par W. P. Hammes, R. F. Vogel Tannock GW. A special fondness for lactobacilli. Appl Environ Microbiol. 2004 Jun;70(6):3189-94. Smith TJ, Rigassio-Radler D, Denmark R, et al. Effect of Lactobacillus rhamnosus LGG® and Bifidobacterium animalis ssp. lactis BB-12® on health-related quality of life in college students affected by upper respiratory infections. Br J Nutr. 2013 Jun;109(11):1999-2007.
)
) ulega zmniejszeniu na rzecz innych gatunków, w tym (sidenote: Patogen To mikroorganizm, który powoduje lub może spowodować chorobę Pirofski LA, Casadevall A. Q and A: What is a pathogen? A question that begs the point. BMC Biol. 2012 Jan 31;10:6. ) . Infekcja atakuje również błonę śluzową jelita, która traci swoją nieprzepuszczalność i uwalnia swoją zawartość, powodując stan zapalny, który rozprzestrzenia się w całym organizmie i uszkadza narządy. Powstaje błędne koło, ponieważ stan zapalny sprzyja namnażaniu się wirusa! Wczesna terapia antyretrowirusowa pozwala zachować integralność błony śluzowej jelita i równowagę mikrobioty jelitowej, ale niestety nie zapobiega utrzymywaniu się stanu zapalnego, który najprawdopodobniej zwiększa ryzyko chorób jamy ustnej.

HIV a choroby jamy ustnej: pierwsze hipotezy i rozwiązania

Dlaczego zakażenie HIV, nawet jeśli jest kontrolowane przez leczenie, osłabia błonę śluzową jamy ustnej i zwiększa ryzyko wystąpienia chorób jamy ustnej? Być może dlatego, że zmienia produkcję w ślinie wydzielniczej immunoglobuliny A, przeciwciał uważanych za główną linię obrony przed patogenami jamy ustnej. Być może również dlatego, że utrata komórek T CD4, podobnie jak w przypadku mikrobioty jelitowej, wywołuje stan zapalny i dysbiozę jamy ustnej. Jednak niewiele badań analizowało skład mikrobioty jamy ustnej u osób zakażonych HIV, a ich wyniki nie zawsze są spójne. Ponadto, obecnie bardzo trudno jest ocenić wpływ samego wirusa vs. leczenia na społeczności bakteryjne jamy ustnej.

(sidenote: Przegląd naukowy opublikowany we wrześniu 2021 r. stanowi uaktualnienie. ) mikrobiotą jamy ustnej (sidenote: Przegląd naukowy opublikowany we wrześniu 2021 r. stanowi uaktualnienie. ) . Od tego zależy możliwość opracowania terapii łagodzących bolesne objawy w jamie ustnej u osób żyjących z HIV. Rozwiązanie "probiotyczne" w celu zapobiegania chorobom jamy ustnej zostało już zaproponowane, przy czym zespoły pracowały w szczególności nad gatunkiem bakterii, który powoduje ubytki, aby uczynić go mniej patogennym. Teraz naukowcom pozostaje sprawdzenie skuteczności szczepów probiotycznych i środków przeciwdrobnoustrojowych na funkcje immunologiczne jamy ustnej poprzez rygorystyczne badania kliniczne.

 

Źródła

Coker, Modupe O et al. “HIV-Associated Interactions Between Oral Microbiota and Mucosal Immune Cells: Knowledge Gaps and Future Directions.” Frontiers in immunology vol. 12 676669. 20 Sep. 2021.

Summary
Off
Sidebar
On
Migrated content
Désactivé
Updated content
Désactivé
Hide image
Off
Wiadomości

Mikrobiota – sieć powiązań dla Twojego zdrowia

Najnowsze badania pozwalają przypuszczać, że nasza mikrobiota to sieć łącząca jelita, płuca, skórę, jamę ustną, drogi moczowe i płciowe. Kontaktując się ze sobą, ekosystemy te wywierają silny wpływ na nasze zdrowie i występowanie chorób.

Mikrobiota jelitowa, choć najbardziej znana, nie jest naszą jedyną mikrobiotą. Nasze organy są domem dla wielu innych ekosystemów mikroorganizmów. Mikrobioty te często zajmują jedno z pierwszych miejsc w publikacjach naukowych oraz mediach. Publikacja każdego kolejnego badania sprawia, że ich wpływ na nasze zdrowie wydaje się coraz bardziej istotny. Przyjrzyjmy się tej rozległej „sieci”.

Mikrobiota ludzka – społeczność mikroorganizmów...

Mikrobiota ludzka to zespół mikroorganizmów – przede wszystkim bakterii, ale także wirusów i grzybów – zasiedlających nasz organizm. Ogromna większość (70%) znajduje się w układzie pokarmowym, który zamieszkuje 1,5 kg bakterii. Ale mikrobiota (sidenote: Bytuje Organizm dostarcza kolonizującym go mikrobom schronienia i pożywienia. ) również w pięciu innych organach: skórze, jamie ustnej, płucach, drogach moczowychdrogach płciowych. Mikroorganizmy mikrobioty są organizmami (sidenote: Symbiotycznymi W biologii jest to ścisły, wzajemnie korzystny związek dwóch lub więcej różnych organizmów.
 
)
– my zapewniamy im warunki niezbędne do przetrwania, a one w zamian przyczyniają się do prawidłowego funkcjonowania naszego organizmu (trawienia pokarmu, ochrony przed infekcjami, syntezy witamin). Korzyści są obustronne! Zrównoważona mikrobiota to gwarancja dobrego stanu zdrowia. I odwrotnie – rozregulowana mikrobiota sprzyja pojawianiu się różnych chorób. Mówimy wtedy o dysbiozie.

...wśród powiązanych ze sobą ekosystemów

Na pozór ekosystemy mikrobioty są zamknięte w każdym z sześciu organów-gospodarzy. Tylko na pozór... Liczne badania wykazały, że zaburzenie równowagi jednego organu może się odbić na innych. Na przykład zaburzona mikrobiota jelitowa ma związek z niektórymi chorobami skóry (zapaleniem skóry, łuszczycą) i płuc (astmą, przewlekłym zapaleniem oskrzeli, rakiem), a niedostateczna higiena jamy ustnej może zwiększać ryzyko wystąpienia infekcji płuc. Najnowsze badania naukowe sugerują zatem istnienie powiązań między tymi różnymi ekosystemami połączonymi w sieć, w której centrum znajduje się kluczowy element: jelito. Oś mózgowo-jelitowa, skórno-jelitowa, płucno-jelitowa, ustno-jelitowa i wątrobowo-jelitowa... Jelito nadaje informacjom kierunek i pełni funkcje łącznika między ekosystemami peryferyjnymi.

Czy jelito jest jedynym stanowiskiem dowodzenia?

Niektóre badania sugerują, że różne części organizmu kontaktują się ze sobą bez udziału jelita. Istnieje na przykład oś płucno-ustna i inne, których fundamentem jest bliskość anatomiczna, jak w przypadku mikrobioty dróg moczowych, która wpływa na mikrobiotę dróg płciowych. Tym samym mikrobiota rozmieszczona w sześciu organach stanowiłaby sieć, w której nieustannie trwa komunikacja i która w ogromnym stopniu wpływa na stan naszego zdrowia.

Obiecujące perspektywy dla badań i medycyny

Badania nad mikrobiotą dopiero się zaczynają. Aby potwierdzić hipotezę sieci połączeń zbudowanej wokół układu pokarmowego i wiążącej ze sobą poszczególne organy, niezbędne są kolejne badania mikrobioty jako całości. Niemniej możliwości zastosowania w medycynie wyglądają obiecująco: przywracając równowagę jednego ekosystemu, można by modyfikować stan innego chorego organu, co otwiera drogę do nowatorskich strategii leczenia.

Polecane przez naszą społeczność

"Ciekawe" - Komentarz przetłumaczony z Brian Gorman (Od My health, my microbiota)

Summary
Off
Sidebar
Off
Migrated content
Désactivé
Updated content
Désactivé
Hide image
Off
Wiadomości