Biegunka bakteryjna: mikrobiota jelitowa – potencjalna ofiara czy obrońca?
Bakterie chorobotwórcze, takie jak Shigella, Vibrio cholerae, Salmonella, E. coli i inne, powodują biegunkę bakteryjną za pośrednictwem mechanizmów zależnych od tych bakterii. Biegunkom bakteryjnym towarzyszy dysbioza jelitowa. I odwrotnie – mikrobiota jelit oddziałuje na infekcję bakteryjną. Z uwagi na to, że „zdrowa” mikrobiota jelitowa jest odporniejsza na infekcje, probiotyki mogą złagodzić wiele zakażeń bakteryjnych.
Sekcja dla ogółu społeczeństwa
Znajdź tutaj swoją dedykowaną przestrzeń
O tym artykule
Opublikowano
30 Lipiec 2024
Zaktualizowano
31 Lipiec 2024
Biorąc pod uwagę, jak śmiertelna może być biegunka bakteryjna, te 8 bakterii było odpowiedzialnych za więcej niż jedną trzecią z ponad 1,65 mln spowodowanych przez biegunkę zakaźną zgonów odnotowanych na świecie w 2016 r 2.
OD INFEKCJI DO BIEGUNKI
Mechanizmy prowadzące do biegunki bakteryjnej zależą od bakterii, z którymi mamy do czynienia. Przenoszona przez skażoną żywność, wodę lub kontakty między ludźmi Shigella zakaża przewód pokarmowy i wytwarza enterotoksynę oraz toksynę serotypu 1 niszczące nabłonek jelit i prowadzące do ostrej biegunki z krwią i śluzem 3,5.
Patogeniczne warianty Vibrio cholerae wytwarzają toksynę cholery, która uruchamia wydzielanie anionów, hamuje wchłanianie obojętnego elektrycznie NaCl i niszczy działanie bariery jelitowej, powodując w ten sposób wydzielanie dużych ilości płynu w świetle jelita cienkiego i utratę dużych ilości wody, sodu, chloru, wodorowęglanu sodu i potasu 3,5,13.
Różne szczepy chorobotwórczych E. coli podzielone na różne patotypy (tabela 1) powodują biegunkę od łagodnej do ciężkiej, której zwykle towarzyszy gorączka. E. coli przywiera do komórek nabłonka jelit przy użyciu przyczepnych fimbrii, wytwarza toksyny i zaczyna swoje toksyczne działanie3,5.
Obraz
WPŁYW PATOGENÓW I BIEGUNKI NA MIKROBIOTĘ
Biegunkom bakteryjnym towarzyszy dysbioza, zazwyczaj charakteryzująca się nadmierną obfitością względnych beztlenowców (Escherichia, Streptococcus, Enterococcus itp.) – w przypadku biegunki w przebiegu dyzenterii – oraz zubożeniem w bakterie o znanym działaniu immunomodulacyjnym (Lactobacillus ruminis, Bifidobacterium pseudocatenulatum) 7 (rysunek 3).
Obraz
Na przykład w przypadku cholery mikrobiota jelitowa poddana zostaje znacznej modyfikacji zarówno podczas infekcji, jak i po niej. Jest to konsekwencja usunięcia warstwy śluzu wraz z bytującą na niej społecznością mikroorganizmów i wydzielania toksyny przez V. cholerae 13. W okresie rekonwalescencji mikrobiota jelitowa pacjentów chorych na cholerę powoli odtwarza się według wzorca akumulacji podobnego do wzorca dojrzewania mikrobioty jelitowej obserwowanego u dzieci 3.
W ten sam sposób dzieci zainfekowane powodującą biegunkę E. coli (DEC) wykazują charakterystyczny skład mikrobioty jelitowej z wysokim udziałem Bacteroidetes i Proteobacteria oraz zmniejszoną obfitością Firmicutes 13. Wzrost ilości Proteobacteria można częściowo wytłumaczyć wzrostem ilości gatunków Escherichia/Shigella (jak w przypadku biegunki) oraz innych organizmów z rodzaju Enterobacteriaceae, takich jak Citrobacter i Enterobacter (związanym z wytwarzaniem histaminy wywołanym przez środowisko prozapalne oraz z przywieraniem E. coli) 14. Częste stosowanie preparatów przeciwmikrobowych również może częściowo tłumaczyć obserwowaną dysbiozę 7 .
MIKROBIOTA CHRONI PRZED INFEKCJAMI
I odwrotnie – mikrobiota jelitowa wykazała działanie na infekcje bakteryjne. U zwierząt aksenicznych (germfree) mikrobioty jelitowej i nieobecność konkurencji ekologicznej powoduje niedojrzałość układu odpornościowego, która sprawia, że są one bardzo narażone na patogeny biegunkowe: 10 jednostek tworzących kolonie (CFU) Salmonelli wystarczy, żeby spowodować śmiertelną infekcję, natomiast aby zabić 50% myszy z nieuszkodzoną mikrobiotą jelitową trzeba 10³–10⁹ CFU8. U ludzi wykazano, że Prevotella, Bifidobacterium i Blautia zmniejszają kolonizację V. cholerae. Natomiast Paracoccus jest uważany za wspomagający wzrost patogenu 13. To jest przyczyna, dla której propagowanie „zdrowej” mikrobioty jelit zostało uznane za przydatne w leczeniu i profilaktyce cholery 13.
“Przewód pokarmowy zawiera od ~1 do 10 razy więcej komórek bakteryjnych niż jest komórek w organizmie człowieka.” 16
BAKTERYJNE I DROŻDŻOWE PROBIOTYKI, PREBIOTYKI ORAZ FMT
Ciężkość kilku infekcji bakteryjnych można zmniejszyć probiotykami. Na przykład probiotyk E. coli hamuje powstawanie biofilmu innych szczepów E. coli, a także chorobotwórczych Staphylococcus aureus i S. epidermidis 3. W przypadku dyzenterii połączenie szczepów Lactobacillus i Bifidobacterium oraz szczepu Streptococcus skraca zarówno czas trwania krwawej biegunki, jak i czas spędzony w szpitalu 3. Wiele mechanizmów może tłumaczyć, dlaczego probiotyki łagodzą biegunkę 3: wytwarzanie substancji przeciwmikrobowych, wykluczenie konkurencyjne, konkurencja z miejscami wiązania komórek, wytwarzanie kwasów i metabolitów obniżających otaczające pH, wzmocnienie śluzowej bariery jelitowej, modulacja śluzówkowej odporności jelitowej oraz różnorodności mikrobioty jelitowej. Na przykład probiotyczne drożdże Saccharomyces boulardii mogą ułatwić odtworzenie mikrobioty jelitowej u dzieci z ostrą biegunką 15.
Prebiotyki mogą również pozytywnie wpłynąć na biegunkę poprzez zwiększenie ilości wytwarzanych przez bakterie krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA), takich jak maślan, przyczyniający się do szczelności bariery jelitowej, oraz przeciwdziałanie przywieraniu patogenów do komórek nabłonka, co hamuje kolonizację i wspomaga usuwanie patogenów jelitowych 3.
Transplantacja mikrobioty fekalnej ( FMT) wykonywana w celu odtworzenia zdrowej mikrobioty jelit okazała się skuteczna. Jest ona wskazana tylko w przypadku nawracających infekcji C. difficile zarówno u dorosłych, jak i u dzieci 14.
OPINIA EKSPERTA
Przez całe życie człowieka zdrowa mikrobiota gra ważną rolę w profilaktyce i leczeniu biegunki bakteryjnej. Wykazano ochronne działanie określonych gatunków przeciw biegunce: taksony Lactobacillus chronią przed biegunką wywoływaną przez Shigella spp., a obecność Sutterella sp., Prevotella copri i Bacteroides vulgatus zapowiada odporność na enterotoksynogenną E. coli (ETEC). Z drugiej strony, interwencja z użyciem mikroorganizmów poprzez modyfikację diety i stosowanie prebiotyków, probiotyków i FMT może pozwolić wyregulować skład mikrobioty jelitowej w celu profilaktyki i leczenia biegunki. Przyszłe badania powinny poszerzyć naszą wiedzę o mikrobiocie w zakresie jej związków z biegunką zakaźną, co pomoże w projektowaniu lepszych interwencji zapobiegawczych i leczniczych.
KONSEKWENCJE BIEGUNKI PODRÓŻNYCH
Podczas podróży do miejsc o średnim i wysokim ryzyku 10–70% podróżnych z krajów w niskim stopniu zagrożonych biegunką zakaźną dostaje biegunki. Biegunka podróżnych jest powodowana głównie przez bakterie (≥ 80–90% przypadków), natomiast wirusy jelitowe powodują co najmniej 5–15% przypadków 52.
Infekcje chorobotwórczymi pierwotniakami mogą stanowić około 10% zdiagnozowanych przypadków, głównie w przypadku osób odbywających długie podróże. Mikrobiota podróżnych doświadczających biegunki wykazuje większą niż w przypadku zdrowych podróżnych zmienność w ciągu okresu ich pobytu związaną z mniejszą różnorodnością podstawową, którą należy wiązać z podwyższoną podatnością na infekcję 51.
Ponadto biegunka zmniejsza zdolność do odtworzenia mikrobioty (duży wzrost poziomu odchylenia od wzorca) i prowadzi do nabycia organizmów wieloopornych na leki51. Zatem, zgodnie z badaniem obejmującym 267 Amerykanów podróżujących poza USA, jedna trzecia wróciła z biegunką, 61% z dysbiozą jelitową, a 38% z bakteriami opornymi na antybiotyki (u większości z nich była to E. coli), przyczyniając się do rozprzestrzeniania się na świecie oporności na mikroorganizmy 58.
Obfitsze przy biegunce:
E. coli, Dorea fomigenerans, Bacteroïdes vulgarus, B. caocae, Odoribacter splanchnicus…,
Wyczerpany przy biegunce:
Ruminococcus bromii, coprococcus, Clostridioides bartlett
