Dr. med. Ilze Kikuste: Zarnu mikrobioma ietekme uz metabolismu un novecošanos

Mikrobiota un mikrobioms

Gremošanas sistēmas jeb zarnu mikrobioms ir viens no cilvēka visbagātākajiem mikrobiomiem ar daudzām funkcijām, ko bieži vien dēvē pat par atsevišķu orgānu. Cilvēka organisma pilnvērtīga funkcionēšana bez gremošanas sistēmas mikrobioma nav iedomājama, tāpēc šajā rakstā nedaudz vairāk par jēdzieniem – mikrobiota un mikrobions.

Mikrobiota ir baktērijas, sēnes un pārējie mirkoorganismi, kas dzīvo gremošanas traktā, bet mikrobioms ir plašāks jēdziens, tas papildus ietver mikrobiotu un tās radītos vielmaiņas produktus, dažādus struktūras elementus un ģenētisko materiālu.

Cilvēka mikrobiota veidojas pēc dzimšanas kā dinamiska ekosistēma, kas nostabilizējas divos līdz trīs  gados, to ietekmē daudz un dažādi faktori. Mikroorganismu apjoms un dažādība pieaug dzīves laikā - cilvēka gremošanas traktā ir vairāk nekā 500 baktēriju sugas un to svars vidēji ir no viena līdz diviem kilogramiem.

Vesels gremošanas sistēmas mikrobioms

Veselu zarnu mikrobiomu raksturo tā  daudzveidība, stabilitāte, pretestība un elastība dažādiem traucējumiem. Vesela cilvēka zarnu mikrobiota sastāv no vairāk nekā 1000 filotipiem, kas klasificēti sešās baktēriju nodaļās vai tipos: Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria, Fusobacteria un Verrucomicrobia. Vairāk nekā  90%  veido divi baktēriju tipi:  Firmicutes un  Bacteroidetes.

Vesels gremošanas sistēmas mikrobioms darbojas simbiotiski (“draudzīgi”), labvēlīgi ietekmējot saimnieka organismu.

Mikrobioma pamata funkcijas ir dalība ogļhidrātu šķelšanā un uzsūkšanās procesā. Mikrobiota sintezē īso ķēžu taukskābes piedalās dažādu vitamīnu  - B12, folātu, K vitamīna, riboflavīna, biotīna, nikotīonskābes, pantotēnskābes, piridoksīna un tiamīna sintēzē,  imūnās sistēmas regulācijā un darbībā, nodrošina aizsardzības funkciju pret patogēniem jeb kaitīgiem slimību ierosinātājiem. 

Īso ķēžu taukskābes

Fermentēšanas procesā mikrobioms no sagremojamām šķiedrvielām producē īso ķēžu taukskābes (etiķskābe, sviestskābe, propionskābe u.c), kas piedalās dažādos šūnu regulācijas un darbības procesos. Sviestskābei piemīt pretiekaisuma un pretvēža  iedarbība, tā ir svarīgs enerģijas avots zarnu sieniņas  šūnām (kolonocītiem). Liela loma īso ķēžu taukskābēm ir organisma imūnās atbildes un iekaisuma procesu regulācijā.

Aptaukošanās, metabolisms un mikrobioms

Gremošanas sistēmas mikrobiomam ir liela nozīme aptaukošanās un organisma metabolisma procesu regulācijā un attīstībā. Piemēram, mikrobioma saražotās īso ķēžu taukskābes uzlabo jutību pret insulīnu un palielina enerģijas patēriņu, uzlabojot mitohondriju darbību. Īso ķēžu taukskābes stimulē zarnu hormonu izdalīšanos, kas nomāc apetīti, palielina leptīna (sāta hormona) sintēzes gēna ekspresiju.  Īso ķēžu taukskābes samazina holesterīna sintēzi aknās.

Pētījumi liecina, ka noslieci uz aptaukošanos var noteikt pēc baktēriju tipu proporcionālām izmaiņām zarnu mikrobiomā, viens no visbiežāk pētītajiem marķieriem ir Firmicutes: Bacteroidetes (F:B) attiecība. Indivīdiem ar aptaukošanos ievērojami paaugstināta F:B attiecība, salīdzinot ar normāla svara indivīdiem pat tad, ja pārtikas patēriņš starp grupām ir līdzīgs. Tas nozīmē, ka indivīdiem ar aptaukošanos novēro līdz pat 90 % mazāk Bacteroidetes un vairāk Firmicutes.

Novecošana un mikrobioms

Novecošanās procesā notiek izmaiņas zarnu mikrobiomā, gan tā daudzveidībā un sastāvā, gan arī mikrobioma funkcijās. Novecošanās gaitā samazinās zarnu mikrobioma daudzveidība, samazinās  īso ķēžu taukskābes veidojošo baktēriju daudzums, pieaug oportūnistiskie patogēni jeb cilvēka organismam nelabvēlīgās baktērijas. Novērots, ka novecošanās procesā organismā attīstās hronisks zemas pakāpes iekaisums, ko sauc par iekaisuma novecošanos (inflamm-aging). Notiek arī pakāpeniska imūnsistēmas pasliktināšanās, ko sauc par imunosenescenci.

Galvenie mikrobiomu ietekmējošie faktori

Zarnu mikrobioma normālu funkcionēšanu un tā sastāvu var ietekmēt vairāki faktori. Kā biežāko un nozīmīgāko var minēt medikamentu, jo īpaši antibiotiku lietošanu, kas ir viens no izplatītākajiem iemesliem arī ar novecošanos saistītām mikrobioma izmaiņām. Pārējie mikrobiomu ietekmējošie faktori ir dažādas zarnu infekcijas, vecums, katra indivīda ģenētiskais fons, vide, kurā dzīvojam, piemēram, lauki vai lielpilsēta, kā arī dzīvesveids. Liela nozīme normāla zarnu mikrobioma nodrošināšanā ir uzturam, fizisko aktivitāšu līmenim un regularitātei, miega režīmam, smēķēšanai, dažādām gremošanas sistēmas operācijām u.c.

Mikrobioma korekcijas iespējas

Pastāv vairākas zarnu mikrobioma korekcijas iespējas. Vieni no svarīgākajiem faktoriem, ko varam mainīt, ir uzturs, fiziskās aktivitātes, kā arī atpūtas un miega režīms. Pierādīts, ka uzturs ar augstu dzīvnieku proteīnu un tauku saturu veicina nelabvēlīgas zarnu mikrobioma izmaiņas, bet uzturs ar augstu dārzeņu (šķiedrvielu), ogļhidrātu saturu un zemu dzīvnieku proteīnu un tauku saturu veicina pozitīvas izmaiņas mikrobiomā. Novērots, ka mikrobiomu pozitīvi ietekmē Vidusjūras diēta, bet negatīvi - Rietumu diēta.

Pētītas arī probiotiku jeb tā saukto “labo baktēriju” pielietošanas iespējas zarnu mikrobioma korekcijā, svara samazināšanas un aptaukošanās gadījumos.  Atbilstoši definīcijai, probiotikas ir dzīvi mikroorganismi, kas uzņemti pietiekamā daudzumā pozitīvi ietekmē organismu. Nosaukums “probiotikas”  atvasināts no grieķu valodas un nozīmē «dzīvības labā», kas ir pretēji nosaukumam “antibiotikas”.

Visbiežāk sastopamās probiotikas ir Lactobacillus (Lactobacillus rhamnosus GG), Bifidobacterium, Saccharomyces cerevisiae, dažas E. coli un Bacillus sugas. Probiotiku efektivitāte kā jebkurām citām zālēm, jāpierāda klīniskajos pētījumos. Aptaukošanās gadījumā visvairāk pētītās probiotikas ir Lactobacillus un Bifidobacterium, kā arī dažādas probiotiku kombinācijas. Jāuzsver, ka diēta jeb veselīgs uzturs ir svarīgākais faktors, kas veido veselu zarnu mikrobiomu.

Nākotnē paredzama personalizēta probiotiku izvēle, kad katram pacientam individuāli piemeklē konkrētu probiotiku kombināciju, kas veidota atbilstoši viņa  mirkobioma analīzei un nepieciešamībai.

Rakstu lasiet arī „Ārsts.lv” 2022. gada janvāra numurā!

Portālā "Ārsts.lv" publicēto rakstu pārpublicēšana iespējama tikai, saskaņojot ar portāla redakciju!