Spis treści
Oś mózgowo-jelitowa to szlak sygnalizacyjny pomiędzy przewodem pokarmowym a centralnym układem nerwowym. Odpowiada za niego bezpośrednio nerw błędny, ale po kolei...
Przewód pokarmowy składa się z przełyku, żołądka, jelita cienkiego i grubego oraz innych narządów takich jak trzustka i wątroba. Wraz z centralnym układem nerwowym tworzą sieć zwaną osią mózgowo jelitową (ang. gut-brain axis, GBA).
Oś mózgowo-jelitowa - dlaczego nasze jelita to "drugi mózg"?
Jakie reakcje zachodzą na linii mózg-jelita? Struktura osi mózgowo jelitowej jest bardzo aktywna. Komunikacja na poziomie mózg-jelito odbywa się nieustannie na różnych płaszczyznach przez całą dobę. Szlakiem komunikacyjnym jest wysoce unerwiona sieć tworząca:
- nerw błędny, który jako jedyny opuszcza obszar głowy i szyi - “błądzi”, stąd też jego nazwa. Należy do autonomicznego układu nerwowego o charakterze przywspółczulnym (odpowiadającym za odpoczynek, poprawiającym trawienie),
- zwoje korzenia grzbietowego, korzeń tylny układu nerwowego, z jednej strony łączący się z obwodowymi receptorami, a z drugiej strony - z rdzeniem kręgowymą,
- autonomiczny układ nerwowy, pracujący “automatycznie” - dzielący się na część współczulną oraz przywspółczulną, obie działające względem siebie antagonistycznie.
Ponadto komunikacja odbywa się również na płaszczyźnie mózg-krew-jelito poprzez komórki układu immunologicznego i krwiotwórczego (w tym szpiku kostnego), które reagują na sygnały:
- autokrynne (samodzielne - komórka sama wytwarza hormon i sama na niego reaguje, tzw. sprzężenie zwrotne dodatnie),
- parakrynne (lokalne - komórka pobudza sąsiednie komórki do wytwarzania hormonów bez udziału układu krążenia),
- endokrynne (dalekobieżne - pobudza produkcję hormonów nawet w daleko położonych organach, wykorzystując układ krążenia).
Integralną barierą osi mózgowo-jelitowej jest bariera jelitowa (ang. gut barrier), która składa się z:
- mikrobioty jelitowej,
- komórek nabłonka jelitowego i i enterocytów,
- komórek śródbłonka,
- naczyń układu limfatycznego,
- złączy ścisłych przezbłonowych.
Bariera jelitowa w znacznym stopniu przypomina barierę krew-mózg (ang. blood brain barrier, BBB), w której skład wchodzą:
- komórki śródbłonka, astrocyty,
- komórki mikrogleju i naczynia układu limfatycznego,
- złącza ścisłe przezbłonowe.
W funkcjonowaniu osi mózgowo-jelitowej ważną rolę odgrywa również:
- układ podwzgórze - przysadka - nadnercza (ang. hypothalamic- pituitary- adrenal, HPA),
- hormon stresu - kortyzol,
- krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (ang. short chain fat acid), SCFA),
- jelitowy układ nerwowy (ang. enteral nervous system, ENS).
Do efektów interakcji można zaliczyć wpływ mikroflory jelitowej, która jest zaangażowana w regulację lęku, bólu, zaburzeń funkcji poznawczych oraz nastroju, poprzez stymulację odpowiednich obszarów systemu nerwowego.
Przeczytaj też: Dobre bakterie w organizmie: drobnoustroje chroniące przed chorobami
Co wpływa na oś mózgowo-jelitową?
Dysbioza
To dysfunkcja mikroflory jelit (używane umownie określenie mikroflora jelitowa jest nietrafne, ponieważ flora tyczy się świata roślin, a jak już zapewne wiecie, jelita zamieszkują przede wszystkim bakterie) może wywołać rozszczelnienie bariery jelitowej i wpływać na funkcję osi mózgowo-jelitowej pochodzenia komórkowego i bakteryjnego. Zaliczamy tutaj związki, takie jak, np. hormony, cytokiny, chemokiny i produkty metabolizmu bakteryjnego.
Infekcje
Zaburzenia metaboliczne czy predyspozycje genetyczne (np. mutacja C1orf106 u pacjentów z chorobami zapalnymi jelit) mogą znacząco wpływać na przesył informacji na linii przewód pokarmowy - mózg.
Zaburzenia te manifestują się w postaci różnych chorób. Najczęściej obserwowane zaburzenia to dyspepsja, zespół jelita nadwrażliwego, które wedle nowej definicji noszą nazwę zaburzeń osi mózgowo-jelitowej (ang. disorders of gut-brain interaction).
Zaburzenia osi mózg-krew-jelito dotyczą także pacjentów z autoimmunologicznymi chorobami wątroby, chorobą stłuszczeniową i marskością wątroby, zaburzeniami metabolicznymi i otyłością oraz chorobą trzewną.
Co ciekawe, częstym następstwem tych zaburzeń jest depresja, która towarzyszy chorobom przewodu pokarmowego.
Modulacja osi mózgowo-jelitowej jest obecnie ważnym elementem w profilaktyce i leczeniu chorób cywilizacyjnych.
Czynniki modyfikowalne
Wpływ może mieć modyfikacja stylu życia, odpowiednia dieta, różnego rodzaju techniki behawioralne, modulacje mikrobioty jelitowej oraz farmakoterapia.
Mikrobiota - antybiotykoterapia
Upośledzenie niektórych funkcji na linii mózg-jelita może mieć nawet odległa antybiotykoterapia. Szczególnie niebezpieczna jest długa lub powtarzająca się terapia.
Zaburzenia związane z przyjmowaniem antybiotyków prowadzą do zwiększenia ryzyka wystąpienia nowotworu lub chorób neurodegeneracyjnych nawet kilka lat po odbytej antybiotykoterapii.
W zależności od składu mikroflory jelitowej, organizm jest w stanie w odmienny sposób wykorzystywać tą samą substancję, której metabolity wywierają zróżnicowany od siebie wpływ.
Przykładem może być tryptofan. Niezbędny egzogenny aminokwas, którego organizm nie jest w stanie samodzielnie wytworzyć, więc musi być dostarczany wraz z pożywieniem.
Zdolność syntezy tego składnika mają jedynie niektóre zamieszkujące jelita bakterie. Tryptofan uczestniczący w szeregu reakcji w organizmie, a jego rola ściśle wiąże się ze zdrowiem psychicznym i dobrym samopoczuciem. Przemiany tryptofanu są źródłem istotnych związków: tryptaminy, serotoniny, melatoniny, niacyny.
Przeczytaj także: Probiotyk - właściwości lecznicze, rodzaje i źródła
Biosynteza składników aktywnych z tryptofanu
Biosynteza składników aktywnych z tryptofanu daje aktywne biologicznie substancje, takie jak indole oraz inne związki. Wpływ na syntezę mają bakterie jelitowe.
a) Indole - produkowane są z tryptofanu przez bakteryjną tryptofanazę, czyli grupę enzymów wewnątrz komórkowych.
Enzymy te wytwarzają Clostridium sporogenes (rodzaj bakterii gram dodatnich), które metabolizują tryptofan w indol, a następnie w kwas 3-indolopropionowy (IPA), bardzo silny neuroprotekcyjny przeciwutleniacz, który wychwytuje rodniki hydroksylowe.
IPA wiąże się z receptorem pregnanu X (PXR) w komórkach jelitowych, ułatwiając w ten sposób homeostazę śluzówki i funkcji bariery jelitowej. Po wchłonięciu z jelita i transporcie do mózgu, IPA ma neuroochronny wpływ, co zapobiega niedokrwieniu mózgu oraz ogranicza rozwój choroby Alzheimera.
b) Gatunki Lactobacillus - metabolizują tryptofan w indolo-3-aldehydu (I3A), który działa na arylowy receptor węglowodorów aromatycznych (AhR) w jelitowych komórkach odpornościowych, zwiększając produkcję interleukiny 22 (IL-22).
Obecnie bada się terapeutyczne zastosowanie IL-22 przy leczeniu takich chorób, jak łuszczyca, wrzodziejące zapalenie jelita grubego czy chorób wątroby i trzustki.
c) Sam indol wyzwala wydzielanie glukagonopodobnego peptydu-1 (GLP-1) w jelitowych komórkach L i działa jako ligand (czyli cząsteczka wiążąca się z receptorem) dla receptorów węglowodorów aromatycznych AhR.
d) Indol może być również metabolizowany przez wątrobę do siarczanu indoksylu, związku toksycznego w wysokich stężeniach i związanego z chorobą naczyniową i dysfunkcją nerek. AST-120 (węgiel aktywny), sorbent jelitowy przyjmowany doustnie, adsorbuje indol, co z kolei zmniejsza stężenie siarczanu indoksylu w osoczu krwi.
