Mikrobiom 2. rész

(első rész itt)

Nyálkahártyavédő baktériumok

A vastagbél nyálkahártyáját sűrű mucin réteg fedi. Ez a réteg a bélhám sejtjeinek kémiai, ozmotikus, mechanikus és patogén baktériumok elleni védelmet nyújt. A mucin réteg két részből áll. A felső, a bél ürege felé néző része lazább, a bélhámsejtek felé néző része sűrűbb. A nyálka biztosítja, hogy a bélbaktériumok elegendő távolságot tartsanak a nyálkahártyától, hogy ne irritálják tartósan a helyi immunsejteket, ezáltal gyulladásos folyamatot indítsanak elés megzavarják a barrierfunkciót. Számos baktérium azáltal, hogy ezt a mucinréteget is képes fogyasztani, annak megújítására készteti szervezetünket. A regenerálódó baktériumok segítenek a bélnyálkahártya falának megtartásában és a bélgyulladás csökkentésében. Ha a baktériumok egyensúlya megbomlik, a nyálka fokozott lebomlása következhet be, ami ennek a fontos védőrétegnek a csökkenését eredményezi. A mucin réteg elvékonyodása számos betegség indikátora lehet. Ekkor különböző vegyületek, sőt akár patogén baktériumok is képesek átjutni ezen a rétegen, megbetegítve a szervezetet. Az alacsonyabb diverzitás és a Firmicutesek a Bacteroideteshez képest megnövekedett aránya szintén döntően befolyásolják az egészséges bélnyálkahártyát.

Az Akkermansia munciniphila egy pálcika alakú, gram-negatív obligát anaerob mucinbontó baktérium. Az Akkermansia munciniphila képes szénhidrátforrásként a bél mucin rétegét hasznosítani, és e tevékenysége során a szervezetet arra serkenti, hogy még több mucint termeljen. A legújabb vizsgálatok kimutatták, hogy az Akkermansia muciniphila gyulladáscsökkentő hatással bír és pozitívan befolyásolja az egészséges bélbarrier fenntartását. Az Akkermansia munciniphila jelentősen hozzájárul a Faecalibacterium prausnitzii fenntartásához, mivel a mucin lebontása során rövid szénláncú zsírsavak keletkeznek, legfőképp acetát molekulák, melyek a Faecalibacterium prausnitzii baktériumoknak szolgálnak tápanyagul. Faecalibacterium prausnitzii ebből az acetátból vajsavat készít, mely tápanyagként szolgál a bélhámsejteknek.

A Faecaliabacterium prausnitzii egy pálcika alakú, gram-pozitív obligát anaerob baktérium, amely a Firmicutes törzsbe tartozik. A bélflóra három leggyakoribb anaerob baktériumának egyike. Gyulladásos bélbetegségben, irritábilis bél szindrómában és cöliákiában szenvedő betegeknél a bélflóra specifikus baktériumfajainak változásait mutatták ki. Az egyik ilyen változás a Faecalibacterium prausnitzii számának csökkenése. Kutatások alapján ez a baktérium fontos hatással bír az immunrendszer sejtjeire. Továbbá az is ismert, hogy a vajsavtermelés jelentősen csökkenti a gyulladásos folyamatokat a bélben. A Faecalibacterium prausnutzii az egyik legfőbb vajsavtermelő baktérium a vastagbélben. Összességében a Faecalibacterium prausnitzii csökkenti a bél gyulladásos folyamatait, és kedvezően hat a gyulladásos bélbetegségekre, például a Crohn-betegségre és a fekélyes vastagbélgyulladásra.

Neuroaktív mikrobióta

Az agyunk és az emésztőrendszerünkben élő bélbaktériumok között egy komplex kommunikációs rendszer működik. A neuroaktív mikrobióta részt vesz a neuroaktív anyagok anyagcseréjében vagy ilyen anyagokat képez. Ezek a biológiailag aktív vegyületek modulálják az idegi jelátvitelét, és így hatással vannak az agyunk működésére és viselkedésünkre. A bél-agy tengelyt jótékonyan stimuláló baktériumokat pszichobiotikumoknak is nevezik.

A GABA (gamma-amino-vajsav) fontos szerepet játszik a mentális állapot szabályozásában az idegrendszer „megnyugtatása” révén. A GABA alacsony szintje összefügg a depresszióval és a szorongással. A legtöbb GABA az agyban termelődik, azonban a bélmikrobiom hozzájárulhat a GABA-szinthez, mivel egyes baktériumok képesek GABA-t termelni vagy fogyasztani. Az Oscillibacter fő metabolitként valeriánsavat termel. A valerinsav szerkezeti hasonlóságot mutat a GABA-val, és a GABA-hoz hasonlóan képes a GABAA-receptorhoz kötődni és gátolni azt. A neuroaktív GABA termelő baktériumok közé tartoznak a következők: Bifidobacterium adolescentis, Bifidobacterium dentium, Lactobacillus brevis, Lactobacillus plantarum és Lactobacillus paracasei.

Butirát-termelő baktériumok

A butirát egy rövid szénláncú zsírsav, melyet a bélrendszerben élő baktériumok állítanak elő a nem emészthető szénhidrátok felhasználásával. A butirát számos jótékony tulajdonsággal rendelkezik, és jelentős szerepet játszik emésztőrendszerünk egészségének fenntartásában. A legfőbb butiráttermelő baktériumok közé tartozik a Faecalibacterium prausnitzii, az Eubacterium spp., a Roseburia spp., a Ruminococcus spp. és a Butyrivibrio crossotus.

Ezek a baktériumtípusok csökkentik a bélrendszeri gyulladásos folyamatokat azáltal, hogy elősegítik a szabályozó T-sejtek termelődését, valamint gátolják a makrofágok és dendritikus sejtek által termelt gyulladáskeltő citokinek képződését. A butirát emellett növeli a kolonociták oxigénfogyasztását és fokozza a nyálkahártya „fiziológiás hipoxia” jelenségét, ami hozzájárul a bélgát funkciójának támogatásához. Gátolja a rákos sejtek proliferációját és apoptózist indukál. A butirát-termelő baktériumok számának csökkenése elősegítheti a gyulladásos folyamatokat, növelheti a bélnyálkahártya permeabilitását („fokozottan áteresztő bél”), és elősegítheti a gyulladásos betegségek (Crohn-betegség, fekélyes vastagbélgyulladás), az irritábilis bél szindróma (IBS), az ételintolerancia és a cöliákia kialakulását. A prebiotikumok fogyasztása, illetve a rostokban gazdag étrend hozzájárulhat a butirát termelés fokozásához.

Mucinbontó baktériumok

A mucinbontó baktériumok közé elsősorban az Akkermansia muciniphila és a Prevotella fajok tartoznak. Ezek a baktériumtípusok képesek lebontani a mucint, így nélkülözhetetlenek a fiziológiás mucinréteg regenerációjához és támogatják a bél-barrier fenntartását. Ha a mucinbontó baktériumok aránya túl magas a bélben, akkor az a nyálkahártya elvékonyodását okozhatja, ami aktiválja az immunrendszert. A bélnyálkahártya fontos védőgátat jelent a bélhám sejtjei és a bélben élő ártalmas baktériumok között. A bélnyálkahártyát bontó baktériumok aránya megnövekedhet a bélben, ha nem elegendő növényi rostos anyag jut el a vastagbélbe, és ezért a bélbaktériumok a bélnyálkát kezdik el fogyasztani energiaforrásként.

Szulfátbontó baktériumok

A szervetlen szulfátokra más kéntartalmú vegyületek előállításához van szükség. Bizonyos mennyiségű szulfát az ételben és az ivóvízben is található, de legnagyobb mennyiségben a metionin és a cisztein lebontásából származik. A szulfátbontó baktériumok, mint például a Desulfovibrio spp., a Desulfomonas spp. és a Desulfobacter spp. anaerob baktériumok, amelyek szulfátredukcióval termelnek energiát.

A szulfátlebontás eredményeként hidrogén-szulfid keletkezik, amely citotoxikus tulajdonságokkal rendelkezik. Ez a gáz felelős a puffadás/bélgáz kellemetlen szagáért. Alacsony vagy átlagos szinten a hidrogén-szulid jótékony szerepet játszhat azáltal, hogy energiaforrásként szolgál a bél sejtjei számára. Magas szinten azonban a hidrogén-szulid gátolhatja az energiatermelést a bélsejtekben, és megzavarhatja a bélnyálkahártyát. A hidrogén-szulid emelkedett szintjét gyulladásos bélbetegséggel (IBD) hozzák összefüggésbe. Laboratóriumi vizsgálatok azt mutatják, hogy a keményítőt (gabonafélék, banán, plantain, főtt és hűtött burgonya vagy rizs) vagy fruktooligoszacharidokat (fruktán/FOS) (például hagyma, fokhagyma, kesudió) tartalmazó élelmiszerek fogyasztása csökkentheti a mikrobiom által termelt hidrogén-szulid mennyiségét.

A hidrogén-szulfid gátolhatja a butirát oxidációját, amely elengedhetetlen a kolonociták tápanyagellátásához. A szulfátbontó baktériumok elszaporodása a bélhám krónikus gyulladásához vezethet, továbbá a hidrogén-szulfid DNS-károsító hatása miatt összefüggésbe hozható a kolorektális rák kialakulásával.

Metántermelő baktériumok

Az egészséges felnőttek 30-60%-ában megtalálhatók a metántermelő baktériumok. A metántermelő baktériumok, mint például a Methanobrevibacter spp. és a Methanobacterium spp. az archeák közé tartoznak. Jellemző rájuk, hogy képesek elsődleges és másodlagos bakteriális eredetű fermentációs termékeket, például a hidrogént és a szén-dioxidot metánná alakítani. Ezáltal fontos szerepet játszanak az energiaegyensúly optimalizálásában.

Emellett a metán gátló hatással van a bélmotilitásra. Állatkísérletek arra utalnak, hogy a metán ideg-izom ingerület átvivőként működve lelassítja a belek működését, ami a krónikus székrekedéshez vagy annak súlyosbodásához vezethet. Metántermelő baktériumok aktiválhatják a bélnyálkahártya dendritikus sejtjeit is, és TNF-alfa és más gyulladáskeltő citokinek termelését indukálhatják. Emellett ezek a baktériumok kapcsolatba hozhatók az elhízással is.

Magas keményítő tartalmú diétánál a Methanobrevibacter smithii mennyisége megemelkedhet, míg a magas rosttartalmú diéta a Methanobrevibacter ruminantium-nak kedvez.

Szacharolitikus baktériumok

A vastagbélben élő szacharolitikus baktériumok az összetett poli- és oligoszacharidok, például a rezisztens keményítő bontásáért felelősek, így fokozva a sejtek növekedését és energiáját. Metabolizmusuk során leginkább rövid szénláncú zsírsavak keletkeznek, de emellett laktát, piruvát, hidrogén, szukcinát és etanol is képződhet, mely metabolitokat a többi bélbaktérium tovább hasznosíthatja saját anyagcserefolyamatai során. A lebontás során keletkező tejsavat más baktériumok, például a Ruminococcus bromii vagy a Faecalibacterium prausnitzii vajsav termelésre használják fel.

A tejsav antimikrobiális és antioxidáns aktivitással rendelkezik, megakadályozza a kóros és a rothasztó baktériumok szaporodását. A tejsavtermelő baktériumok az emésztőrendszerünkön kívül számos más helyen is megtalálhatók a szervezetükben pH szabályozó szerepük miatt, befolyásolva ezzel a baktériumösszetételt.

Forrás: Ganzimmun, Biovis, Mikrobiomközpont, Synlab