Oś jelito-mózg – rozmowa nie tylko o trawieniu
Przewód pokarmowy jest drugim największym skupiskiem neuronów zaraz po mózgu. Między tymi dwoma odległymi częściami naszego ciała istnieje sprawna komunikacja, której treść wykracza daleko poza kwestie związane z trawieniem. O czym zatem „rozmawia” mózg z jelitem i w jaki sposób może się to odbywać?
SPIS TREŚCI:
1. Oś jelito-mózg – drogi komunikacji
2. Mikrobiom jelitowy – rola
3. Mikrobiom jelitowy – sposób komunikacji z mózgiem
4. Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFAs)
5. Porządek w jelitach = porządek w głowie?
6. Stan jelit a osobowość
7. Stan jelit a wybory i preferencje żywieniowe
8. Podsumowanie
Określ swój cel treningowy, a my pomożemy Ci go osiągnąć.
1. Oś jelito-mózg – drogi komunikacji
Jelito komunikuje się z mózgiem na kilka sposobów. Najbardziej klasyczną ścieżką jest komunikacja neuronalna. Na to połączenie składają się dwa układy nerwowe:
– enteryczny (jelitowy) – wysyła sygnały za pomocą neurotransmiterów, takich jak np. serotonina,
– autonomiczny – przekaźnictwo odbywa się poprzez najdłuższy nerw w organizmie, czyli nerw błędny, który stanowi główną oś nerwową między jelitem a mózgiem.
Niemniej jednak „jelitowy mózg” do sprawnego działania potrzebuje nie tylko neuronów, ale także solidnego zespołu współpracujących z nim bakterii. Przekazywane sygnały na osi jelito-mózg są w dużej mierze generowane przez mikroorganizmy mieszkające w jelitach. Z tego też powodu odpowiedni skład mikrobioty jest szczególnie istotny dla właściwego funkcjonowania ośrodkowego układu nerwowego oraz całego organizmu.
2. Mikrobiom jelitowy – rola
Nasze jelita zamieszkuje ponad tysiąc różnych gatunków drobnoustrojów (M. Derrien, C. Belzer, W.M. de Vos 2017). Łączna szacowana liczba komórek bakteryjnych w organizmie i na nim znacznie przekracza liczbę własnych komórek człowieka (E. Markowska, A. Kiersztan 2021). Ponadto skumulowana ilość unikalnych genów w mikrobiocie jelitowej jest 100 razy większa niż w ludzkim genomie (P.B. Eckburg i wsp. 2005). Biorąc to pod uwagę, można by pomyśleć, że więcej w nas bakterii niż człowieka.
Choć istnieją wyjątki, bakterie jelitowe nie powinny kojarzyć się z patogenami, a raczej z dobroczynnym działaniem na korzyść organizmu. Mikrobiom syntezuje witaminy (zwłaszcza K oraz z grupy B) i przetwarza związki biologicznie aktywne o działaniu prozdrowotnym (np. fermentuje błonnik). Sygnały wysyłane przez drobnoustroje stanowią natomiast bezpośrednie wsparcie dla ośrodkowego układu nerwowego. Badania z ostatnich kilku lat ujawniają, że mikrobiom jelitowy odgrywa rolę w podstawowych procesach neurogeneracyjnych, takich jak tworzenie bariery krew-mózg, mielinizacja, neurogeneza i dojrzewanie mikrogleju, a dodatkowo moduluje wiele aspektów zachowania zwierząt (G. Sharon i wsp. 2016).
3. Mikrobiom jelitowy – sposób komunikacji z mózgiem
W jaki sposób mikrobiom może kontaktować się z ośrodkowym układem nerwowym? Czy te małe bakterie z jelit docierają bezpośrednio do naszego mózgu z wiadomością, którą chcą przekazać? Choć nie jest to aż tak proste, to w pewnym sensie prawdziwe. Mikrobiota jelitowa przekazuje sygnały do mózgu za pomocą wytwarzanych metabolitów, np. krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFAs).
4. Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFAs)
Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe mają zdolność do przechodzenia przez barierę krew-mózg, czego nie potrafią nawet niektóre suplementy mające rzekomo wspierać koncentrację. SCFAs powstają w jelicie grubym na skutek fermentacji bakteryjnej składników pokarmowych opornych na trawienie, czyli błonnika (H. Shimizu i wsp. 2019). Dobrym bezpośrednim źródłem SCFAs są również fermentowane produkty spożywcze, do których można zaliczyć sery, masło, kiszonki, sos sojowy i jogurty.
Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe są prawdopodobnie najdokładniej przebadanymi cząsteczkami pod względem wpływu mikroflory jelitowej na metabolizm energetyczny i apetyt gospodarza. Te związki przyczyniają się również do uszczelniania ściany jelit i zapobiegają stanom zapalnym. Lokalnie w jelitach SCFAs są w stanie zwiększyć produkcję i wydzielanie serotoniny (Ch.S. Reigstad i wsp. 2015; S. Fukumoto i wsp. 2003). Jest ona kluczowym neuroprzekaźnikiem na obu końcach komunikacji między jelitem a mózgiem (S.M. O’Mahony i wsp. 2015). Ponadto SCFA ułatwiają wydzielanie hormonów sytości GLP-1 i PYY w przewodzie pokarmowym (M. van de Wouw i wsp. 2017).
5. Porządek w jelitach = porządek w głowie?
To, co dzieje się w jelitach, może wpływać na nasz nastrój. Ta zależność została potwierdzona u osób w stanach lękowych i depresyjnych (K.V.-A. Johnson 2020; G. Sharon i wsp. 2016). Wyizolowano konkretne szczepy bakterii szczególnie istotne w zaburzeniach nastroju. W jednym z badań suplementacja probiotyku Lactobacillus casei znacznie poprawiła nastrój u uczestników, których samopoczucie było początkowo na najniższym tercylu (D. Benton, C. Williams, A. Brown 2007). Okazuje się jednak, że mikrobiota może wpływać również na zachowanie, apetyt, a nawet na osobowość.
6. Stan naszych jelit a osobowość
Osobowość dziedziczymy w ok. 50% po naszych przodkach, czynniki środowiskowe wpływają zatem na charakter w takim samym stopniu co geny. W kształtowaniu „ja” konkretnej jednostki znaczenie ma nie tylko środowisko zewnętrzne (m.in. styl życia), ale także to wewnętrzne – czyli mikrobiom.
Na bogactwo drobnoustrojów w jelitach oddziałuje przede wszystkim żywność probiotyczna (pokarmy fermentowane, np. kiszonki) i prebiotyczna (błonnik), co nie jest niczym zaskakującym. Analizy ujawniają dodatkowo, że ludzie „żądni przygód” oraz podróżnicy mają zwykle bardziej zróżnicowany mikrobiom, co sugeruje, że rozbudowane interakcje społeczne mogą kształtować bogactwo drobnoustrojów w ludzkich jelitach (K.V.-A. Johnson 2020). Każda dieta eliminacyjna będzie powodowała spadek różnorodności mikrobioty, zaś bardziej urozmaicone odżywianie – jej wzrost. Co ciekawe, w badaniu suplementacja probiotyków wykazała odwrotną korelację z różnorodnością i składem mikrobioty jelitowej podobnie jak lęk i stres (K.V.-A. Johnson 2020).
Łącznie wyniki nadają nowy wymiar naszemu rozumieniu osobowości. Ukazują jednak tylko pewne zależności, nie zaś związek przyczynowo-skutkowy. Naukowcy nie wiedzą jeszcze, w którą stronę działa zaobserwowane powiązanie. Interpretacja wyników badania wymaga rozważenia dwukierunkowych interakcji między mikrobiomem jelitowym a zachowaniem. Drobnoustroje jelitowe oddziałują na zachowanie, tak samo jak zachowanie oddziałuje na drobnoustroje. Dla przykładu – mikrobiota może wpływać na reakcję w sytuacji stresowej, ale i stres może wpływać na mikrobiotę.
7. Stan naszych jelit a wybory i preferencje żywieniowe
Pomimo dużej świadomości na temat wpływu diety na zdrowie zmiana nie do końca zdrowych nawyków często jest trudna. Jak się okazuje, wybory żywieniowe konkretnej osoby mogą być zależne nie tylko od jej preferencji czy silnej woli, ale w znacznym stopniu również od mieszkańców jej jelit. Coraz więcej dowodów potwierdza rolę drobnoustrojów jelitowych w regulacji przyjmowania pokarmu i apetytu gospodarza. W jaki sposób się to odbywa? Drobnoustroje w przewodzie pokarmowym są zmuszone manipulować naszymi zachowaniami żywieniowymi, by zapewnić sobie przetrwanie (J. Alcock, C.C. Maley, C.A. Aktipis 2014). Ich żywotność jest w końcu zależna od przeżycia organizmu ludzkiego.
Badania wskazują, że mikrobiota może potencjalnie wpływać na wybory żywieniowe poprzez działanie drobnoustrojów na ścieżki nagrody i sytości, wytwarzanie toksyn, które zmieniają nastrój, a nawet poprzez zmiany w receptorach smaku (J. Alcock, C.C. Maley, C.A. Aktipis 2014; M. van de Wouw i wsp. 2017). Ponadto mikroflora jelitowa jest w stanie manewrować funkcją bariery jelitowej i układem odpornościowym, wpływając w ten sposób pośrednio na zachowania żywieniowe (M. van de Wouw i wsp. 2017).
Poszlakowym dowodem wskazującym na związek między preferencjami żywieniowymi a składem mikroflory jelitowej może być ciekawe badanie analizujące apetyt na czekoladę. Badani odczuwający większą chęć na ten produkt mieli w moczu inne metabolity drobnoustrojów niż osoby obojętne, mimo że obie grupy stosowały identyczną dietę (S. Rezzi i wsp. 2007).
8. Podsumowanie
Jelita cechują się ogromną różnorodnością drobnoustrojów, które są niezbędne do utrzymania homeostazy organizmu. Obecnie wykazano rolę składu mikroflory jelitowej w depresji, otyłości, jadłowstręcie psychicznym i postaciach ostrego niedożywienia. Prowadzone badania nad osią jelito-mózg są obiecujące w kontekście terapii zaburzeń, ale także wyborów i preferencji żywieniowych. Być może w przyszłości – dzięki odpowiednio celowanej probiotykoterapii – będziemy w stanie leczyć depresję, otyłość i niedożywienie oraz sprawić, że polubimy pietruszkowe koktajle ze spiruliną i będziemy mieć mniejszą ochotę na fast foody.
Określ swój cel treningowy, a my pomożemy Ci go osiągnąć.
Bibliografia
Alcock J., Maley C.C., Aktipis C.A., Is eating behavior manipulated by the gastrointestinal microbiota? Evolutionary pressures and potential mechanisms, „Bioessays” 2014, 36(10), 940–949.
Benton D., Williams C., Brown A., Impact of consuming a milk drink containing a probiotic on mood and cognition, „European Journal of Clinical Nutrition” 2007, 61(3), 355–361.
Derrien M., Belzer C., de Vos W.M., Akkermansia muciniphila and its role in regulating host functions, „Microbial Pathogenesis” 2017, 106, 171–181.
Eckburg P.B. et al., Diversity of the Human Intestinal Microbial Flora, „Science” 2005, 308(5728), 1635–1638.
Fukumoto S. et al., Short-chain fatty acids stimulate colonic transit via intraluminal 5-HT release in rats, „American Journal of Physiology-Regulatory, Integrative and Comparative Physiology” 2003, 284(5), 1269–1276.
Johnson K.V.-A., Gut microbiome composition and diversity are related to human personality traits, „Human Microbiome Journal” 2020, 15, epub.
Markowska E., Kiersztan A., Akkermansia muciniphila – obiecujący kandydat na probiotyk nowej generacji, „Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej” 2021, 75(1), 724–748.
O’Mahony S.M. et al., Serotonin, tryptophan metabolism and the brain-gut-microbiome axis, „Behavioural Brain Research” 2015, 277, 32–48.
Oś jelita-mózg, neuroexpert.org/wiki/os-jelita-mozg (26.07.2022).
Reigstad Ch.S. et al., Gut microbes promote colonic serotonin production through an effect of short-chain fatty acids on enterochromaffin cells, „The FASEB Journal” 2015, 29(4), 1395–1403.
Rezzi S. et al., Human Metabolic Phenotypes Link Directly to Specific Dietary Preferences in Healthy Individuals, „Journal of Proteome Research” 2007, 6(11), 4469–4477.
Sharon G. et al., The Central Nervous System and the Gut Microbiome, „Cell” 2016, 167(4), 915–932.
Shimizu H. et al., Dietary short-chain fatty acid intake improves the hepatic metabolic condition via FFAR3, „Scientific Reports” 2019, 9, epub.
van de Wouw M. et al., Microbiota-Gut-Brain Axis: Modulator of Host Metabolism and Appetite, „The Journal of Nutrition” 2017, 147(5), 727–745.
