Článek
Ještě před poměrně nedávnou dobou byla představa, že naše střeva mají jakýkoli výraznější vliv na mozek a jeho zdraví, vnímána spíše jako doména alternativní medicíny. Dnes už ale víme, že opak je pravdou, a výzkum posledních let přináší stále přesvědčivější důkazy o tom, že složení a stav střevní mikrobioty – tedy obrovského společenství mikroorganismů žijících v našem trávicím traktu – zásadně ovlivňuje mozek a hraje důležitou roli v řadě neurodegenerativních onemocnění. A to nejen nepřímo prostřednictvím imunitního systému, ale i prostřednictvím přímých biochemických a nervových signálů, které mezi střevem a mozkem probíhají.
Střevní mikrobiota a mikrobiom
V lidském střevě žijí triliony mikroorganismů – převážně bakterií, ale kvasinek a dalších mikrobů. Tato střevní mikrobiota není pouze pasivním prvkem našeho trávicího traktu, ale jedná se o dynamický, životně důležitý ekosystém, který se podílí na celé řadě klíčových funkcí – od trávení a vstřebávání živin přes tvorbu vitaminů, hormonů a neurotransmiterů až po ovlivňování imunity a zánětlivých procesů v celém těle.
Souhrn genetického materiálu mikrobioty, tedy všech genů, které tyto mikroby obsahují, se potom označuje jako mikrobiom. Každý z nás má unikátní složení mikrobioty a mikrobiomu, které se formuje už od narození a dále se mění v průběhu života v závislosti na stravě, prostředí, užívání léků (zejména antibiotik), stresu a mnoha dalších faktorech. Pokud je tento systém v rovnováze, přispívá k našemu fyzickému i duševnímu zdraví. V případě narušení této rovnováhy – tzv. dysbiózy – však mohou být následky mnohem významnější, než jsme si donedávna mysleli.
Osa střevo-mozek: jak střeva komunikují s mozkem?
Základním komunikačním kanálem mezi střevy a mozkem je tzv. osa střevo-mozek (gut-brain axis - GBA). Jde o komplexní síť propojení, která zahrnuje:
- Nervovou cestu, zejména prostřednictvím bloudivého nervu (nervus vagus), který vede přímo z mozkového kmene do trávicího traktu a přenáší informace v obou směrech. Jde tedy o přímé spojení.
- Imunitní systém, který je výrazně ovlivňován složením mikrobioty, a jehož aktivace ve střevě může mít systémové důsledky.
- Endokrinní (hormonální) systém, jehož součástí jsou např. hormony stresové osy HPA (hypotalamus – hypofýza – nadledviny), ovlivňující jak mozek a jeho funkci, tak trávení.
- Metabolické dráhy, které zahrnují látky produkované bakteriemi (např. mastné kyseliny s krátkým řetězcem, serotonin, dopamin nebo vitaminy), jež jsou zásadní pro fungování mozku.
Tato obousměrná komunikace znamená, že změny ve složení střevní mikrobioty mohou ovlivnit mozkové procesy – a naopak stres, úzkost nebo deprese mohou změnit složení mikrobiomu. Výzkumy posledních let odhalují, že u pacientů s neurodegenerativními onemocněními je často přítomna určitá forma střevní dysbiózy. Protože současné poznatky naznačují, že právě to může být klíčovým faktorem pro vznik a progresi chorob jako je Alzheimerova choroba, Parkinsonova choroba nebo amyotrofická laterální skleróza, je tato oblast předmětem intenzivního výzkumu.
Níže uvádím – pochopitelně zjednodušeně – některá klíčová zjištění pro výše zmíněné onemocnění.
Alzheimerova choroba
Alzheimerova choroba je nejčastější formou demence, postihující především starší osoby. Typickými znaky jsou tvorba beta-amyloidových plaků, neurofibrilární klubka tvořená patologicky změněným tau proteinem, úbytek neuronů a zhoršování kognitivních funkcí, zejména paměti a orientace. Klasické vysvětlení vzniku Alzheimerovy choroby dlouho stavělo na nerovnováze metabolismu amyloidu, novější teorie však přikládají důležitou roli také zánětlivým procesům – a právě zde se střevní mikrobiom dostává do popředí zájmu.
U pacientů s Alzheimerem bylo pozorováno snížení rozmanitosti mikrobioty a zvýšení zánětlivě působících bakteriálních druhů, například z čeledi Enterobacteriaceae. Tyto mikroorganismy produkují lipopolysacharidy (LPS) – složky vnější membrány gramnegativních bakterií, které mohou narušit střevní bariéru, proniknout do krevního oběhu a dostat se až do mozku. Tam aktivují mikroglie – imunitní buňky mozku – a spouštějí chronický zánět, který přispívá k tvorbě amyloidových plaků a poškozování neuronů.
Experimenty na transgenních myších (tedy myších, do jejíž genetické výbavy byla přidána informace jiného organismu), které geneticky napodobují Alzheimerovu chorobu, ukázaly, že podávání antibiotik mění složení mikrobioty a může vést ke změně hladin beta-amyloidu v mozku. Naopak, transplantace mikrobioty od pacientů s Alzheimerem způsobila u zdravých myší zhoršení kognitivních funkcí a zvýšenou přítomnost zánětlivých markerů.
U lidí jsou výsledky zatím méně přesvědčivé, ale první pilotní studie ukazují, že například fekální mikrobiální transplantace (FMT) od zdravých dárců může vést ke zlepšení kognitivních funkcí u některých pacientů. Mechanismy tohoto účinku však zatím nejsou zcela objasněné a je potřeba dalších výzkumů.
Parkinsonova choroba
Parkinsonova choroba je neurodegenerativní onemocnění, které postihuje především pohybový aparát. Typické jsou třes, ztuhlost, zpomalené pohyby a poruchy rovnováhy, později přibývají i kognitivní a psychické příznaky. Dlouho se předpokládalo, že nemoc vzniká především v mozku v důsledku úbytku dopaminergních neuronů v tzv. substantia nigra (černá hmota, tkáň v oblasti středního mozku). Novější výzkumy však naznačují, že prvotní změny mohou začínat ve střevech, a to dlouho před výskytem klasických motorických příznaků.
Jedním z klíčových proteinů v Parkinsonově chorobě je alfa-synuklein, který se hromadí v mozkových buňkách a tvoří tzv. Lewyho tělíska. Zajímavé ale je, že agregáty alfa-synukleinu byly nalezeny i v enterickém nervovém systému (tedy ve stěně střev). To dalo vzniknout předpokladu, že patologický alfa-synuklein může vznikat právě ve střevě – vlivem infekcí, zánětů nebo interakce s dysbiotickými bakteriemi – a postupně se šíří do mozku prostřednictvím bloudivého nervu.
Tuto hypotézu podpořily i studie na hlodavcích, u nichž se patologická forma alfa-synukleinu skutečně „vydala“ touto cestou ze střeva do mozku. Myši, kterým byl přerušen bloudivý nerv, tento přenos neprokázaly, což ukazuje na klíčovou roli nervového propojení.
Další výzkumy ukázaly, že mikrobiom pacientů s Parkinsonovou chorobou se výrazně liší toho u zdravé populace. Dochází například k úbytku bakterií produkujících mastné kyseliny s krátkým řetězcem (SCFA), jako je butyrát, který má protizánětlivé účinky a podporuje integritu střevní bariéry. Současně se zvyšuje množství prozánětlivých bakterií, které mohou podporovat zánět ve střevě i centrální nervové soustavě.
Zajímavé je, že změny v mikrobiomu mohou souviset i se závažností motorických příznaků – čím výraznější byla dysbióza u sledovaných pacientů, tím těžší býval průběh nemoci. Podávání probiotik u některých pacientů mírnilo například zácpu, což je běžný příznak Parkinsonovy choroby, ale také měnilo hladiny některých zánětlivých markerů v těle.
Amyotrofická laterální skleróza
Amyotrofická laterální skleróza je vzácné, ale fatální neurodegenerativní onemocnění, které postihuje primárně motorické neurony – tedy buňky, které řídí pohyb svalů. Pacienti postupně ztrácejí schopnost mluvit, hýbat se a nakonec i dýchat, zatímco jejich vědomí zůstává zachováno. Přestože genetika hraje u části pacientů roli, většina případů je tzv. sporadická, bez jasné příčiny. A právě zde se začíná zvažovat možný vliv střevního mikrobiomu.
Významný přelom přinesly studie na geneticky modifikovaných myších, které nesou mutaci genu SOD1 spojenou s familiární formou choroby. Bylo zjištěno, že myši s normální střevní mikrobiotou měly pomalejší průběh onemocnění než tzv. bezmikrobní myši, jež jsou chovány ve zcela sterilním prostředí a nemají tak žádné mikroorganismy. To naznačuje, že mikrobiota může hrát ochrannou roli – nebo naopak urychlovat progresi nemoci.
Jedna konkrétní bakterie, Akkermansia muciniphila, zaujala vědce díky svým příznivým účinkům. Při jejím podávání nemocným myším došlo ke zlepšení motorických funkcí a snížení zánětlivé aktivity. Tato bakterie zřejmě ovlivňuje metabolismus tryptofanu, jehož produkty – například niacin – mohou působit protizánětlivě a neuroprotektivně.
Lidské studie jsou zatím v počátcích, ale i zde byla u pacientů popsána změněná skladba mikrobiomu – často se snižuje množství SCFA-produkujících bakterií a zvyšuje se množství oportunních patogenů. Pilotní pokusy s fekální transplantací u několika pacientů ukázaly zlepšení některých motorických parametrů a zpomalení progrese, i když data jsou zatím velmi omezená.
Závěrem
Ačkoliv dosavadní výzkum mikrobiomu u neurodegenerativních chorob přináší velmi zajímavé a nadějné poznatky, většina důkazů pochází ze studií na zvířatech, které se sice často překvapivě dobře shodují s pozorováními u lidí, ale ne vždy je možné výsledky přímo přenést do klinické praxe.
Zároveň není zcela jasné, zda je změna mikrobiomu příčinou onemocnění, nebo jeho důsledkem. Je také možné, že existuje obousměrný vztah – tedy že neurodegenerace mění mikrobiotu a ta pak dále zhoršuje stav pacienta.
V současné době probíhají první klinické studie, které zkoumají účinky fekální mikrobiální transplantace, probiotik, prebiotik a dalších zásahů do mikrobiomu u pacientů. Zatímco výsledky jsou opatrně optimistické, velkým problémem zůstává nejednotnost použitých metod – FMT od různých dárců může mít různý účinek, probiotika nemusí přežít v trávicím traktu a složení mikrobioty se může u každého pacienta dramaticky lišit.
Ačkoli se zatím nejedná léčbu, manipulace s mikrobiotou – ať už dietou, transplantacemi nebo cílenými bakteriemi – může být v budoucnu součástí komplexní terapie.
Hlavní zdroj:
https://www.neurosentia.cz/articles/ALS_dysbiosis.pdf
