Piše dr. Rok Orel, dr. med., Klinični oddelek za gastroenterologijo, hepatologijo in nutricionistko, Pediatrična klinika, UKC Ljubljana; Katedra za pediatrijo, Medicinska fakulteta, Univerza v Ljubljani; Inštitut za probiotike in funkcionalno hrano
Spoštovane bralke in bralci revije Za srce! Ko me je profesor Blinc prosil, da napišem poljudni prispevek o mikrobioti in probiotikih za vašo revijo, sem se zelo razveselil. Čeprav se s tem področjem ukvarjam že več kot dvajset let in o njem redno predavam različnim skupinam strokovnjakov s področja zdravstva, farmacije in prehrane, imam redko priložnost, da nagovorim laično javnost. Oziroma slehernika.
Danes živimo v svetu, kjer vsak zlahka dostopa do informacij. Težava je v tem, da je v poplavi le-teh težko razbrati, katere so pravilne in katere napačne, lahko celo namensko zavajajoče. Nekatere informacije so za večino prezapletene, napisane v znanstvenem jeziku. Ali pa se zelo natančno ukvarjajo s čisto ozkim problemom, ki morda za raziskovalce, ki so članek napisali, predstavlja središče njihovega sveta, večini pa pove malo.
Zato bom skušal zgodbo opisati čisto enostavno in nazorno, tako kot jo vidim in dojemam jaz. Tudi ko beremo znanstvene in poljudnoznanstvene prispevke, se moramo namreč zavedati, da imamo pravzaprav opravka z neke vrste zgodbami. Kajti vsaj za polovico tistega, kar velja danes za bolj ali manj prepričljivo dejstvo, se bo čez desetletje ali dva izkazalo, da je šlo zgolj za domnevo, približek resnice, zmoto ali celo namerno laž. Seveda vas nimam namena zavajati, kvečjemu kaj naučiti, predvsem pa zabavati.
Ne ljudje, mikrobi so resnični gospodarji sveta
Najprej kratko pojasnilo, kaj pojmujemo pod pojmom mikrob. Gre za mikroskopsko majhne enocelične organizme, ki živijo posamezno ali pa tvorijo kolonije. Njihove celice so preproste, nimajo ločenega celičnega jedra in citoplazme ter nimajo tako oblikovanih celičnih organov kot celice rastlin, živali, gliv. Tudi nekateri organizmi, ki sodijo med rastline, živali in glive, so mikroskopsko majhni, enocelični, npr. mikroskopske alge, glive kvasovke in praživali (se še spomnite amebe in paramecija), a jih običajno ne imenujemo mikrobi, ker so njihove celice po obliki in sestavi zelo podobne celicam višje razvitih rastlin in živali. Med mikrobe tudi ne štejemo virusov in podobnih oblik življenja, katerih »telesa« ne sestavljajo popolne celice, ampak le preprost dedni zapis v obliki deoksirbonukleinske ali ribonukleinske kisline, ovit v relativno preprost beljakovinski ovoj. Ta jim omogoči, da vstopijo (okužijo) v druge celice (živalske, rastlinske ali mikrobne), izkoristijo njihov presnovni in razmnoževalni sistem, ki omogoči preživetje in razmnoževanje virusa. Virusi so torej nesamostojne življenjske oblike. Če zelo poenostavim, resni znanstveniki bi rekli celo preveč poenostavim, za vsakdanjo rabo besedo mikrobi uporabljamo kot sinonim za bakterije.
Zakaj sem to poglavje provokativno naslovil »Ne ljudje, mikrobi so resnični gospodarji sveta«?
Ne glede na to, ali verjamemo, da je vesolje in posledično tudi naš planet nastalo z velikim pokom, ali da je vse del nekega višjega načrta božanstva ali konzorcija le teh, znanstvena spoznanja neizpodbitno kažejo, da so se mikrobi pojavili na zemlji veliko prej od drugih oblik življenja. Z malo sklepanja lahko tudi predvidevamo, da bodo mikrobi najverjetneje tudi zadnja oblika življenja na našem planetu. Zakaj? Zaradi njihove neverjetne raznolikosti in prilagodljivosti. Mikrobi so namreč tista življenjska oblika, ki naseljuje skoraj vse kotičke sveta. Najdemo jih v vodah, v zemlji, na in v telesih drugih živih bitij. Naseljujejo celo tako za življenje neprijazna okolja, kot so najvišje gore, puščave, severni in južni zemeljski pol, več tisoč metrov globoki jarki oceanskega dna in vroči gejzirji. Ocenjujejo, da na Zemlji živi 1030 različnih bakterijskih vrst, kar je vsaj 10 milijard-krat več kot vseh rastlinskih, živalskih in glivnih vrst skupaj. Da so mikrobi vpleteni v vse pomembne življenjske procese, in da brez njihovega obstoja tudi drugih oblik življenja na zemlji ne bi bilo, ne le da se ne bi razvile, ampak tudi ne bi mogle preživeti, najbrž ni potrebno posebej poudarjati.
Črevesna mikrobiota – eden od najpomembnejših organov našega organizma
Z besedo mikrobiota označujemo združbo vseh mikrobov, ki naseljujejo neko okolje. Tako lahko govorimo npr. o mikrobioti v zemlji, v morju, ali če se omejimo na tiste bakterije, ki naseljujejo naš organizem, o mikrobioti na koži, v ustni votlini, v nožnici, v prebavilih itd. Slednjo imenujemo tudi črevesna mikrobiota. Včasih smo ji rekli črevesna mikroflora. Kasneje smo ta izraz, glede na to, da je bila Flora rimska boginja rastlinstva, v črevesju, kamor luč razen med kolonoskopijo redko posveti, in je torej za življenje rastlin silno neprimerno življenjsko okolje ter zato v njem živijo pretežno bakterije, zamenjali z bolj nevtralno mikrobioto.
Danes se kot sopomenka za izraz mikrobiota uporablja tudi izraz mikrobiom. Ta pomeni skupek genov oz. bolj pravilno genomov vseh mikroorganizmov, ki živijo v nekem življenjskem okolju. Za razumevanje, genom je celotni genski zapis posameznega organizma. Zakaj nekateri rajši uporabljajo izraz mikrobiom kot mikrobiota, mi ni čisto jasno. Morda zato, ker v zadnjih desetletjih posamezne organizme identificiramo in razločujemo med seboj predvsem na podlagi analitičnih metod, ki prepoznavajo njihove genske zapise. Ali pa zaradi še zmeraj navzoče patriarhalne miselnosti, da nečemu tako kompleksnemu bolj pritiče poimenovanje s samostalnikom moškega kot s samostalnikom ženskega spola.
Skratka, v prebavilih vsakega posameznika prebiva združba več tisoč različnih mikrobov, ki naj bi skupaj tehtala kakšen kilogram ali dva. Število bakterijskih celic v nas naj bi presegalo število celic našega telesa. Naseljujejo vse dele prebavil, a določeni deli predstavljajo bolj, drugi pa manj prijazno življenjsko okolje, in se zato gostota naseljenosti med njimi zelo razlikuje. Želodec in dvanajstnik, kjer se v prebavila stekajo različni prebavni sokovi (kislina, prebavni encimi in žolč), seveda predstavljajo precej ekstremno okolje. Ti sokovi so namenjeni prebavi, se pravi razgradnji hrane v zelo majhne osnovne molekule, ki potem lahko prehajajo preko črevesne površine v kri. In prebavijo lahko tudi večino mikroorganizmov, ki se tam znajdejo. Razen nekaterih, ki so na te prebavne sokove odporni.
Spodnji deli tankega črevesa in debelo črevo pa nudijo izjemno ugodne življenjske pogoje, primerne za življenje številnih bakterijskih vrst. Zato je tam njihova gostota večja od gostote prebivalstva v Šanghaju. Ne le, da tam ni več pomembnih količin snovi, ki sodelujejo pri prebavi hrane, in ki bi lahko uničile tudi mikrobe, ampak je zagotovljen tudi reden in obilni dotok hrane, ki jo bakterije za svoje življenje potrebujejo. Kakšne hrane? Naše hrane, oz. bolje povedano ostankov naše hrane. Človeški prebavni encimi so namreč sposobni razgraditi le del velikih molekul, ki se nahajajo v hrani in le ta del se lahko v črevesu absorbira in porabi za našo presnovo. Nerazgrajene molekule pa služijo kot hrana našim črevesnim bakterijam, saj jo le-te s svojim naborom encimov lahko razgradijo, jo porabljajo za svoje življenje in aktivnosti, pri njihovi presnovi pa nastaja vrsta novih snovi, ki jih v prvotni hrani ni bilo.
Tudi del teh snovi lahko naše telo porabi bodisi kot vir energije, bodisi kot gradnike našega telesa. Kar je še pomembnejše, nekatere od teh snovi imajo posebne lastnosti, da lahko sprožijo in regulirajo nekatera dogajanja v našem telesu, zato jim pravimo bioaktivne snovi. Znanstveniki so izračunali, da črevesna mikrobiota predstavlja največji presnovni organ v našem telesu, obseg bakterijske presnove je celo večji od presnove v jetrih.
O sestavi črevesne mikrobiote
Mikrobioto vsakega posameznika sestavlja več tisoč vrst različnih mikroorganizmov. Sestava mikrobiote se od človeka do človeka tako razlikuje, da so znanstveniki izračunali, da je ujemanje oz. podobnost v sestavi mikrobiote (ali če hočete v naboru bakterijskih genov, ki jih nosimo v sebi) med nami zgolj 20 odstotkov, medtem ko je ujemanje genov v naših celicah več kot 99,9 odstotkov.
Sestava mikrobiote posameznika je odvisna predvsem od zunanjih dejavnikov. V prvi vrsti od izvirov primarne kolonizacije, se pravi poselitve črevesa. Še ne tako dolgo nazaj smo bili prepričani, da je črevo novorojenčkov sterilno in se njegovo poseljevanje začne šele po rojstvu. Danes vemo, da se to začne dogajati že v obdobju razvoja ploda, saj bakterije iz črevesa, ustne votline, nožnice nosečnice s pomočjo posebnih celic imunskega sistema vstopajo v njeno kri in po njej potujejo v posteljico in v plod. Prihajajo tudi v mlečne žleze in ko se otrok rodi, je tudi materino mleko pomemben vir bakterij, ki poselijo otrokovo črevo. Seveda je rojstvo samo, ko otrok potuje skozi porodni kanal, kjer se sreča tako z materino nožnično kot tudi črevesno mikrobioto, pomemben vir mikroorganizmov. Tudi po rojstvu se nadaljuje naseljevanje otrokovega črevesa z mikrobi iz okolja in najbrž ni nepomembno, kakšno to okolje je. Glede na to, da se danes vsaj v razvitem svetu bolj malo otrok rodi v štalci in je potem položenih v jaslice, ampak so deležni bolj ali manj razkuženega in higieniziranega okolja, si lahko predstavljamo, da je nabor bakterij, ki kolonizirajo črevo sodobnih novorojenčkov precej drugačen, kot je bil nekoč.
Katere bakterije bodo imele v črevesu bolj ugodne razmere za življenje in razmnoževanje in bodo torej v celotni združbi postale bolj številčne, je spet odvisno od vrste zunanjih dejavnikov. Predvsem od hrane.
V materinem mleku se nahajajo snovi, ki spodbujajo rast enih in zavirajo rast drugih vrst, zato se mikrobiota dojenih otrok loči od tiste pri otrocih, ki so hranjeni z mlečnimi formulami. Je pa res, da danes nekateri vodilni proizvajalci mlečnih formul nekatere od teh snovi dodajajo tudi vanje in se pri tem razlike med dojenimi in nedojenimi otroci manjšajo. Tudi kasneje v življenju izbor hrane, ki jo uživamo, zelo pomembno vpliva na sestavo mikrobiote. Tako ima mikrobiota ljudi, ki uživajo pretežno ogljikove hidrate z dosti vlakninami, loči od mikrobiote tistih, katerih prehrana je predvsem bogata z beljakovinami in maščobami. Je pa o tem, kako hrana dejansko vpliva na mikrobioto, še veliko neznank.
Na sestavo mikrobiote vplivajo tudi zdravila, največ se ve o vplivu antibiotikov. Le-ti poleg škodljivih bakterij, ki jih želimo uničiti s takim zdravljenjem, pobijejo še ogromno drugih, »nedolžnih« bakterij. Preživijo le tiste, ki so na nek antibiotik neobčutljive, rezistentne. Bolj kot je antibiotik širokospektralen (torej uničuje bakterije na široko), večji je holokavst. Bakterije, ki so odporne na antibiotik, imajo zaradi odsotnosti konkurence naenkrat na voljo ogromno prostora in hrane, zato se začnejo razmnoževati ter kmalu oblikujejo neko novo »postantibiotično« bakterijsko družbo. Le-ta je po sestavi (številu različnih vrst) veliko manj raznolika od prvotne in v njej lahko začno prevladovati vrste, ki niso v idealni simbiozi z našim organizmom. To se na kratek rok pokaže s prebavnimi težavami ob jemanju antibiotikov, na dolgi rok pa z večjo nevarnostjo za pojav cele vrste različnih, ne le črevesnih bolezni.
Poleg tega tudi po tem, ko začno črevo ponovno poseljevati bakterije iz okolja in se sestava začne približevati prvotni, v črevesu večji del bakterij ostane neobčutljiv za določen antibiotik. Zanimivo je, da bakterije, ki posedujejo genetski zapis za odpornost proti antibiotiku in se ta nahaja na t.i plazmidih (del nekromosomske DNK), lahko to podelijo tudi drugim bakterijam in to celo, če le-te pripadajo drugim bakterijskim vrstam. Tako se veča skupek vseh genov za odpornost proti antibiotikom, ki ga imenujemo rezistom, in pojavlja se vedno več mikroorganizmov, ki so odporni na celo vrsto pogosteje uporabljanih antibiotikov.
Poleg zunanjih dejavnikov na sestavo mikrobiote verjetno vpliva tudi sam organizem gostitelja preko intenzivnih stikov in medsebojnih vplivov med bakterijami in različnimi celicami našega organizma (črevesnimi, celicami imunskega, živčnega in endokrinega sistema).
Gledano v celoti, se sestava mikrobiote najbolj intenzivno spreminja v prvih letih življenja, ko se oblikuje. Kasneje so večje spremembe vezane bodisi na korenite spremembe življenjskega sloga (predvsem prehrane), pojava bolezni in jemanja zdravil itd. V starejših letih pa se začno pojavljati spremembe, povezane s staranjem celotnega organizma. Takrat postane bakterijska združba spet manj raznolika in manj presnovno aktivna, v večjem deležu se začno pojavljati vrste, ki verjetno manj ugodno vplivajo na zdravje. Zakaj je temu tako, še ne vemo.