Probiotyki i ich znaczenie cz.1 - Mikroflora przewodu pokarmowego człowieka

Mikroflora przewodu pokarmowego człowieka

Ciało zdrowego, dorosłego człowieka jest środowiskiem życia co najmniej 10 razy więcej komórek bakterii niż naszych własnych, większość z nich zasiedla nasz przewód pokarmowy, głównie jelito. Mikroflora przewodu pokarmowego tworzy złożony ekosystem pozostający w ścisłych interakcjach z organizmem gospodarza i są one niezbędne dla zachowania homeostazy. Relacje gospodarza i drobnoustrojów można określić jako symbiotyczny mutualizm [9]. Ze względu na duże zróżnicowanie czynników fizycznych i chemicznych w poszczególnych odcinkach przewód pokarmowy zasiedlają je mikroorganizmy, które są przystosowane do lokalnie występujących warunków [2].

Układ jakościowy i ilościowy mikroflory jelitowej zdrowego dorosłego człowieka jest dość zrównoważony, w jej składzie dominują mikroorganizmy korzystne dla jego zdrowia. Rozmieszczenie głównych mikroorganizmów zasiedlających przewód pokarmowy przedstawione zostało w tabeli 1. Pod wpływem wielu czynników układ mikroorganizmów w przewodzie pokarmowym może ulegać zmianie, a nawet zniszczeniu. Wśród tych czynników należy wymienić warunki środowiska, stan zdrowia, stres psychiczny czy cechy osobnicze człowieka. Czynnikami prowadzącymi do jej zniszczenia jest leczenie chemioterapeutykami, radioterapia, infekcje bakteryjne lub wirusowe [5]. Na stan i układ mikroflory bardzo duży wpływ wywiera także dieta i jej stan mikrobiologiczny. Ogólny schemat stałego i zmiennego zespołu mikroorganizmów zasiedlających przewód pokarmowy człowieka przedstawiony został na rysunku 1. Stosowanie probiotyków poprawia jakość mikroflory jelitowej, a ponadto chroni przed nadmiernym rozwojem drobnoustrojów chorobotwórczych, toksynotwórczych oraz produkujących substancje kancerogenne [12].

W skład jamy ustnej wchodzą przede wszystkim mikroorganizmy dostające się wraz ze spożywanym pokarmem oraz zasiedlające błony śluzowe. Ich skład i ilość może być bardzo zróżnicowana, mogą to być bakterie zarówno patogenne jak i korzystnie oddziałujące na organizm człowieka. Większa ich część przedostaje się przez przełyk do żołądka, gdzie w większości zostają one zniszczone w wyniku działania niskiej kwasowości żołądka. Jednak niektóre z nich przeżywają w tych warunkach (Lactobacillus, Enterococcus, Staphylococcus) ich liczba w żołądku wynosi od 10² do 10⁴ CFU/ml[2]. Mogą występować tutaj także charakterystyczne dla tego środowiska bakterie patogenne Helicobacter pylori, powodują owrzodzenia błony śluzowej żołądka co może prowadzić do choroby wrzodowej [11].

W kolejnych odcinkach przewodu pokarmowego ilość i skład mikroflory jest podobny do tej występującej w żołądku dopiero w jelicie krętym zwiększa się ich ilość. Występują tutaj dodatkowo Escherichia coli, a liczebność wszystkich mikroorganizmów wynosi 10⁶-10⁷ UFC/ml [2].

Najbogatszy ekosystem występuje w jelicie grubym i liczy on około 10⁹-10¹² CFU/ml. Wśród występujących tutaj mikroorganizmów dominują bakterie bezwzględnie beztlenowe, zarówno Gram+ jak i Gram-. Łączna ich biomasa sięga 1,5-2 kg [6].

Tabela 1. Mikroflora jelitowa człowieka [3]

Odcinek przewodu pokarmowego	Główne rodzaje bakterii
Jama ustna	Streptococcus
Przełyk	Prevotella, Streptococcus, Veilonella
Żołądek	Helicobacter
Jelito cienkie	Enterococcus, Lactobacillus, Bacteroides, Bifidobacterium, Clostridium,bakterie z rodziny Enterobacteriaceae
Jelito grube	Enterococcus, Lactobacillus, Bacteroides, Bifidobacterium, Clostridium,bakterie z rodziny Enterobacteriaceae, Escherichia, Klebsiella, Peptococcus, Peptostreptococcus, Proteus, Staphylococcus, Ruminococcus

Rysunek 1 . Zespół mikroorganizmów jelitowych człowieka [13].

Na rysunku 1 przedstawiono podstawowy (uniwersalny) zespół mikroorganizmów (kolor czerwony) obecny u większości ludzi. Zmienny zespół mikroorganizmów (kolor niebieski), zależny od sposobu żywienia, wieku, stanu zdrowia, warunków środowiska, spożywanych leków.

Skład mikroflory u dorosłego człowieka nie wykazuje istotnych zmian, ulega on natomiast znacznym modyfikacjom z ciągu pierwszych miesięcy życia [8], wykazuje ona indywidualne różnice lecz jest znacznie mniej złożona niż u dorosłego człowieka [1]. Już na samym początku życia rodzaj bakterii zasiedlających przewód pokarmowy noworodka determinowany jest przez sposób jego przyjścia na świat. Dzieci narodzone drogami naturalnymi posiadają mikroflorę przypominającą fizjologiczną florę pochwy matki [9] i są to głównie beztlenowce [3] (Lactobacillus, Prevotella), natomiast dzieci, które przyszły na świat poprzez cesarskie cięcie dominują bakterie charakterystyczne dla powierzchni skóry (Staphylococcus, Corynebacterium) [9], a więc bakterie aerofilne lub względne anaeroby [3]. Udowodniono, iż skład mikrobiomu u noworodków zależy także od spożywanego przez nie pokarmów. Mikroflora jelitowa dzieci karmionych mlekiem matki charakteryzuje się dominacją bakterii z rodzaju Bifidobacterium. Istotne w tym wypadku jest występowanie gatunku Bifidobacterium longum subsp. infantis, gdyż posiada on zdolność wykorzystywania zawartych w mleku matki związków o małej wartości odżywczej dla noworodka. Dzięki temu posiada on wielką przewagę nad innymi grupami bakterii nie posiadającej tej takiej zdolności [10]. Stabilny poziom mikroflory osiągnięty zostaje pod koniec okresu dojrzewania.

Wraz ze starzeniem się organizmu zmienia się również struktura mikroflory, obserwuje się spadek liczebności Bifidobacterium, Bacterioides oraz Lactobacillus, natomiast następuje proporcjonalny wzrost E. coli[7]. Silna presja selekcyjna powoduje, że zarówno mikroflora noworodków, osób dorosłych oraz starszych charakteryzuje się występowaniem dość niewielkiej liczby typów mikroorganizmów [4]. Podstawowe funkcje mikroflory jelitowej to: funkcja metaboliczna, funkcja troficzna, funkcja ochronna [2]. Zostały one przedstawione w tabeli 2.

Tabela 2. Podstawowe funkcje mikroflory jelitowej, opracowanie własne na podstawie [2]

Funkcja	Rola mikroflory w danej funkcji
Metaboliczna	- rozkład i fermentacja niestrawionych resztek pokarmowych, - magazynowanie energii w formie SCFA, - produkcja niektórych witamin z grupy B i witaminy K, - absorpcja jonów.
Troficzna	- kontrola ciągłości nabłonka jelitowego, - zapewnienie homeostazy systemu immunologicznego.
Ochronna	- antagonizm w stosunku do patogenów, poprzez produkcję kwasu mlekowego, SCFA, nadtlenku wodoru czy bakteriocyn, - konkurują z mikroorganizmami chorobotwórczymi.

Przewód pokarmowy człowieka jest bardzo aktywnym i bogatym ekosystemem, w szczególności jelito grube. Właściwy skład i liczebność mikroflory jelitowej jest niezbędny do zachowania dobrego stanu zdrowia. Możliwość modyfikacji ekosystemu jelitowego poprzez odpowiedni rodzaj diety ma coraz większe znaczenie. Spożywanie zbyt wielu tłuszcze i białek w połączeniu ze zbyt małym spożyciem warzyw może niekorzystnie wpływać na zespół mikroorganizmów jelitowych człowieka. Fakt ten łączy się także ze wzrostem zachorowań na tzw. choroby cywilizacyjne, których genezą najczęściej jest nieprawidłowe nawyki żywieniowe. Dlatego tak ważne jest wprowadzanie bakterii mlekowych, których metabolity działają antagonistycznie do mikroflory patogennej, która dodatkowo może przyczyniać się do rozwoju tych chorób [2].

Literatura:

1. Binek M., 2012, Mikrobiom człowieka – zdrowie i choroba, Postępy Mikrobiologii, 51, 1, 27-36. 
2. Gawęcki J., Libudzisz Z., Mikroorganizmy w żywności i żywieniu, Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, Poznań 2010.
3. Górska S., Jarząb A., Gamian A., 2009, Bakterie probiotyczne w przewodzie pokarmowym człowieka jako czynnik stymulujący układ odpornościowy, Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej, 63, 653-667.
4. Hattori M., Taylor T. D., 2009, The Human Intestinal Microbiome: A New Frontier of Human Biology, DNA Research, 16, 1-12. Kleessen B., Bezirtzoglou E., Matto J., 2000, Culture-based knowledge on biodiversity, development and stability of human gastrointestinal microflora, Microbial Ecology in Health and Disease, 12, 2, 53-63.
5. Libudzisz Z., 2004, Mikroflora jelitowa człowieka a probiotyki, Zakażenia, 6, 47-51.
6. Maniecka M., 2014, Probiotyki – „dla życia”, dla zdrowia, http://laboratoria.net/artykul/13077.html - dostępny 20.11.2018r.
7. Marit D., Firmesse O., Levenez F., Guimarăes V. D., Sokol H., Doré J., Corthier G., Furet J. P., 2009, The Firmicutes/Bacteroidetes ratio of the human microbiota changes with age, BMC Microbiology, 9, 123-129.
8. Olszewska J., Jagusztyn-Krynicka E. K., 2012, Human microbiome project – mikroflora jelit oraz jej wpływ na fizjologię i zdrowie człowieka, Postępy Mikrobiologii, 51, 4, 243-256.
9. Radwan P., Skrzydło-Radomańska B., 2013, Rola mikroflory jelitowej w zdrowiu i chorobie, Gastroenterologia Praktyczna, 2, 1-11.
10. Sela D. A., Chapman J., Adeuya A., Kim H. J., Chen F., Whitehead T. R., Lapidus A., Rokhsar D. S., Lebrilla C. B., German J. B., Price N. P., Richardson P. M., Millis D. A., 2008, The genome sequence of Bifidobacterium longum subsp. infantis reveals adaptations for milk utilization within the infant microbiome, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 105, 48, 18964-18969.
11. Stenström B., Mendis A., Marshall B., 2008, Helicobacter pylori – the latest in diagnosis and treatment, Australian Family Physician, 37, 8, 608-612.
12. Wagner A., Banaszkiewicz A., Cukrowska B., Kierkuś J., Orłowska E., Socha P., 2012, Zastosowanie probiotyków w terapii chorób układu pokarmowego, Terapia, 3, 3-11.
13. WEB 3 URL: http://www.zywnoscdlazdrowia.pl/10/pdf/biuletyn09.pdf – dostępny 14.06.2018r.