Střevní mikrobiom

Co se rozumí pod pojmem střevní mikrobiom?

Střevní mikrobiom označuje souhrn všech mikroorganismů žijících ve střevě a jejich genetický materiál.

Patří sem především bakterie, ale také viry, houby a tzv. archea. Tyto mikroorganismy žijí v komplexní rovnováze s lidským tělem a společně tvoří vysoce specializovaný biologický systém.

Pojem „střevní mikrobiom“ zahrnuje více než klasický termín „střevní flora“. Zatímco střevní flora obvykle popisuje přítomné mikroorganismy, mikrobiom zahrnuje navíc jejich geny, metabolity a biologické funkce. Z lékařského hlediska je střevní mikrobiom dnes považován za funkční orgán, který úzce spolupracuje s lidským organismem.

Každý člověk má jedinečný střevní mikrobiom, který se liší složením i aktivitou. Tato individualita je důvodem, proč lidé různě reagují na výživu, environmentální faktory nebo životní styl. Genetická rozmanitost střevního mikrobiomu daleko převyšuje lidský genom, což zdůrazňuje jeho klíčový význam pro fyziologické procesy.

Střevní mikrobiom je složitý, dynamický ekosystém v trávicím traktu, který je mnohem víc než jen shluk mikroorganismů. Jedná se o jemně vyladěnou biologickou síť, která úzce spolupracuje s lidským tělem a hraje zásadní roli pro zdraví střev.

Složení střevní mikroflóry: bakterie, houby a další mikroorganismy

Střevní mikroflóra se skládá z různých skupin mikroorganismů, které společně vytvářejí složitou ekologickou rovnováhu ve střevě.

Největší podíl tvoří bakterie, doplněné viry, houbami a archaea. Tyto mikroorganismy žijí v komplexní rovnováze a jsou přizpůsobeny různým částem trávicího traktu.

Nejpočetnější a funkčně nejdůležitější podíl tvoří střevní bakterie. V lidském střevě se vyskytuje několik set různých druhů bakterií, které se zejména v tlustém střevě usazují ve vysoké hustotě. Jejich složení je individuálně odlišné a je výrazně ovlivněno stravou, věkem, faktory prostředí a životním stylem. Přes tyto individuální rozdíly lze určité skupiny bakterií pravidelně prokázat v lidském střevě.

Kromě bakterií patří ke střevní mikroflóře také houby. Ty tvoří sice jen velmi malý podíl z celkových mikroorganismů, ale jsou pevnou součástí mikrobiálního ekosystému. Kvasinky jako druhy Candida se přirozeně vyskytují ve střevech v malém množství a vzájemně působí s tam žijícími bakteriemi.

Další součástí střevní mikroflóry jsou viry, zejména tzv. bakteriofágy. Tyto viry cíleně infikují bakterie a tím nepřímo ovlivňují složení a stabilitu bakteriální komunity. I když jsou viry početně méně zastoupeny, hrají regulační roli v rámci mikrobiální rovnováhy.

Střevní mikroflóru doplňují archaea, samostatná skupina mikroorganismů. Jsou především zapojena do metabolických procesů a vyskytují se v podstatně menším počtu než bakterie. Přesto představují stabilní součást střevního ekosystému.

Střevní mikroflóra tvoří jako celek rozmanitou mikrobiální síť, jejíž složení je sice individuálně odlišné, ale zásadně vždy vyvážené. Tato spolupráce různých mikroorganismů je charakteristická pro zdravé střevo a tvoří základ pro další funkce mikrobiomu. Tyto funkce jsou podrobněji vysvětleny v následujících částech.

Jak se během života vytváří střevní mikrobiom?

Střevní mikrobiom se vyvíjí postupně od narození a je po celý život ovlivňován vnitřními a vnějšími faktory.

Střevní mikrobiom se nevyvíjí kompletně od narození, ale jeho vývoj probíhá postupně během života. Tento proces je dynamický a ovlivňují ho biologické, výživové a environmentální faktory. Složení střevní mikroflóry je dlouhodobě ovlivněno ranými rozhodnutími.

Formování probíhá v rané fázi života.

První osídlení střev začíná při narození a je regulováno bakteriemi ve střevě samotném. Rozhodující roli hrají způsob porodu a rané kontakty s prostředím. V prvních měsících života je střevní mikrobiom stále relativně jednoduchý a málo stabilní. Postupem času se zvyšuje jak druhová rozmanitost, tak funkční složitost.

Zvláště významným faktorem je raná výživa. Volba mezi kojením a umělou výživou ovlivňuje počáteční mikroorganismy, které se usazují. Přechod z tekuté na pevnou stravu rovněž vede k výrazným změnám v mikrobiomu a podporuje jeho diverzifikaci.

Vývoj v dětství a dospívání – téma, které v odborné diskusi v současnosti vzbuzuje velkou pozornost.

Během dětství se střevní mikrobiom vyvíjí a postupně stabilizuje. V této fázi je však citlivý na vnější vlivy. Infekce, léky – zejména antibiotika – a stravovací návyky mohou trvale změnit složení střevní mikroflóry. Ke konci dospívání se mikrobiom svou strukturou stále více podobá mikrobiomu dospělého člověka.

V dospělosti je patrná stabilizace.

V dospělosti je střevní mikrobiom považován za relativně stabilní, avšak nikoli neměnný. Faktory jako výživa, životní styl, stres, cestování, nemoci nebo léky mohou nadále působit. Krátkodobé změny jsou možné, dlouhodobé vzorce však výrazně ovlivňují opakující se návyky, zejména složení denní stravy.

Ve vyšším věku mohou nastat změny.

S přibývajícím věkem se bakterie ve střevě mohou opět měnit. Mikrobiální rozmanitost u mnoha lidí klesá. To souvisí mimo jiné se změněnými stravovacími návyky, užíváním léků nebo věkem podmíněnými fyziologickými změnami. I v této životní fázi je však mikrobiom ovlivnitelný.

Hlavní úkoly mikrobiomu v trávicím traktu

Ve trávicím traktu plní střevní mikrobiom zásadní funkce při využívání potravy, pohybu střev a ochranných mechanismech.

Střevní mikrobiom hraje v trávicím traktu klíčovou roli a plní řadu úkolů, které přesahují samotné zpracování potravy. Působí jako funkční součást trávicího systému a významně přispívá k udržení stabilního vnitřního prostředí ve střevě.

Mezi hlavní úkoly mikrobiomu patří podpora trávení. Některé složky potravy, zejména vláknina a jiné složité sacharidy, nemohou být lidským tělem zcela rozloženy. Střevní mikroorganismy tuto úlohu přebírají a umožňují tak efektivnější využití rostlinných složek potravy.

V rámci těchto mikrobiálních trávicích procesů vznikají metabolity, které jsou pro střevo velmi důležité. Patří mezi ně například krátkodobé mastné kyseliny, které slouží jako zdroj energie pro střevní sliznici a přispívají ke stabilitě střevního prostředí. Tato metabolická aktivita představuje klíčové spojení mezi výživou a funkcí střev.

Dále se mikrobiom podílí na regulaci střevní motility. Jeho metabolity a interakce s enterickým nervovým systémem ovlivňují transport střevního obsahu a přispívají tak k řízenému průběhu trávení.

Dalším podstatným aspektem je ochrana před nežádoucími mikroorganismy. Střevní mikrobiom obsazuje ekologické niky ve střevě a ztěžuje potenciálně škodlivým zárodkům usazení nebo množení. Takzvaná kolonizační ochrana představuje základní mechanismus udržení stability střev. Kromě toho mikrobiom podporuje funkci střevní sliznice. Přispívá ke stabilitě slizniční vrstvy, která chrání střevní stěnu, a ovlivňuje zásobování buněk sliznice. Tímto je významně přispíváno k bariérové funkci střev. Shrnutě plní střevní mikrobiom v trávicím traktu zásadní úkoly. Patří sem využití potravy, regulace trávicích procesů, ochrana před vnějšími vlivy a podpora střevní sliznice. Tyto funkce tvoří základ pro uspořádané trávení a stabilní střevní funkci.

Střevní mikroflóra a imunitní systém: úzká vzájemná souvislost

Existuje úzký, vzájemný vztah mezi střevním mikrobiomem a imunitním systémem. Významná část imunitních buněk lidského těla je lokalizována ve střevě, což z něj činí nejen trávicí orgán, ale také centrální imunologický orgán. Střevní mikrobiom hraje rozhodující roli ve vývoji, řízení a rovnováze imunitních odpovědí.

Vývoj imunitního systému je již v rané fázi života významně ovlivňován střevním mikrobiomem. Kontinuální, regulovaná konfrontace těla s neškodnými mikroorganismy pomáhá imunitnímu systému rozlišovat mezi užitečnými a potenciálně škodlivými podněty. Tím se předchází nadměrným nebo nesprávným imunitním reakcím.

V dalším průběhu reguluje mikrobiom aktivitu střevně asociovaného imunitního systému. Aktivita nebo inhibice imunitních buněk je ovlivňována mikroorganismy a jejich metabolickými produkty. Vyvážený mikrobiom spíše podporuje regulační a tolerantní imunitní reakce. Nerovnováhy mohou narušit imunitní rovnováhu.

Současně imunitní systém aktivně působí zpětně na střevní mikrobiom. Prostřednictvím obranných mechanismů, jako je produkce hlenu, antimikrobiální látky a imunitní buňky, je řízeno, které mikroorganismy se ve střevě usadí a v jakém množství. Tím se vytváří dynamická rovnováha mezi mikrobiální diverzitou a imunologickou kontrolou. Těsná interakce je zásadní pro stabilitu střevní bariéry. Dobře regulovaná spolupráce mikrobiomu a imunitního systému je nezbytná k ochraně střevní sliznice a k udržení nežádoucích látek nebo patogenů mimo povrch těla.

Vliv mikrobiomu na zánětlivé procesy ve střevech

Střevní mikrobiom významně ovlivňuje zánětlivé procesy ve střevě, protože má přímý kontakt se střevní sliznicí a místním imunitním systémem. Jeho složení a aktivita jsou klíčové pro to, zda jsou zánětlivé reakce potlačovány, nebo podporovány.

Vyvážený mikrobiom přispívá k regulaci zánětlivých procesů tím, že udržuje stabilní mikrobiální prostředí. Určité mikroorganismy a jejich metabolické produkty podporují integritu střevní sliznice a vytvářejí prostředí s protizánětlivým účinkem. Mikrobiom hraje rozhodující roli tím, že pomáhá předcházet přehnaným imunitním reakcím ve střevě.

Pokud však dojde k posunu mikrobiální rovnováhy, mohou se zesílit mechanismy podporující zánět. Snížená rozmanitost nebo převaha jednotlivých mikroorganismů může narušit ochrannou funkci střevní sliznice. To může vést k posílení imunitního systému a možná i k zánětlivým procesům ve střevě.

Mikrobiom ovlivňuje záněty také prostřednictvím své metabolické aktivity. Je vědecky prokázáno, že mikroorganismy produkují látky, které přímo působí na imunitní buňky. Díky tomu je možné, že tyto buď zesilují, nebo oslabují účinek zánětlivých signálů. Rovnováha těchto signálů je rozhodující pro to, zda zánětlivé reakce probíhají kontrolovaně, nebo se stanou chronickými.

Kromě toho mikrobiom hraje roli při rozlišení mezi neškodnými a potenciálně škodlivými podněty. Stabilní mikrobiální společenství podporuje imunitní systém v adekvátní reakci, aniž by vyvolávalo zbytečné záněty. Poruchy této rovnováhy mohou vést k přetrvávajícím dráždivým stavům ve střevě.

Vztah mezi střevní mikroflórou a zdravím konečníku

Vyvážená střevní mikroflóra přispívá ke stabilitě sliznice a funkční rovnováze v konečníku. Vědecky je prokázána souvislost mezi střevní mikroflórou a zdravím konečníku. Existuje vztah mezi mikrobiálním prostředím střev, integritou sliznice a lokálními obrannými mechanismy v konečníku. Ačkoli konečník anatomicky představuje pouze krátký úsek střev, je zvláště citlivý na změny v střevním ekosystému. Střevní mikroflóra má významný vliv na kvalitu střevního prostředí, které působí až do konečníku. Vyvážené mikrobiální složení podporuje stabilitu střevní sliznice a přispívá k tomu, aby sliznice v konečníku byla dobře chráněná a odolná. To je zvláště důležité, protože konečník je pravidelně vystaven mechanickým podnětům.

Dále existuje souvislost mezi střevní mikroflórou a bariérovou funkcí sliznice. Stabilní mikrobiální společenství pomáhá udržovat přirozenou ochrannou vrstvu střev a zabraňuje tomu, aby dráždivé nebo potenciálně škodlivé látky neomezeně přicházely do kontaktu s tkání konečníku. Pokud je tato rovnováha narušena, může sliznice citlivěji reagovat na podněty. Je prokázáno, že i lokální imunitní rovnováha v konečníku je nepřímo ovlivněna střevní mikroflórou. Mikrobiom hraje rozhodující roli při regulaci imunitních reakcí, aby se zabránilo nadměrnému zesílení. Stabilní souhra mezi mikroorganismy a imunitním systémem tak vytváří prostředí s nízkou dráždivostí v citlivé oblasti konečníku.

Střevní mikroflóra dále ovlivňuje funkční aspekty střev, jako je například konzistence stolice a doba průchodu střevem. Tyto faktory ovlivňují zatížení konečníku a jeho pohodlí, aniž by z toho automaticky vyplývaly chorobné procesy.

Mikrobiom střev a regulace stolice: Význam pro hemeroidy

Díky svému vlivu na konzistenci stolice a pohyb střev ovlivňuje střevní mikrobiom mechanické zatížení konečníku. Střevní mikrobiom hraje významnou roli při regulaci stolice a je tak nepřímo důležitý i pro zatížení konečníku. Pravidelná tvorba stolice a pravidelný odchod stolice jsou rozhodující faktory pro pohodlí v oblasti análního otvoru a konečníku, zejména v souvislosti s hemoroidy.

Mikrobiom hraje rozhodující roli při regulaci konzistence stolice tím, že se podílí na využití nestravitelných složek potravy. Vlastnosti stolice jsou zásadně ovlivněny mikrobiálními metabolickými procesy ve střevě, které vedou k vázání nebo uvolňování vody. To má zásadní vliv na konzistenci stolice, která je podle množství vázané vody spíše měkká, tvarovaná nebo tvrdá. Vyvážené mikrobiální složení obvykle podporuje dobře kluzkou, pravidelně vylučovanou stolici.

Narušená střevní flóra může ovlivnit regulaci stolice. Častými následky jsou zácpa nebo nepravidelná stolice. Zejména tvrdá stolice a silné tlačení na toaletě mohou zvýšit mechanický tlak v konečníku a na tamní cévní polštářky. Toto zatížení je považováno za hlavní přispívající faktor vzniku a zhoršení hemoroidů. Problémem může být i prodloužená doba pobytu stolice ve střevě. Delší setrvání střevního obsahu v tlustém střevě vede ke zvýšenému odvodu vody, což dále ztvrdí stolici. Střevní mikrobiom ovlivňuje aktivitu střev a tím přispívá k časovému řízení vyprazdňování.

Objektivní zařazení je v tomto kontextu rozhodující. Ačkoliv střevní mikrobiom není přímou příčinou hemoroidů, může svým vlivem na kvalitu stolice a stolici samotnou zvýšit nebo snížit zatížení konečníku. Stabilní střevní flóra tak může podporovat funkční podmínky, které mohou konečník odlehčit.

Faktory, které negativně ovlivňují mikrobiom

Různé životní styly, stravovací a životní podmínky mohou narušit citlivou rovnováhu střevního mikrobiomu.

Střevní mikrobiom je citlivý, přizpůsobivý systém, který reaguje na vnější i vnitřní faktory. Některé faktory mohou trvale narušit mikrobiální rovnováhu a vést ke snížené rozmanitosti nebo funkčnímu omezení střevní flóry.

Stravovací způsob představuje klíčový faktor vlivu. Nízký příjem vlákniny, silně zpracovaná strava s vysokým obsahem cukru a nasycených tuků může snížit rozmanitost střevní mikroflóry. Pokud mikrobiomu chybí vhodné potravní zdroje, ztrácejí některé mikroorganismy své životní podmínky. To vede k posunu rovnováhy střevní mikroflóry.

Také léky, zejména antibiotika, mohou mít významný dopad na mikrobiom. Existuje možnost, že nerozlišují mezi škodlivými a prospěšnými mikroorganismy. Tím mohou dočasně nebo trvale snížit velkou část střevní mikroflóry. I jiné léky, například některé inhibitory žaludeční kyseliny, mohou měnit složení střevní mikroflóry.

Dalším relevantním faktorem je chronický stres. Stres ovlivňuje pohyb střev, prokrvení sliznice a imunitní aktivitu, protože dochází k úzkému propojení mezi střevem a nervovým systémem. Tyto změny mohou destabilizovat mikrobiální rovnováhu a nepříznivě ovlivnit složení mikrobiomu.

Dále jsou relevantní infekce gastrointestinálního traktu. Akutní průjmová onemocnění nebo zánětlivé procesy mohou významně změnit střevní mikroflóru. I po odeznění příznaků může trvat určitou dobu, než se mikrobiální rovnováha opět stabilizuje. Je prokázáno, že i životní styl má vliv na mikrobiom. Mezi faktory, které mohou ovlivnit rozmanitost střevní mikroflóry, patří nedostatek pohybu, nepravidelné stravovací návyky, nedostatek spánku a nadměrná konzumace alkoholu. S přibývajícím věkem navíc přicházejí věkem podmíněné změny, které mikrobiom ovlivňují.

Proč je zdravá střevní mikroflóra základem celostního zdraví

Stabilní střevní mikroflóra podporuje základní tělesné funkce a tvoří tak důležitý základ pro celkové blaho.

Zdravá střevní mikroflóra tvoří základ celostního zdraví. Podílí se na klíčových tělesných funkcích a propojuje řadu procesů v organismu. Střevo neslouží pouze k trávení, ale je úzce spojeno s metabolismem, imunitním systémem a nervovým systémem. Střevní mikroflóra zde hraje klíčovou roli.

Vyvážená střevní mikroflóra je nezbytná pro stabilní trávící funkci a přispívá k efektivnímu využití živin. Současně pomáhá udržovat vnitřní prostředí střev v rovnováze. Pozitivní účinek této stability se projevuje v celém trávicím traktu, včetně citlivých částí střev, jako je konečník.

Kromě toho existuje úzká souvislost mezi střevní mikroflórou a imunitním systémem. Významná část imunitní aktivity probíhá ve střevě a stabilní mikrobiální složení podporuje cílené řízení imunitních reakcí. Tím se snižuje riziko přehnaných nebo nesprávně vedených obranných reakcí, což je důležité pro celkovou tělesnou rovnováhu. Pro regulaci zánětlivých procesů je zdravá střevní mikroflóra klíčová. Stabilní mikrobiální rovnováha podporuje protizánětlivé mechanismy ve střevě a přispívá tak k prostředí s nízkým dráždivým potenciálem. To je důležitý faktor pro dlouhodobou pohodu. Střevní mikroflóra ovlivňuje nejen funkční procesy, jako je regulace stolice a střevní pohyblivost. Tyto mohou mít zpětný vliv na celý organismus. Uspořádaný trávicí proces má pozitivní dopad na tělo a podporuje subjektivní pocit pohody.

Shrnuto, zdravá střevní mikroflóra je tedy zásadním faktorem pro zdraví celého organismu. Tvoří centrální rozhraní mezi trávením, imunitní funkcí a vnitřní rovnováhou a představuje tak podstatný základ pro celostní zdraví.

Prameny

Wastyk, H. C., Fragiadakis, G. K., Perelman, D., Dahan, D., Merrill, B. D., Yu, F. B., Topf, M., Gonzalez, C. G., Van Treuren, W., Han, S., Robinson, J. L., Elias, J. E., Sonnenburg, E. D., Gardner, C. D., & Sonnenburg, J. L. (2021). Dieta zaměřená na střevní mikrobiotu moduluje imunitní stav člověka. Cell, 184(16), 4137–4153.e14. https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.06.019

Hooper, L. V., Littman, D. R., & Macpherson, A. J. (2012). Interakce mezi mikrobiotou a imunitním systémem. Science (New York, N.Y.), 336(6086), 1268–1273. https://doi.org/10.1126/science.1223490

de Vos, W. M., Tilg, H., Van Hul, M., & Cani, P. D. (2022). Střevní mikrobiom a zdraví: mechanistické poznatky. Dobré, 71(5), 1020–1032. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2021-326789

David, L. A., Maurice, C. F., Carmody, R. N., Gootenberg, D. B., Button, J. E., Wolfe, B. E., Ling, A. V., Devlin, A. S., Varma, Y., Fischbach, M. A., Biddinger, S. B., Dutton, R. J., & Turnbaugh, P. J. (2014). Strava rychle a opakovaně mění lidský střevní mikrobiom. Nature, 505(7484), 559–563. https://doi.org/10.1038/nature12820

Sonnenburg, E. D., Smits, S. A., Tikhonov, M., Higginbottom, S. K., Wingreen, N. S., & Sonnenburg, J. L. (2016). Dietou indukované vymírání v střevní mikrobiotě se kumuluje přes generace. Nature, 529(7585), 212–215. https://doi.org/10.1038/nature16504

Cryan, J. F., & Dinan, T. G. (2012). Mikroorganismy ovlivňující mysl: dopad střevní mikrobioty na mozek a chování. Nature reviews. Neuroscience, 13(10), 701–712. https://doi.org/10.1038/nrn3346

Foster, J. A., Rinaman, L., & Cryan, J. F. (2017). Stres a osa mozek-střevo: regulace mikrobiomem. Neurobiologie stresu, 7, 124–136. https://doi.org/10.1016/j.ynstr.2017.03.001

Palm, N. W., de Zoete, M. R., & Flavell, R. A. (2015). Interakce imunitního systému a mikrobioty ve zdraví a nemoci. Klinická imunologie (Orlando, Fla.), 159(2), 122–127. https://doi.org/10.1016/j.clim.2015.05.014

Zmora, N., Zilberman-Schapira, G., Suez, J., Mor, U., Dori-Bachash, M., Bashiardes, S., Kotler, E., Zur, M., Regev-Lehavi, D., Brik, R. B., Federici, S., Cohen, Y., Linevsky, R., Rothschild, D., Moor, A. E., Ben-Moshe, S., Harmelin, A., Itzkovitz, S., Maharshak, N., Shibolet, O., … Elinav, E. (2018). Personalizovaná střevní mukózní rezistence vůči empirickým probiotikům je spojena s unikátními vlastnostmi hostitele a mikrobiomu. Cell, 174(6), 1388–1405.e21. https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.08.041

Sharkey, K. A., & Wiley, J. W. (2016). Role endokanabinoidního systému v ose mozek-střevo. Gastroenterologie, 151(2), 252–266. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2016.04.015

Minichino, A., Jackson, M. A., Francesconi, M., Steves, C. J., Menni, C., Burnet, P. W. J., & Lennox, B. R. (2021). Endokanabinoidní systém zprostředkovává souvislost mezi střevní mikrobiální diverzitou a anhedonií/amotivací v kohortě obecné populace. Molekulární psychiatrie, 26(11), 6269–6276. https://doi.org/10.1038/s41380-021-01147-5

Srivastava, R. K., Lutz, B., & Ruiz de Azua, I. (2022). Mikrobiom a střevní endokanabinoidní systém v regulaci stresových reakcí a metabolismu. Frontiers in cellular neuroscience, 16, 867267. https://doi.org/10.3389/fncel.2022.867267