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 mikroflóra“. Zatímco mikroflóra obvykle popisuje přítomné mikroorganismy, mikrobiom zahrnuje navíc jejich geny, metabolické produkty 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 a aktivitou. Tato individualita je důvodem, proč lidé různě reagují na stravu, faktory prostředí nebo životní styl. Genetická rozmanitost střevního mikrobiomu výrazně 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 souhrn mikroorganismů. Jedná se o jemně vyladěnou biologickou síť, která je v úzké interakci 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 archeami. Tyto mikroorganismy žijí v komplexní rovnováze a jsou přizpůsobeny různým částem trávicího traktu.

Nejpočetnější a funkčně nejdůležitější část 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 zásadně ovlivněno stravou, věkem, faktory prostředí a životním stylem. Přes tyto individuální rozdíly lze určité skupiny bakterií pravidelně prokázat v lidském střevě.

Kromě bakterií patří do střevní flóry 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 jsou v interakci s tam žijícími bakteriemi.

Další součástí střevní flóry 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 zastoupené, hrají regulační roli v rámci mikrobiální rovnováhy.

Střevní flóru doplňují Archaea, samostatná skupina mikroorganismů. Jsou především zapojeny do metabolických procesů a vyskytují se v mnohem menším počtu než bakterie. Přesto představují stabilní součást střevního ekosystému.

Střevní flóra tvoří v celku rozmanitou mikrobiální síť, jejíž složení je sice individuálně odlišné, ale zásadně vždy vyvážené. Toto soužití různých mikroorganismů je charakteristické 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 postupně během života. Tento proces je dynamický a je ovlivněn biologickými, výživovými a environmentálními faktory. Složení střevní flóry je dlouhodobě ovlivněno ranými nastaveními.

Ovlivnění 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. V průběhu času se zvyšuje jak druhová rozmanitost, tak funkční složitost.

Zvlášť významným faktorem je raná výživa. Rozhodnutí mezi kojením nebo krmením z lahve ovlivňuje počáteční mikroorganismy, které se usazují. Přechod z tekuté na pevnou stravu také 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 stává se stále stabilnějším. 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, ale ne neměnný. Faktory jako strava, životní styl, stres, cestování, nemoci nebo léky mohou nadále působit. Krátkodobé změny jsou možné, dlouhodobé vzorce však významně 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 změnami stravovacích návyků, 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 využití 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 mají pro střevo velký význam. 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 pohybu střev. Jeho metabolity a interakce s enterickým nervovým systémem ovlivňují transport střevního obsahu a přispívají tak k pravidelnému průběhu trávení.

Dalším zásadním aspektem je ochrana před nežádoucími mikroorganismy. Střevní mikrobiom obsazuje ekologické niky ve střevě a ztěžuje potenciálně škodlivým patogenům 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. Tím významně přispívá 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 řádné 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 podporuje imunitní systém v rozlišování mezi užitečnými a potenciálně škodlivými podněty. Tím se předchází nadměrné nebo nesprávně nasměrované imunitní reakci.

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

Současně imunitní systém aktivně ovlivňuje střevní mikrobiom. Prostřednictvím obranných mechanismů, jako je produkce hlenu, antimikrobiální látky a imunitní buňky, je řízeno, které mikroorganismy se mohou ve střevě usadit a v jakém množství. Tím se vytváří dynamická rovnováha mezi mikrobiální diverzitou a imunitní kontrolou. Těsná interakce je rozhodující 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 hraje mikrobiom 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 k funkční rovnováze v konečníku. Vztah mezi střevní mikroflórou a zdravím konečníku je vědecky prokázán. Existuje souvislost mezi mikrobiálním prostředím střev, integritou sliznice a místními 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 byla sliznice v konečníku 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, aby dráždivé nebo potenciálně škodlivé látky neomezeně přicházely do kontaktu s tkání konečníku. Je-li tato rovnováha narušena, může být sliznice citlivější na podněty. Je prokázáno, že i lokální imunitní rovnováha v konečníku je nepřímo ovlivňována střevní mikroflórou. Mikrobiom hraje klíčovou roli v 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 ovlivňuje také funkční aspekty střev, jako je například konzistence stolice a doba průchodu. Tyto faktory ovlivňují zatížení konečníku a jeho pohodu, aniž by z toho automaticky vyplývaly chorobné procesy.

Mikrobiom střev a regulace stolice: Význam pro hemeroidy

Svým vlivem na konzistenci stolice a střevní pohyby ovlivňuje střevní mikrobiom mechanické zatížení konečníku. Mikrobiom hraje významnou roli v regulaci stolice a je tak nepřímo důležitý i pro zatížení konečníku. Uspořádaná tvorba stolice a pravidelná stolice jsou rozhodující faktory pro pohodlí v oblasti análního a konečníkového úseku, zejména v souvislosti s hemoroidy.

Mikrobiom hraje rozhodující roli v regulaci konzistence stolice tím, že se podílí na využívání 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.

Porušená střevní mikroflóra může ovlivnit regulaci stolice. Častými následky jsou zácpa nebo nepravidelná stolice. Zejména tvrdá stolice a silné tlačení při návštěvě toalety mohou zvýšit mechanický tlak v konečníku a na tamní cévní polštářky. Toto zatížení je považováno za významný podporující faktor vzniku a zhoršení hemoroidů. Prodloužená doba pobytu stolice ve střevě může být rovněž problematická. Delší setrvání střevního obsahu v tlustém střevě vede ke zvýšenému odvodu vody, což dále tvrdost stolice zvyšuje. Střevní mikrobiom ovlivňuje aktivitu střev a přispívá tak k časové regulaci vyprazdňování střev.

Objektivní zařazení je v tomto kontextu rozhodující. Střevní mikrobiom sice není přímou příčinou hemoroidů, může však svým vlivem na kvalitu stolice a stolní návyky zvýšit nebo snížit zatížení konečníku. Stabilní střevní mikroflóra tak může podporovat funkční podmínky, které mohou konečník ulevit.

Faktory, které negativně ovlivňují mikrobiom

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

Střevní mikrobiom je citlivý, adaptabilní systém, který reaguje na vnější i vnitřní faktory. Některé faktory mohou trvale narušit mikrobiální rovnováhu a vést ke snížené rozmanitosti nebo funkčním omezením střevní mikroflóry.

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

Také léky, zejména antibiotika, mohou mít významný vliv 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 významné infekce gastrointestinálního traktu. Akutní průjmová onemocnění nebo zánětlivé procesy mohou výrazně změnit střevní mikroflóru. I po odeznění příznaků může trvat určitou dobu, než se mikrobiální rovnováha opět stabilizuje. Je prokázáno, že i životní styl ovlivňuje mikrobiom. Mezi faktory, které mohou ovlivnit rozmanitost střevní mikroflóry, patří nedostatek pohybu, nepravidelné stravovací návyky, nedostatek spánku a nadměrná konzumace alkoholu. S přibývajícím věkem se přidávají také věkem podmíněné změny, které mikrobiom ovlivňují.

Proč je zdravá střevní mikroflóra základem celostní zdraví

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

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 hraje při tom klíčovou roli.

Vyvážená střevní mikroflóra je nezbytná pro stabilní funkci trávení 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 cílenou regulaci 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 také funkční procesy, jako je regulace stolice a pohyb střev. Tyto procesy 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 lidský imunitní stav. Buňka, 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 ve 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 měnící 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 slizniční rezistence vůči empirickým probiotikům je spojena s unikátními vlastnostmi hostitele a mikrobiomu. Buňka, 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