Alfa-synukleín a jeho význam v diagnostike

Synukleínopatie sú ochorenia súborne charakterizované neuropatologickými procesmi asociovanými s proteínovými inklúziami tvorenými majoritne proteínom α-synukleínom.

Edukácia detí a ich rodičov zameraná na

Každý druhý dospelý a každé piate dieťa má nadhmotnosť alebo obezitu. Autorky uvádzajú, že podľa údajov odborníkov je s obezitou spojených viac ako 236 ďalších chronických ochorení.

Úloha črevného mikrobiómu v regulácii

Črevný mikrobióm, ktorý obsahuje gény všetkých mikroorganizmov nášho tráviaceho traktu, zohráva mimoriadne významnú úlohu v regulácii mnohých fyziologických funkcií organizmu človeka.

Úloha črevného mikrobiómu v regulácii činnosti centrálnej nervovej sústavy a možnosti jeho modulácie v podpornej terapii kognitívnych a duševných porúch « Späť

Úloha črevného mikrobiómu v regulácii činnosti centrálnej nervovej sústavy a možnosti jeho modulácie v podpornej terapii kognitívnych a duševných porúch

Črevný mikrobióm, ktorý obsahuje gény všetkých mikroorganizmov nášho tráviaceho traktu, zohráva mimoriadne významnú úlohu v regulácii mnohých fyziologických funkcií organizmu človeka.  

MVDr. Alojz Bomba, DrSc.; ARCOBIOME – Advanced Research Centre of Microbiome; Perbiotix, s. r. o. 28.02.2022

Súhrn: Črevný mikrobióm, ktorý obsahuje gény všetkých mikroorganizmov nášho tráviaceho traktu, zohráva mimoriadne významnú úlohu v regulácii mnohých fyziologických funkcií organizmu človeka, predovšetkým imunity, metabolizmu, ale aj centrálnej nervovej sústavy. Črevný mikrobióm je prepojený s mozgom viacerými mechanizmami: prostredníctvom nervu vagu, osi hypotalamus – hypofýza – nadobličky, imunitného systému, neurohormónov. Dôležitú úlohu zohrávajú aj neurotransmitery, na produkcii ktorých sa podieľajú aj črevné baktérie. Signalizácia po osi mikrobióm – črevo – mozog je obojsmerná. Črevná dysbióza, pri ktorej dochádza k narušeniu diverzity, zloženia a funkčnosti črevného mikrobiómu, je spojená s mnohými chronickými chorobami, vrátane neurokognitívnych a duševných porúch i neurodegeneratívnych chorôb. Črevná dysbióza vedie k indukcii systémového zápalu a neurozápalu a k depozícii amyloidu β. Systémový zápal môže prejsť do chronickej formy a viesť k zmenám v osi hypotalamus – hypofýza – nadobličky, a je spojený s rôznymi duševnými poruchami. Narušený mikrobióm môže ovplyvniť tiež produkciu neurotransmiterov a metabolizmus tryptofánu, čo ovplyvňuje duševné zdravie hostiteľa. Mikrobiálne terapeutiká, vrátane probiotík, prebiotík, synbiotík a transplantácie fekálnej mikrobioty, predstavujú nový psychoterapeutický prístup, ktorý ponúka nové možnosti pri poruchách duševného zdravia, ako je demencia a depresia. Výskum črevného mikrobiómu môže v blízkej budúcnosti priniesť poznatky, ktoré výrazne zefektívnia prevenciu a podpornú terapiu mnohých chronických chorôb človeka, využitím personalizovanej a cielenej modulácie črevného mikrobiómu, realizovanej na základe analýzy jeho zloženia a funkčnosti i klinických údajov, prostredníctvom aplikácie prospešných mikroorganizmov, ich konzorcií a nimi produkovaných metabolitov.
Kľúčové slová: neurokognitívne a duševné poruchy, črevný mikrobióm, personalizovaná a cielená modulácia, probiotiká a prebiotiká 

Abstract: Gut microbiome, which consists of the genes of all microorganisms in our gastrointestinal tract, plays an extremely important role in regulation many physiological functions of the human body, especially immunity, metabolism, but also the central nervous system. The gut microbiome is connected to the brain by several mechanisms: through the vagus nerve, the hypothalamic-pituitary-adrenal axis, the immune system and neurohormone. Neurotransmitters also play an important role, and gut microbiota are also involved in their production. Signaling along the microbiome-gut-brain axis is bidirectional. Gut dysbiosis, which disrupts the diversity, composition and function of the gut microbiome, is associated with many chronic diseases, including neurocognitive and mental disorders as well as neurodegenerative diseases. Gut dysbiosis leads to induction of systemic inflammation and neuroinflammation and deposition of amyloid β. Systemic inflammation can lead to changes in the hypothalamic-pituitary-adrenal axis and is associated with various mental disorders. The disrupted microbiome can also affect neurotransmitter production and tryptophan metabolism, which affects the mental health of the host. Microbial therapeutics, including probiotics, prebiotics, synbiotics, and fecal microbiota transplant, represent a new psychotherapeutic approach that offers new opportunities for mental health disorders such as dementia and depression. In near future, gut microbiome research can  bring knowledge that will significantly streamline the prevention and supportive therapy of many chronic human diseases, using personalized and targeted modulation of gut microbiome, based on analysis of its composition and function and clinical data, through the application of beneficial microorganisms, their consortia and metabolites produced by them.
Key words: Neurocognitive and mental disorders, gut microbiome, personalized and targeted modulation, probiotics and prebiotics

Úvod
Črevná mikrobiota predstavuje spoločenstvo mikroorganizmov, ktoré tvoria črevné baktérie, bakteriofágy, kvasinky, plesne a huby. Najväčšiu populáciu mikrobiálneho črevného ekosystému prestavujú črevné baktérie. O mimoriadnom význame úlohy črevného mikrobiómu v zdraví a chorobe svedčí aj skutočnosť, že počet buniek črevnej mikrobioty je približne rovnaký, ako je počet buniek celého ľudského organizmu. Počet druhov baktérií v tráviacom trakte sa pohybuje od jedného tisíca až do dvoch tisícov. Súhrn génov všetkých mikroorganizmov nášho tráviaceho traktu označujeme pojmom črevný mikrobióm, pričom počet ich génov je približne stonásobne vyšší v porovnaní s počtom všetkých génov človeka. Výskum črevného mikrobiómu prináša mnohé poznatky o mechanizmoch, prostredníctvom ktorých črevné baktérie regulujú rôzne fyziologické funkcie organizmu človeka, vrátane metabolizmu a činnosti imunitnému systému, ale aj centrálnej nervovej sústavy.

Črevné baktérie produkujú rôzne látky, ktoré pomáhajú udržiavať rovnováhu vnútorného prostredia nášho organizmu a plnia dve základné funkcie. Predstavujú zdroj energie pre rôzne tkanivá nášho organizmu, alebo ako signálne molekuly slúžia na reguláciu fyziologických funkcií organizmu.
Črevný mikrobióm je zapojený aj do regulácie činnosti nervovej sústavy prostredníctvom osi mikrobióm – črevo – mozog. Črevný mikrobióm je prepojený s mozgom viacerými mechanizmami: prostredníctvom nervu vagu, osi hypotalamus – hypofýza – nadobličky, prostredníctvom imunitného systému, cestou produkcie neurohormónov a dôležitú úlohu zohrávajú aj neurotransmitery. Na ich produkcii sa podieľajú aj črevné baktérie, ktoré produkujú napr. serotonín, dopamín či kyselinu gama-aminomaslovú. Signalizácia po osi mikrobióm – črevo – mozog je obojsmerná. Črevný mikrobióm ovplyvňuje činnosť mozgu a mozog ovplyvňuje funkčnosť črevnej bariéry a črevnej mikrobioty.

Črevná dysbióza pri neurokognitívnych a duševných poruchách
Črevná dysbióza, pri ktorej dochádza k narušeniu diverzity, zloženia a funkčnosti črevného mikrobiómu, je spojená s mnohými chronickými chorobami, vrátane neurodegeneratívnych, neurokognitívnych a duševných porúch. Črevná dysbióza vedie k narušeniu črevnej bariéry, metabolickej endotoxémii a indukcii systémového zápalu a neurozápalu, ktorý môže prispieť k depozícii amyloidu β, čo vedie k Alzheimerovej chorobe. Systémový zápal môže prejsť do chronickej formy a viesť k zmenám v signalizácii prostredníctvom osi hypotalamus – hypofýza – nadobličky a je spojený s rôznymi duševnými poruchami. Črevná dysbióza môže ovplyvniť aj produkciu neurotransmiterov a metabolizmus tryptofánu, čo negatívne ovplyvňuje duševné zdravie človeka.
Podobne ako pri črevnej dysbióze spojenej s rôznymi chronickými chorobami, aj pri neurokognitívnych a duševných poruchách dochádza k narušeniu diverzity, zloženia a funkčnosti črevného mikrobiómu. Pri poruchách autistického spektra (ASD), ktoré sú charakterizované sociálnymi a komunikačnými deficitmi a poruchami správania bolo zistené významné zvýšenie pomeru kmeňov črevných baktérií Firmicutes : Bacteroidetes, v dôsledku zníženia relatívneho zastúpenia baktérií rodu Bacteroidetes.

Na úrovni rodu sa u autistov pozoroval pokles relatívneho zastúpenia baktérií rodov AlistipesBilophilaDialisterParabacteroides Veillonella, zatiaľ čo baktérie rodov CollinsellaCorynebacteriumDorea a Lactobacillus boli významne zvýšené. Nárast baktérií Clostridiales u jedincov s autizmom spojený so zápchou, môže byť dôležitý z hľadiska patogenézy autizmu, pretože nimi produkovaná kyselina propiónová môže prenikať do mozgu a spôsobiť kognitívne poruchy. Bolo tiež pozorované, že relatívne zastúpenie plesní rodu Candida bolo viac ako dvojnásobné u autistov, ale v dôsledku väčšieho rozptylu hodnôt bol tento rozdiel významný len čiastočne. U pacientov s kognitívnymi poruchami bol zaznamenaný znížený počet protizápalových baktérií (Eubacterium rectale, Bacteroides fragilis) a zvýšené množstvo pro-inflamatórnych baktérií rodu Escherichia a Shigella, ktoré môžu prispievať k amyloidóze mozgu. U pacientov s bipolárnou poruchou bolo pozorované znížené zastúpenie baktérií rodu Faecalibacterium, ktoré sa spája s depresívnymi príznakmi.

Modulácia črevného mikrobiómu v podpornej terapii kognitívnych a duševných porúch
Najdôležitejším prostriedkom systematickej podpory diverzity, optimálneho zloženia a funkčnosti črevného mikrobiómu je správna výživa. Je veľmi dôležité, aby bola vyvážená, pričom z hľadiska črevného mikrobiómu je najdôležitejšia vláknina. Vláknina, podobne ako prebiotiká obsahujúce zložité cukry, ktoré sú vyskytujú napr. v artičokoch, cibuli, cesnaku a banánoch, stimuluje rast a metabolickú aktivitu prospešných baktérií v našich črevách. Pre črevný mikrobióm sú veľmi dôležité aj fermentované potraviny obsahujúce prospešné mikroorganizmy produkujúce metabolity, ktoré optimalizujú trávenie, stimulujú imunitný systém a majú inhibičný efekt na škodlivé mikroorganizmy. Na dôvažok, obsahujú komponenty, ktoré zvyšujú pozitívny účinok prospešných mikroorganizmov na náš organizmus. Vhodné sú aj potraviny obsahujúce omega-3 mastné kyseliny, ktoré stimulujú schopnosť prospešných mikroorganizmov kolonizovať črevnú sliznicu a zvyšujú ich inhibičný účinok voči patogénnym mikroorganizmom.

Mikrobiálne terapeutiká vrátane probiotík, prebiotík, synbiotík a transplantácie fekálnej mikrobioty predstavujú psychoterapeutický prístup, ktorý ponúka nové možnosti pri poruchách duševného zdravia, akými sú demencia a depresia. Niektoré probiotické kmene môžu pozitívne ovplyvniť činnosť nervového systému viacerými mechanizmami: inhibíciou patogénnych baktérií a ich translokácie, zlepšením funkčnosti črevnej bariéry, účinkami na draslíkové kanály v črevných senzorických neurónoch, indukciou kanabinoidných a opioidných receptorov črevných epitelových buniek, moduláciou imunitného systému, znížením črevnej permeability, čo vedie k zníženiu koncentrácie lipopolysacharidov v krvi a redukciou zápalovej odpovede.

Pre probiotické účely boli na animálnych experimentálnych modeloch študované účinky baktérií rodu Bifidobacterium a LactobacillusBifidobacterium infantis, Bifidobacterium longum, Lactobacillus helveticus ROO52, Lactobacillus rhamnosus JB-1, kombinácia Lactobacillus rhamnosus a Lactobacillus helveticus a Lactobacillus plantarum. V experimentoch boli zaznamenané priaznivé účinky na správanie, redukcia úzkosti a depresie, redukcia narušenia imunitných reakcií a depresívneho správania a úprava pamäťovej dysfunkcie. V klinických štúdiách bola študovaná aplikácia probiotických baktérií Bifidobacterium animalisBifidobacterium longum, Bifidobacterium breve A-1, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei Shirota, Lactococcus lactis, Streptococcus thermophilusClostridium butyricum. Bolo zaznamenané ovplyvnenie činnosti oblastí mozgu, ktoré riadia centrálne emocionálne a zmyslové procesy, redukcia úzkosti u pacientov s chronickým únavovým syndrómom, významné zníženie bolesti brucha, výskytu nauzey a vracania u jedincov postihnutých chronickým stresom, významné zníženie skóre Hamiltonovej škály úzkosti u pacientov pred operáciou rakoviny hrtana, zníženie nástupu fyzických symptómov u študentov medicíny v stresovom období a u pacientov so schizofréniou zlepšenie úzkostných a depresívnych symptómov a zmiernenie gastrointestinálnych ťažkostí. U pacientov s bipolárnou poruchou bola zaznamenaná nižšia frekvencia rehospitalizácie a zlepšenie kognitívnych funkcií. Uvedené štúdie ukazujú, že konkrétne probiotické kmene majú určitý potenciál ovplyvniť fungovanie centrálnej nervovej sústavy a správanie. Výsledky tiež potvrdili kmeňovú špecifitu účinku probiotík.

Pri aplikácii prebiotík na báze fruktooligosacharidov (FOS), galaktooligosacharidov (GOS) a inulínu bolo zistené zlepšenie kognitívnych funkcií mozgu, zlepšenie učenia a pamäti, redukcia neurozápalu, zvýšenie expresie neurotrofického faktora pochádzajúceho z mozgu, pravdepodobne prostredníctvom zapojenia črevných hormónov, vplyv na centrálnu signalizáciu N-metyl-D-aspartátových receptorov, vplyv na os mikrobiota – črevo – mozog podporou fyziologickej funkčnosti mikrobiómu, regulácia správania v súvislosti so stresorom, zvýšenie antioxidačnej aktivity a protizápalových účinkov. U pacientky s depresiou bolo po aplikácii transplantácie fekálnej mikrobioty pozorované zlepšenie symptómov depresie.

Budúci vývoj v oblasti modulácie črevného mikrobiómu v prevencii a podpornej terapii
Črevná dysbióza zohráva dôležitú úlohu v patogenéze neurokognitívnych a duševných porúch. Modulácia črevného mikrobiómu vhodnou diétou, mikrobiálnymi terapeutikami, vrátane probiotík, prebiotík, synbiotík a transplantácie fekálnej mikrobioty predstavujú nový psychoterapeutický prístup. Aplikácia bioterapeutík na báze prospešných črevných baktérií má potenciál ako adjuvantná terapia porúch duševného zdravia. Komplexné štúdium zamerané na mikrobiálne spoločenstvá, jeho gény, proteíny a metabolity, ako aj hostiteľské a environmentálne faktory, ktoré formujú mikrobióm, majú potenciál odhaliť etiológiu komplexných porúch a nové liečebné stratégie. Je potrebný ďalší klinický výskum s mikrobiálnymi terapeutikami, ktoré poskytnú dôkazy o ich schopnosti zlepšiť duševné zdravie. 

Pri vývoji nových metód modulácie črevného mikrobiómu v prevencii alebo liečbe chorôb sa objavili rôzne stratégie. Pokrok v tejto oblasti brzdia nejasnosti spojené s objasnením úlohy mikrobiómu v patogenéze chorôb, variáciami vo fenotype ľudského ochorenia a rozdielmi v aplikácií terapeutických postupov. Modulácia črevného mikrobiómu využitím úpravy diéty, aplikáciou probiotík, prebiotík, postbiotík a transplantácie črevnej mikrobioty sa môže v blízkej budúcnosti stať veľmi účinným prostriedkom prevencie, ale aj podpornej terapie mnohých chronických ochorení. Potrebujeme však účinnú stratégiu ich efektívneho využitia vo vzťahu k pacientovi a jeho chorobe. 

Personalizovaná a cielená modulácia črevného mikrobiómu má všetky predpoklady stať sa kľúčovou stratégiou prevencie a podpornej terapie chronických ochorení prostredníctvom črevnej mikrobioty. Účinná modulácia črevného mikrobiómu si vyžaduje personalizovaný a cielený prístup. Personalizovaná medicína využíva a kombinuje genomické a klinické údaje s cieľom presnejšie predpovedať citlivosť konkrétneho pacienta na rozvíjajúce sa ochorenie a jeho reakciu na liečbu, čo umožňuje optimalizovať starostlivosť o pacienta. Personalizovaný a cielený medicínsky prístup v modulácii črevnej mikrobioty by mal byť založený na analýze črevného mikrobiómu a metabolómu pacienta, ktorá odhalí špecifické zmeny v diverzite, zložení a funkčnosti jeho črevnej mikrobioty, a na analýze klinických údajov pacienta. Tieto analýzy umožňujú využiť personalizovanú a cielenú moduláciu črevnej mikrobioty aplikáciou prospešných mikroorganizmov, ich konzorcií a nimi produkovaných metabolitov. 

štúdii účinnosti aplikácie personalizovaných probiotík vykonanej u 48 pacientov bol zistený štatisticky významný nárast prospešných baktérií (laktobacily, bifidobaktérie, aktinobaktérie), ako aj celkového počtu ich druhov, čím sa zvýšila celková diverzita mikrobioty, ktorá je považovaná za marker zdravého črevného mikrobiómu. Výsledky ukázali, že suplementácia probiotikami zlepšila frekvenciu stolice v oboch prípadoch – zápchy aj hnačky. Štúdia potvrdila význam personalizovaného prístupu v probiotickej suplementácii, ale na jej využitie v klinickej praxi je potrebný ďalší výskum. Dá sa očakávať, že v blízkej budúcnosti bude vyvinutá aj nová metóda personalizovanej a cielenej modulácie črevného mikrobiómu kombinovaná s autotransplantáciou ex vivo modulovanej črevnej mikrobioty pacienta. 

  1. Literatúra
    Bomba, A., Strojný, L., Ambro, L., Link, R. Gut Microbiome and its targeted modulation: where it is heading? Proceedings of the International Scientific Conference on Probiotics, Prebiotics, Gut Microbiota and Health, Prague, Czech Republic, 17 – 20 June, 2019; IPC19-0065.
  2. Bomba, A., Haranta, M., Bomba, N., Ryšávka, P. Personalized and targeted gut microbiome modulation in prevention and treatment of chronic diseases. Biomedicines, 2021 under review.
  3. Li, Q.; Han, Y.; Dy A.B.C.; Hagerman, R.J. The Gut Microbiota and Autism Spectrum Disorders. Front. Cell. Neurosci. 2017, 11, 120, https://doi.org/10.3389/fncel.2017.00120.
  4. Quigley, E.M.M.; Gajula, P. Recent advances in modulating the microbiome. F1000Research 2020, 9, (F1000 Faculty Rev):46, https://doi.org/10.12688/f1000research.20204.1.
  5. Sekirov, I., Russell, S.L., Antunes, L.C.M, Finlay, B.B. Gut Microbiota in Health and Disease. Physiol. Rev. 2010, 90, 859–904, doi: 10.1152/physrev.00045.2009. 
  6. Strati, F., Cavalieri, D., Albanese, D., De Felice, C., Donati, C., Hayek, J., Jousson, O., Leoncini, S., Renzi, D., Calabrò, A., De Filippo, C. New evidences on the altered gut microbiota in autism spectrum disorders. Microbiome 2017, 5, 24, doi: 10.1186/s40168-017-0242-1.

 


AKTUÁLNE

  1. AOPP žiada ministra zdravotníctva o urýchlené riešenie

    Asociácia na ochranu práv pacientov sa obrátila listom na ministra zdravotníctva...

Tlačové správy

Neliečená hypertenzia zvyšuje riziko infarktu myokardu aj u mladších mužov

Artériová hypertenzia je nebolestivé ochorenie a práve bezpríznakovosť je často dôvodom, prečo sa nediagnostikuje včas.  Diagnóza často prichádza až s komplikáciami, ako je...

Preventívna prehliadka môže odhaliť prvé problémy s pečeňou

Stukovatená pečeň sa v našej populácii vyskytuje čoraz častejšie. Všeobecná lekárka pre dospelých MUDr. Diana Baranová hovorí, že zistenie ochorenia je často otázkou náhody. ...

Je zápal prsníka nebezpečný?

Zápal prsníka je bakteriálne ochorenie, ktorým trpia najmä ženy počas dojčenia, ale môže sa vyskytnúť aj inokedy. Pokiaľ sa mastitída podchytí v skorom štádiu, liečba je krátka...

V nezdravom životom štýle sme predbehli aj Ameriku

Približne polovicu všetkých úmrtí na Slovensku v roku 2019 možno pripísať rizikovým faktorom správania, vrátane dietetických rizík, fajčenia, alkoholu a nízkej fyzickej aktivity.  26...

Ochoreniam srdca pri diabete mellite sa dá predísť

11. november 2021 – Na Slovensku je v súčasnosti evidovaných asi 370 000 pacientov s cukrovkou a podľa odhadov ňou trpí ďalších 100 – 150 000 ľudí, ktorí o svojom ochorení nevedia, alebo...

Knihy

Ako nediétovať

V publikácii  Ako nediétovať  sa autor zameriava na optimálne kritériá umožňujúce chudnutie a poukazuje na to, ako potraviny ovplyvňujú zdravie a...

Zdravé črevo a trávenie – Mýty verzus fakty

Dielo renomovaného slovenského gastroenterológa doc. Ladislava Kuželu a Zuzany Čižmárikovej poukazuje na skutočnosť, že ľudia sa vo veciach svojho...

Audiológia

Vysoko odborná učebnica Audiológia obsahuje ucelené informácie o anatómii a fyziológii sluchového orgánu, o základoch akustiky, komplexne sú rozpracované...

Dětská otolaryngologie

Autori vybral na spracovanie najbežnejšie situácie, s ktorými sa stretli v ambulantnej starostlivosti o deti s ochoreniami uší, nosa a krku, ako je zápal...

Epidémie v dejinách

Branislav Kovár, Oliver Zajac, Lucia Benediková (ed.) Počet strán: 296 Dostupné aj ako E-kniha Epidémie smrtiacich chorôb ohrozovali ľudstvo od...