Kroz milijune godina evolucije, čovjek i mikrobno okruženje koje ga okružuje zajedno su evoluirali u složen organizam. Ova koevolucija mikroba i ljudskog tijela danas se shvaća i opisuje kao ‘superorganizam’.
Mikrobi korisni za čovjeka mogu boraviti unutar domaćina u stanju imunološke tolerancije, dok oni koji imaju patogeni učinak aktiviraju snažne imunološke odgovore. Simbiotski suživot između čovjeka i mikrobiote izvediv je zbog anatomske odvojenosti mikrobnih vrsta od domaćina fizičkom barijerom.
Imunološki sustav oblikuje promjene mikrobioma i njegovu strukturu
Intestinalna barijera odgovorna je za prilagodbu metaboličke homeostaze i sustavne antimikrobne odgovore, otkrivanjem komponenti i metabolita mikrobnih stanica putem opsežnog repertoara urođenih imunoloških receptora. Primjerice, aktivacija receptora za prepoznavanje od strane crijevnog mikroba ili njegovih produkata inducira proizvodnju antimikrobnih peptida i sluzi. Zabilježeno je da poremećaji takvih receptora dovode do intestinalne upale i osjetljivosti na crijevne infekcije.
Relevantno za starenje, smatra se da pad imunološkog sustava u ostarjelom crijevnom epitelu doprinosi disbiozi. Važna karakteristika starosne disbioze je smanjena raznolikost mikrobiote. Istodobno, bakterije za koje se navodi da sudjeluju u održavanju imunološke tolerancije u crijevima, kao što su bifidobakterije i laktobacili, nalaze se u smanjenim razinama u dobnim skupinama, dok se one koje se nalaze u povišenim razinama, kao što su Enterobacteriaceae i Clostridium, uključeni su u infekciju i stimulaciju upale crijeva. Zajedno, studije sugeriraju da imunološki sustav domaćina oblikuje ne samo imunološki odgovor domaćina na promjene mikrobioma, već i strukturu, sastav samog mikrobioma.
Sve se više istražuje ravnoteža mikrobioma i genetski materijal
Tijekom cijelog ljudskog životnog vijeka crijevni mikrobiom slijedi neke predvidljive obrasce, s brzom promjenom od djetinjstva do treće godine, stabilnošću do srednje dobi, a zatim ubrzanom promjenom koja počinje u kasnoj odrasloj dobi. Slično kao i kod otisaka prstiju, ne postoje dva potpuno ista mikrobioma, ali postoji zajednička skupina vrsta mikroba koja se nalazi u svima, a čini oko 30 posto ukupnog broja.
Naučiti više o ravnoteži ovog mikrobioma – simbioza svih mikroorganizama, bakterija, virusa, protozoa i gljivica te njihovog kolektivnog genetskog materijala u gastrointestinalnom (GI) traktu – znanstveno je polje koje se razvija. Sadašnja otkrića upućuju na potencijalnu povezanost s mnogim zdravstvenim stanjima uključujući pretilost, metaboličke poremećaje, upale, rak, depresiju i druge neuropsihijatrijske poremećaje, te određene ginekološke probleme i trudnoću. Nadalje, biološke promjene u crijevnom mikrobiomu kako starimo mogu biti povezane s ukupnim zdravim starenjem i povećanom stopom preživljavanja.
Što sve utječe na sastav mikroflore?
Na sastav mikroflore utječu mnogi faktori: starost, geografija, hrana, lijekovi, antibiotici, stres, ali djelomično i genetika. Probavni mikrobiom igra različite bitne uloge u domaćinu uključujući razgradnju hrane, skladištenje lipida i metabolizam, sintezu vitamina, suzbijanje štetnih mikrobnih vrsta i održavanje integriteta crijevne barijere. Mikrobiota time izravno utječe na ljudsko zdravlje, razvoj i odrastanje, metabolizam, probavu hrane, pohranu nutrijenata i energije te na imunološki sustav, endokrine i kognitivne procese.
Zajedno, funkcionalni proizvodi mikrobiote uključeni su u regulaciju integriteta i funkcije crijevne barijere. Kratkolančane masne kiseline izvedene iz mikrobioma, uključujući butirat, propionat, acetat i valerat, važan su izvor energije za epitel i u konačnici utječu na jačanje epitelne barijere. Dalje, butirat i nikotinska kiselina, oba nusproizvoda crijevne mikrobiote, također su uključeni u regulaciju proliferacije matičnih stanica koje omogućuju obnovu stijenke crijeva. Osim toga, neurostimulatori dobiveni iz mikrobiote, uključujući serotonin, glutamat, gama-aminomaslačnu kiselinu, objavljeno je da reguliraju proliferaciju intestinalnih epitelnih matičnih stanica kroz crijevni živčani sustav, također doprinose različitim neurološkim stanjima kroz takozvanu “os mikrobiota-crijeva-mozak”.
Prehrana – ključni faktor u remodeliranju strukture mikrobioma
Pokazalo se da drugi metaboliti dobiveni iz mikrobiote izravno utječu na brojne sustave domaćina, iako je potrebno dodatno istražiti njihove funkcije u odnosu na starenje domaćina. Primjerice, TriM etil A min n – O oksid [TMAO], nusproizvod mikrobnog metabolizma, povezan je s kardiometaboličkim bolestima, kao što su ateroskleroza i dijabetes tipa 2. Zanimljivo je da mikrobni metaboliti također mogu utjecati na domaćina kroz epigenetske promjene: butirat dobiven iz mikrobiote može utjecati na imunološki odgovor makrofaga debelog crijeva.
Važno je napomenuti da mikrobiom može utjecati na aspekte ponašanja domaćina – izvješćuje se da razina kratkolančanih masnih kiselina utječe na ponašanje domaćina prilikom hranjenja, a time i na energetsku homeostazu i ev.pretilost. S obzirom na to da je prehrana ključni faktor u remodeliranju strukture mikrobioma, potrebna je integrativna procjena različitih fizioloških stanja domaćina kako bi se precizno razumjele funkcije i učinci mikrobioma.
Sve veće razumijevanje važnosti crijevnog mikrobioma u dugovječnosti domaćina
Zanimljivo je da je pad razina kratkolančanih masnih kiselina, uključujući butirat, primijećen kod starijih ljudi, dok su stogodišnjaci prikazano imali populaciju specifičnih bakterija koje proizvode butirat. Uz sve veće razumijevanje važnosti crijevnog mikrobioma u dugovječnosti domaćina, očekuje se da ćemo u bliskoj budućnosti moći identificirati i predvidjeti faktore rizika od starenja crijevne disbioze.
Istraživači su otkrili da su starije odrasle osobe koje su imale jedinstveniji obrazac promjena u profilu gastrointestinalnih mikroba također bile zdravije i živjele dulje od vršnjaka koji su imali manju različitost mikrobioma. Testovi krvi zdravijih sudionika pokazali su niže razine LDL kolesterola i više razine vitamina D, ali i korisnije krvne metabolite koje proizvode crijevni mikrobi. Jedan od tih metabolita, indol dobiven iz triptofana, pokazao je smanjenje upale i produljenje životnog vijeka u studijama na miševima.
Utvrđeno je da signalizacija TNF-α igra ulogu u razgradnji crijevne barijere povezane sa starenjem, a da anti-TNF-α terapija dovodi do značajnog preoblikovanja crijevne mikrobiote. Međutim, bit će potrebna daljnja istraživanja kako bi se u potpunosti razumjeli mehanizmi povećanja propusnosti crijeva povezanog sa starenjem.
Zašto je hrana bogata vlaknima prioritet?
Moderna prehrana bogata slanom, slatkom ili masnom prerađenom hranom može oštetiti crijeva koja stare, dok se hrana bogata vlaknima poput voća, povrća, sjemenki, graha i orašastih plodova može kombinirati s tjelovježbom kako bi se zaštitila ravnotežu mikrobioma i zdravlja crijeva kako starimo.
Ljudi čiji su crijevni mikrobiomi s godinama postali jedinstveniji mogli su hodati brže i imali su bolju ukupnu pokretljivost od vršnjaka koji su pokazali manje promjene GI mikroba s godinama, dok su oni s manje raznolikim crijevnim okruženjima koristili više lijekova. Dodatne studije omogućit će nastavak istraživanja veze između crijevnih mikroba našeg tijela i cjelokupnog zdravog starenja, posebice uloge prehrane i tjelesne aktivnosti.
U čemu je tajna odgođenog starenja, odnosno zdravog starenja?
Zaključno, probavni mikrobiom je pretvornik signala iz okoliša, modificira rizik od bolesti u svim dobnim skupinama i mijenja se s dobi domaćina.
Svatko stari, ali se štetni učinci starenja na fizičke i intelektualne funkcije ne doživljavaju jednako. Odgođeno starenje ili ‘zdravo’ starenje, vidljivo je kod mnogih ljudi. Odrednice zdravog starenja uključuju genetske faktore, faktore okoliša i stil života poput prehrane, lijekova i smanjenog društvenog kontakta, pri čemu potonji predstavljaju priliku za intervenciju.
Mikrobiom transducira signale iz okoliša, uvjetuje imunološke, metaboličke i neurološke funkcije domaćina i modificira rizik od bolesti, uključujući bolesti povezane sa starenjem. Međutim, mikrobiom ima recipročan odnos s godinama: mijenja se kako domaćin stari i mijenja se u bolestima povezanim sa starenjem, ali također mijenja oštećenje domaćina povezano sa starenjem, uključujući progresivno fiziološko propadanje.
Istraživanjem stanja crijevnog mikrobioma te markera metabolizma i upale možemo dobiti sliku koja govori o mehanizmima koji omogućuju mnoge funkcije tijela, održavanje blagostanja, te su pokazatelji i zdravoga starenja i moguće dugovječnosti. Poništavanje signala ‘nezdravog’ starenja izvedenih iz crijevnih mikrobioma putem personaliziranih intervencija ili intervencija povezanih s mikrobiomima novo je područje istraživanja.
Pročitaj i ovo:
- Od robotike i umjetne inteligencije do analize mikrobioma – inovacije su koje će obilježiti 2023.!
- Dr. sc. Katarina Fehir Šola: Mikrobiom u starijoj životnoj dobi
- Mikrobiom kože: Kako adekvatno zaštititi kožu vaših najmlađih?
