Przedmowa

Czynniki infekcyjne towarzyszą człowiekowi w zdrowiu i chorobie, przez całe życie. Drobnoustroje fizjologicznie obecne są na skórze, błonach śluzowych oraz w układzie oddechowym, moczowo-płciowym i pokarmowym. Koegzystencja drobnoustrojów z człowiekiem modyfikuje jego metabolizm, odporność, a także wpływa na predyspozycje występowania różnych chorób. Znaczna większość drobnoustrojów nie jest w stanie pokonać bariery odporności, jednak części udaje się wniknąć do organizmu. Najbardziej różnorodny jest mikrobiom przewodu pokarmowego. Występuje w nim ponad 1000 gatunków bakterii oraz wiele gatunków archeonów, wirusów, grzybów, a nawet pasożytów. Są wśród nich drobnoustroje niechorobotwórcze, jak też takie, które wywołują uszkodzenie oraz choroby jelit. U zdrowego człowieka mikrobiom jelitowy pozostaje w równowadze i uczestniczy w wielu ważnych procesach życiowych, jak trawienie, przyswajanie związków odżywczych, ale jest też źródłem witamin oraz substancji, które chronią organizm przed rozwojem drobnoustrojów chorobotwórczych. Fizjologiczne podstawy ochrony przed infekcjami jelitowymi różnią się w zależności od wieku. U dzieci oraz u osób w podeszłym wieku czynnikami sprzyjającymi infekcji są mniej sprawne mechanizmy odporności swoistej i nieswoistej oraz wyraźne zmiany w składzie mikrobioty jelitowej w stosunku do osób dorosłych.

Czynniki prowadzące do zaburzeń równowagi w świecie mikrobioty jelitowej stwarzają sprzyjające warunki do rozwoju patogenów, a tym samym uszkodzenia bariery jelitowej. Należą do nich antybiotyki, konserwanty żywności, chemioterapia, radioterapia, zaburzenia krążenia w łożysku trzewnym (miażdżycowe zmiany naczyń u osób w podeszłym wieku) oraz choroby nieswoiste jelit, jak wrzodziejące zapalenie jelita czy choroba Leśniowskiego-Crohna. Inną przyczyną infekcji w przewodzie pokarmowym jest spożycie pokarmów lub płynów zawierających czynniki chorobotwórcze, najczęściej w wyniku zanieczyszczonej, źle wytwarzanej lub przechowywanej żywności. Następstwa rozwoju drobnoustrojów chorobotwórczych w przewodzie pokarmowym są różnorodne. Poza uszkodzeniem jelita, drobnoustroje oraz ich metabolity lub toksyny mogą ulegać translokacji do krążenia ogólnego, oddziałując na funkcjonowanie odległych narządów, jak wątroba, mózg, płuca, serce czy nerki.

Celem stworzenia monografii "Choroby infekcyjne przewodu pokarmowego" była chęć dostarczenia uporządkowanej wiedzy lekarzom różnych specjalności. Ta interdyscyplinarna publikacja zawiera informacje z pogranicza fizjologii, chorób zakaźnych, mikrobiologii oraz gastroenterologii, pediatrii, geriatrii, intensywnej terapii, dietetyki czy medycyny podróży. Mam nadzieję, że wiedza zawarta w monografii spełni Państwa oczekiwania i będzie pomocna w codziennej praktyce klinicznej.

Z poważaniem,

prof. dr hab. med. Anatol Panasiuk

Uniwersytet Medyczny w Białymstoku

Rozdział 1

Fizjologiczne mechanizmy motoryki i wydzielania żołądka i jelit

Tomasz Brzozowski

1.1. WPROWADZENIE

W skład układu pokarmowego wchodzą: przewód pokarmowy, w tym jama ustna, przełyk, żołądek, jelito cienkie i jelito grube, oraz powiązane z tymi strukturami gruczoły trawieńcowe, jakimi są ślinianki, trzustka i wątroba. Do najważniejszych funkcji układu pokarmowego należy pasaż pokarmów i wchłanianie składników odżywczych, głównie witamin, soli mineralnych i wody. Procesy trawienia i wchłaniania pokarmów są ściśle kontrolowane zarówno przez układ nerwowy, jak i przez układ hormonalny. Wchłanianie pokarmów jest poprzedzone procesami trawienia złożonych składem białek, węglowodanów i tłuszczów do prostszych produktów metabolizmu tych związków. Również ten proces jest kontrolowany przez szereg mechanizmów nerwowo-hormonalnych, do których zalicza się obie klasyczne części autonomicznego układu nerwowego, cholinergiczną i adrenergiczną, oraz "trzecią", tzw. enteryczną część tego układu. Wydzielane na zakończeniach układu nerwowego autonomicznego neuromediatory czy ośrodkowe lub obwodowe hormony, określane mianem enterohormonów, pobudzają lub hamują czynności wydzielnicze komórek endokrynnych przewodu pokarmowego do sekrecji soków trawiennych. Część tych enterohormonów, wydzielanych również na zakończeniach aksonów układu nerwowego autonomicznego, kontroluje procesy ruchowe komórek mięśni gładkich, określane mianem aktywności motorycznej górnego i dolnego odcinka przewodu pokarmowego oraz dróg żółciowych. Następujące po sobie skurcze i rozkurcze mięśniówki podłużnej i okrężnej, budujących przewód pokarmowy, umożliwiają mieszanie się treści przewodu pokarmowego z wydzielinami poszczególnych jego części, warunkując prawidłowy pasaż treści pokarmowej do części obwodowych, czyli dalszych odcinków przewodu pokarmowego. Poszczególne czynności, takie jak wydzielanie, motoryka, trawienie, wchłanianie i wydalanie, podlegają rytmice okołodobowej organizmu, czyli tzw. zegarowi biologicznemu. I tak np. wydzielanie żołądkowo-jelitowe w przewodzie pokarmowym jest największe w godzinach popołudniowych, a znacznie mniejsze w godzinach nocnych. Dzięki tym procesom sekrecji przy wydatnym współdziałaniu układów sercowo-naczyniowego i nerkowego możliwe jest prawidłowe wchłanianie i wydalanie zbędnych produktów przemiany materii.

1.2. NEUROGENNA I ENDOKRYNNA REGULACJA PRZYJMOWANIA POKARMU

Utrzymanie homeostazy energetycznej ustroju jest ściśle regulowane przez ośrodki zarówno ośrodkowe, jak i obwodowe autonomicznego układu nerwowego, odpowiedzialne za akt przyjmowania pokarmu. Głównym ośrodkowym centrum odpowiedzialnym za przyjmowanie pokarmu jest podwzgórze. W jądrach obszaru bocznego podwzgórza znajduje się ośrodek głodu, natomiast w jądrach przykomorowych - ośrodek sytości (ryc. 1.1). Ośrodki te pozostają ze sobą w przeciwstawnym związku, na zasadzie ujemnego sprzężenia zwrotnego, tzn. drażnienie ośrodka głodu powoduje poszukiwanie i przyjmowanie pokarmu, natomiast pobudzenie ośrodka sytości prowadzi do zaniku łaknienia, a po jego trwałym uszkodzeniu - do jadłowstrętu psychicznego. Hormony oreksygenne, grelina i oreksyny A i B, działają pobudzająco na ośrodek głodu. W wyniku ich działania w jądrze łukowatym podwzgórza aktywowaniu ulegają neurony uwalniające w ośrodku łaknienia peptydy stymulujące łaknienie, głównie neuropeptyd Y (NPY) i peptyd pochodzący od agouti (agouti-related peptide, AgRP). Natomiast hormony anorektyczne, takie jak cholecystokinina (CCK), peptyd YY (PYY) i peptyd glukagonopodobny-1 (glucagon-like peptide-1, GLP-1), pobudzają w jądrze łukowatym neurony uwalniające w ośrodku sytości proopiomelanokortynę (proopiomelanocortin, POMC) i hormon ?-melanotropowy (?-melanotropin stimulating hormone, ?-MSH) oraz transkrypt regulowany kokainą i amfetaminą, czyli układ CART. To powoduje uczucie sytości i na zasadzie ujemnego sprzężenia tych mediatorów - utratę apetytu.

Sygnały mechaniczne, takie jak np. rozciąganie żołądka przez pokarm, stymulują receptory mechanoreceptywne, a rodzaj pokarmów (białka, węglowodany, tłuszcze) decyduje o pobudzeniu chemoreceptorów jelitowego (enterycznego) układu nerwowego, z których sygnały są przekazywane do ośrodków w pniu mózgowym (NTS, nucleus tractus solitarius). Sygnał ten przekazywany jest dalej do jądra łukowatego, a przez neurony POMC i ?-MSH do wspomnianego ośrodka sytości. Uwalnianie hormonów jelitowych nadaje charakter zarówno oreksygenny, jak i anorektyczny sygnałom przewodzonym do podwzgórza. Hormonalne sygnały oreksygenne i anorektyczne z jelit oraz z adipocytów w postaci leptyny reagują z receptorami obecnymi we włóknach aferentnych, głównie nerwów wagalnych (błędnych) oraz na drodze endokrynnej, z centralnymi receptorami w jądrze łukowatym. Ostatecznie grelina i oreksyna pobudzają NPY i AgRP, działając bezpośrednio na ośrodki jądra łukowatego. Natomiast obniżenie apetytu i następowa sytość to wynik działania peptydów anorektycznych, pobudzających receptory w jądrze łukowatym, uwalniających głównie POMC i ?-MSH w ośrodku sytości i zarazem zmniejszających działanie greliny, oreksyn, NPY i AgRP w ośrodku głodu (ryc. 1.1). Ze względu na szybkość przewodzenia tych sygnałów regulacja ta ma charakter krótkoterminowy, w odróżnieniu od regulacji długoterminowej, za którą odpowiedzialna jest leptyna kodowana przez gen ob i uwalniana z adipocytów oraz insulina produkowana przez komórki B (dawna nazwa ?) komórek wysp trzustkowych. Leptyna dociera do podwzgórza i hamuje przyjmowanie pokarmu przez pobudzenie receptorów obwodowych i podwzgórzowych (db-R), stanowiąc długoterminowy sygnał sytości. Leptyna występuje także w błonie śluzowej żołądka, szczególnie w komórkach głównych, i uwalnia się pod wpływem sygnałów pokarmowych, a także pod działaniem CCK. To żołądkowe uwalnianie leptyny, w odróżnieniu od uwalniania tego hormonu z adipocytów tkanki tłuszczowej, jest przykładem krótkoterminowego żołądkowego sygnału sytości, które zwrotnie hamuje dalsze przyjmowanie pokarmu. Ponadto uwalniana w ten sposób leptyna hamuje na drodze sprzężenia zwrotnego uwalnianie i fizjologiczne działanie greliny przez wpływ na obwodowe nerwy czuciowe i bezpośrednio na jądro łukowate oraz ośrodek łaknienia w podwzgórzu.

1.3. AKTYWNOŚĆ MIOELEKTRYCZNA I MOTORYCZNA ŻOŁĄDKA

Żołądek jest narządem odpowiedzialnym za produkcję kwasu solnego (HCl), gdzie odbywa się przede wszystkim magazynowanie pokarmu, a także wchłanianie substancji rozpuszczalnych w wodzie i tłuszczach (np. alkoholu, niektórych leków). Żołądek jest również miejscem wstępnego trawienia białek. W świetle żołądka, gdzie panuje niskie pH żołądkowe, ma miejsce przygotowanie treści pokarmowej do trawienia, następnie kontynuowanego w dalszym odcinku przewodu pokarmowego, tzn. w jelicie cienkim. W żołądku wyróżnia się wpust, dno, trzon, część przedodźwiernikową (antrum) i zwieracz odźwiernika. Najliczniejszą frakcję gruczołową stanowią gruczoły właściwe, zbudowane zasadniczo z pięciu typów komórek: głównych, okładzinowych, niezróżnicowanych, do których zalicza się też komórki macierzyste, komórek śluzowych części szyjkowej gruczołów i komórek dokrewnych. Żołądek jest unerwiony przez autonomiczne nerwy zewnętrzne - zarówno przywspółczulne, jak i współczulne - oraz neurony enterycznego układu nerwowego (enteric nervous system, ENS), na który składają się dwa sploty: splot mięśniowy Auerbacha i podśluzówkowy Meissnera, obecne w jego ścianie, oraz odchodzące od nich połączenia neuronalne w postaci krótkich i rozgałęziających się interneuronów pośredniczących. Za aktywność motoryczną są odpowiedzialne komórki śródmiąższowe Cajala, które są umiejscowione między komórkami mięśni gładkich. Komórki te charakteryzują się zmiennym potencjałem spoczynkowym, co umożliwia ich funkcjonowanie jako komórek rozrusznikowych. Są one źródłem zmian elektrycznych wyrażających się w postaci fal wolnych.

Okres międzytrawienny, a więc bez przyjęcia posiłku, jest okresem między końcem jednego okresu trawiennego fazy a początkiem kolejnego. Aktywność wydzielnicza komórek sekrecyjnych przewodu pokarmowego w tym czasie jest niska, a co za tym następuje - również uwalnianie głównych hormonów endokrynnych, w tym gastryny, sekretyny i CCK, jest niewielkie i wydzielanie gruczołów trawiennych jest na poziomie podstawowym. Wzrasta natomiast w tym okresie uwalnianie greliny, hormonu pobudzającego apetyt, co sprzyja czynności przyjęcia pokarmu. Wówczas w żołądku rozpoczyna się okres przejścia fali intensywnego skurczu mięśniówki tego narządu, która następuje cyklicznie w okresach 90-minutowych i rozchodzi się od żołądka przez całą długość jelita cienkiego aż do jelita grubego (ryc. 1.2). Dlatego zjawisko to nosi nazwę wędrującego kompleksu motorycznego (migrating motor complex, MMC). W każdym miejscu przewodu pokarmowego ta aktywność skurczowa, trwająca 5-10 minut, jest silniejsza niż obserwowana podczas okresu trawiennego. Miocyty ściany żołądka wykazują dwa rodzaje aktywności elektrycznej: podstawowy rytm elektryczny (basic electrical rhythm, BER), w którym przeważają fale wolne oraz wyładowania iglicowe generowane na szczytach fal wolnych w postaci kilku, a nawet kilkunastu potencjałów czynnościowych. BER jest zainicjowany w połowie krzywizny większej żołądka (okolica rozrusznikowa) i ma charakter samoistnych, rytmicznych wahań potencjału błonowego o częstotliwości 3 cykle/min. W czasie fazy depolaryzacji BER może dojść do powstania pojedynczych lub licznych potencjałów czynnościowych, których ostateczną konsekwencją są skurcze mięśni gładkich ściany żołądka.

Zarówno pochodzenie, jak i regulacja MMC są złożone i przypuszczalnie obejmują neurohormonalny czynnik pobudzający motylinę uwalnianą z komórek EC2 i grelinę uwalnianą z komórek neuroendokrynnych komórek Gr błony śluzowej żołądka. Ciekawe, że MMC nie zależy od nerwów obwodowych i ENS, lecz wiąże się ze wzrostem stężenia krążącej motyliny. Wahania motyliny w osoczu krwi pokazują wyraźną korelację z częstotliwością MMC (ryc. 1.2). W ten sposób motylina reguluje motorykę żołądka i jelit, która w swojej naturze ma charakter propulsywny. Temu procesowi towarzyszą zmiany wydzielania, co ma na celu oczyszczenie żołądka i jelit przez przesuwanie i w efekcie końcowym usunięcie niestrawionego materiału pokarmowego oraz bakterii.

Rycina 1.2. Zależność aktywności mioelektrycznej i motorycznej przewodu pokarmowego od wzrostu motyliny w osoczu krwi. Przyjęcie pokarmu zmniejsza uwalnianie motyliny i tym samym hamuje wędrujący kompleks mioelektryczny (MMC).

1.4. WYDZIELANIE ŻOŁĄDKOWE I JEGO NERWOWO-HORMONALNA KONTROLA

Na czynność wydzielniczą żołądka składa się wydzielanie śluzu bogatego w różnorodne związki wielkocząsteczkowe, takie jak mukopolisacharydy, glikoproteiny oraz białka. Śluz wydzielany jest zarówno przez komórki śluzowe nabłonka powierzchni, jak i komórki śluzowe ulokowane w szyjkach gruczołów właściwych, gruczołów wpustowych i odźwiernikowych (ryc. 1.3).

Istotne jest, że mucyny wraz z wydzieliną alkaliczną dwuwęglanów (HCO-3) tworzą warstwę neutralizującą protony H+ i stanowiącą kluczowy element bariery śluzówkowej. Głównym zadaniem bariery jest osłanianie komórek błony śluzowej przed uszkodzeniami w wyniku działania kwasu solnego, produkowanego przez komórki okładzinowe, osiągającego w świetle żołądka wartość pH = 1, podczas szczytowego pobudzenia pokarmem. Bariera śluzówkowa niejako chroni tę błonę śluzową przed drażniącym i uszkadzającym działaniem substancji płynnych, pokarmów stałych, przypraw, leków, bakterii itp. Istotną własnością tej bariery jest zdolność do zobojętniania protonów H+, co sprawia, że jony te w minimalnym stopniu penetrują w głąb śluzówki i tym samym - z jednej strony bariera mechaniczna, z drugiej zaś funkcjonalna, zapewniają ochronę komórek gruczołów żołądkowych przed uszkodzeniem. Oprócz wydzielania alkalicznego śluzu, zdolność do tzw. "cytoprotekcji" żołądkowej posiadają prostaglandyny (PG), produkowane w wyniku aktywacji szlaku cyklooksygenazy-1 (cyclooxygenase-1, COX-1), obecnej w nabłonku żołądkowym i w śródbłonku naczyniowym mikrokrążenia żołądkowego. Ponadto barierę wspomagają ścisłe złącza między komórkami nabłonka powierzchniowego i hydrofobowość błony śluzowej. Podstawową komponentą wydzielniczą jest wspomniana sekrecja jonów H+ (w stężeniu osiągającym wartość 150-160 mEq/l), zachodząca dzięki transportowi aktywnemu, który zapewnia obecność pompy protonowej ATP-azy H+/K+ (ryc. 1.4). Ważną wspomagającą rolę w procesie wydzielania protonów H+ w komórkach okładzinowych odgrywa pompa Na+/K+, obecna w boczno-przypodstawnej części tych komórek, która jest źródłem jonów K+, wchodzących w wymianę z jonami H+ w pompie protonowej. Jony Cl- dostają się do komórek okładzinowych wbrew gradientowi elektrochemicznemu na zasadzie wymiany z jonami HCO-3, dyfundującymi do krwi. Jony H+ pełnią funkcję bakteriobójczą, a ponadto w ich obecności dochodzi do uczynnienia nieaktywnych białek prekursorów, pepsynogenów i aktywacji enzymu proteolitycznego, pepsyny. Aktywacja i wydzielanie pepsyny w kwasowym środowisku wytworzonym dzięki obecności protonów H+ rozpoczynają trawienie białek, które jest następnie kontynuowane w jelitach. W komórkach okładzinowych błony śluzowej żołądka zachodzi również wydzielanie czynnika wewnętrznego, odpowiedzialnego za transport egzogennie przyjmowanej z pokarmem witaminy B12 i jej ostateczne wchłanianie z jelit.

W żołądku, podobnie jak praktycznie na całej długości przewodu pokarmowego, przeważają przywspółczulne włókna nerwowe, które dochodzą do żołądka za pośrednictwem nerwów błędnych, natomiast źródłem unerwienia współczulnego są włókna pochodzące ze splotu trzewnego. Oba układy nerwowe działają antagonistycznie w zakresie regulacji motoryki i wydzielania żołądkowego. Włókna przywspółczulne pobudzają, a współczulne hamują te funkcje. Włókna nerwowe biegnące ze splotów ściany żołądka uwalniają szereg neuromediatorów: acetylocholinę, tlenek azotu (NO), neurotenzynę, substancję P, somatostatynę, peptyd pochodny genu kalcytoniny (calcitonin gene-related peptide, CGRP), peptyd uwalniający gastrynę (gastrin releasing peptide, GRP), kontrolujących aktywność skurczową oraz czynność wydzielniczą tego narządu. Unerwienie czuciowe żołądka, w większości pochodzenia wagalnego, stanowi drogę aferentną, biorącą początek dzięki licznym receptorom zlokalizowanym w błonie mięśniowej i śluzowej. Aferentne włókna czuciowe docierają do pnia mózgu za pośrednictwem nerwów błędnych oraz nerwów współczulnych. Szybkość opróżniania żołądka jest kontrolowana przez odruchy nerwowe i hormony przewodu pokarmowego, zależy również od własności fizykochemicznych pokarmu. Najszybciej żołądek opuszczają węglowodany, a najdłużej pozostają w nim tłuszcze. Płyny hipertoniczne pozostają w żołądku dłużej niż izotoniczne, podobnie jak większe fragmenty pokarmowe i pokarm wysokokaloryczny.

Na poprzedniej stronie: Rycina 1.4. Sygnały zewnątrzkomórkowe i wewnątrzkomórkowe uczestniczące w mechanizmie wydzielania żołądkowego jonów H+ przez pompę protonową H+/K+ ATP-azę oraz główne punkty uchwytu farmakologicznych blokerów wydzielania żołądkowego.

Ponadto na czynności fizjologiczne żołądka wpływają hormony uwalniane z komórek dokrewnych obecnych w przewodzie pokarmowym. Biorąc pod uwagę budowę chemiczną oraz występujące w pewnym stopniu podobieństwo w zakresie działania tych hormonów, można podzielić je na dwie podstawowe grupy: gastrynopodobną (gastryna i cholecystokinina) i sekretynopodobną (sekretyna, glukagon, peptyd hamujący czynność żołądka [gastric inhibitory peptide, GIP]). Ponadto występuje szereg innych hormonów, niezakwalifikowanych do tych dwóch rodzin.

Błona śluzowa żołądka odznacza się szybkim potencjałem regeneracyjnym zależnym od obecności komórek macierzystych pnia, znajdującym się w każdym rodzaju gruczołów żołądkowych. Odnowa komórek wierzchnich i zlokalizowanych u podstawy gruczołów (dołeczków) żołądkowych jest bardzo szybka, a ich ruch w kierunku ujścia gruczołów do światła gruczołów rozpoczyna się, zwłaszcza po uszkodzeniu błony, już w ciągu kilkunastu sekund i trwa od kilku do kilkunastu minut lub godzin, w zależności od typu komórek. Komórki macierzyste mają zdolność do licznych podziałów mitotycznych i tworzą tzw. strefę regeneracyjną gruczołów zdolną do różnicowania w kierunku komórek okładzinowych, śluzowych, komórek G, a także komórek głównych. Nowe komórki na etapie różnicowania wędrują w głąb i różnicują się zwłaszcza w komórki główne oraz okładzinowe, podczas gdy komórki nabłonka powierzchni przesuwają się do góry w kierunku ujścia gruczołów do światła żołądka.

Pobudzanie do wydzielania żołądkowego kwasu solnego zachodzi przez trzy fizjologiczne czynniki, w tym gastrynę, acetylocholinę i histaminę, które oddziałują na komórki okładzinowe za pomocą swoistych receptorów. Gastryna wydzielana jest w antrum oraz w dwunastnicy przez komórki G systemu wewnątrzwydzielniczego APUD (amine precursor uptake and decarboxylation), natomiast acetylocholina pochodzi z neuronów przedzwojowych nerwów błędnych. W błonie śluzowej zlokalizowane są ponadto komórki enterochromatofinowe (enterochromaffin-like cells, ECL), podobne histologicznie do komórek tucznych (mastocytów), które uwalniają histaminę. Stwierdzono obecność receptorów gastrynowych i cholinergicznych na komórkach ECL, co przemawia za parakrynnym efektem histaminy, obecnie postrzeganej jako główny i końcowy chemostymulator komórek okładzinowych do wydzielania soku żołądkowego bogatego w protony H+ (ryc. 1.4). Dowodem na kluczowy udział histaminy w mechanizmie wydzielania żołądkowego jest fakt, że przy braku histaminy efekt sekrecyjny gastryny i acetylocholiny jest znacznie słabszy niż w obecności tego mediatora.

1.5. REGULACJA WYDZIELANIA ŻOŁĄDKOWEGO

Wydzielanie żołądkowe pobudzane pokarmem jest podzielone na trzy fazy, zależnie od miejsca uwalniania oraz charakteru oddziaływania z komórką okładzinową, w którym bodziec pokarmowy aktywuje mechanizmy wydzielnicze. Ten podział jest całkowicie umowny, gdyż zaraz po spożyciu pokarmu wszystkie trzy fazy zachodzą równocześnie. W fazie głowowej, stanowiącej ok. 20% wydzielania poposiłkowego, widok, zapach, smak czy żucie pobudza odpowiednie chemoreceptory i mechanoreceptory języka, jamy ustnej oraz jamy nosowej. Dochodzi wówczas do pobudzenia ośrodków sterujących apetytem w ośrodkowym układzie nerwowym, a następnie przekazania impulsacji pobudzającej za pośrednictwem eferentnych włókien nerwów błędnych do gruczołów wydzielniczych obecnych w żołądku. Uwalniana z zakończeń przed- i pozazwojowych tych nerwów acetylocholina przez receptory M3 pobudza bezpośrednio komórki okładzinowe, a ponadto - wydzielanie gastryny z komórek G i histaminy z komórek ECL. Histamina pobudza bezpośrednio komórki okładzinowe i główne żołądka do wydzielania kwasu i pepsyny oraz stymuluje komórki G do uwalniania gastryny za pośrednictwem peptydu uwalniającego gastrynę GRP, uwalnianego z neuronów tworzących synapsy z tymi komórkami G (ryc. 1.5). Gastryna, podobnie jak acetylocholina, pobudza wydzielanie histaminy. W związku z tym, że istotnym mechanizmem odpowiedzialnym za występowanie fazy głowowej jest mechanizm neurogenny i głównie zmysłowa aktywacja nerwów błędnych, ich przecięcie, określane mianem wagotomii, całkowicie blokuje procesy wydzielnicze tej fazy.

Rycina 1.5. Czynniki pokarmowe, mechaniczne rozciąganie i neuropeptydy (gastrin releasing peptide, GRP) uczestniczące w mechanizmie uwalniania gastryny. Znaczenie hamowania antralnego kwasu solnego przez somatostatynę uwalnianą z komórek wewnątrzwydzielniczych D określanej mianem autoregulacji wydzielania żołądkowego.

Faza żołądkowa, stanowiąca ok. 70% wydzielania stymulowanego pokarmem lub histaminą, rozpoczyna się w momencie, gdy pokarm dostanie się do żołądka. Zasadniczym bodźcem wydzielniczym jest gastryna, której uwalnianie z komórek G jest spotęgowane przez produkty trawienia białek, działające zarówno bezpośrednio na komórki okładzinowe, jak i pośrednio przez rozciąganie żołądka przez pokarm. Produkty wstępnego trawienia białek w żołądku (głównie aminokwasy aromatyczne), działając bezpośrednio na komórki G, stymulują je do uwalniania gastryny, ponadto na drodze pośredniej wskutek uwalniania GRP dochodzi również do wzrostu wydzielania w tej fazie. W wyniku aktywacji przez te produkty białkowe i pokarm długich i śródściennych, krótkich odruchów, w których uczestniczą interneurony ENS, następuje bezpośrednie pobudzenie komórek okładzinowych. Co ciekawe, wspomniana wcześniej wagotomia zmniejsza wydzielanie fazy żołądkowej, lecz nie eliminuje całkowicie wydzielania żołądkowego. Dowodzi to faktu, że mechanizm wydzielniczy żołądka nie zależy wybiórczo od aktywacji nerwów błędnych i uwalniania acetylocholiny na zakończeniach pozazwojowych tych włókien. Gdy pokarm znajdzie się w dwunastnicy, rozpoczyna się faza jelitowa, która stanowi najmniej, gdyż ok. 10% całkowitego udziału w procesie wydzielania żołądkowego. Jest ona następstwem zarówno rozciągnięcia opuszki dwunastnicy przez pokarm wędrujący do jelit, jak również działania aminokwasowych i peptydowych składników treści pokarmowej na komórki G obecne w początkowym odcinku dwunastnicy.

Mechanizm hamowania odźwiernikowego rozpoczyna się w chwili, gdy wydzielony z komórek okładzinowych HCl doprowadzi do obniżenia pH w części odźwiernikowej do < 3. W komórkach antrum dochodzi wówczas do wydzielania z komórek D systemu APUD hormonu somatostatyny, która na drodze parakrynnej hamuje wydzielanie gastryny, zmniejsza się również wydzielanie histaminy i jonów H+ (ryc. 1.5). Co więcej, dostając się do światła żołądka, somatostatyna w sposób bezpośredni hamuje wydzielanie komórek okładzinowych. Poza tym włączone zostają miejscowe odruchy hamujące wydzielanie komórek okładzinowych i komórek G. Spośród składników pokarmowych obecność kwasów tłuszczowych, jonów H+ czy roztworów hiperosmotycznych w treści pokarmowej pasażowanej do dwunastnicy również uaktywnia mechanizmy hormonalne hamujące wydzielanie żołądkowe. Spośród farmakologicznych inhibitorów wydzielania soku żołądkowego największą skuteczność w długości hamowania tego wydzielania osiągają inhibitory pompy protonowej w porównaniu z antagonistami histaminowego receptora H2 (ryc. 1.6). W przypadku zakwaszenia dwunastnicy przez jony H+ hamowanie żołądkowe zachodzi również na drodze odruchu dwunastniczo-żołądkowego, co zwrotnie hamuje wydzielanie żołądkowe. Efekt ten jest potęgowany jeszcze przez uwalnianie hormonów jelitowych, takich jak GIP, sekretyna, cholecystokinina i prawdopodobnie inne czynniki hormonalne i humoralne, jak dotąd jeszcze niezidentyfikowane.

1.6. AKTYWNOŚĆ ELEKTRYCZNA, CZYNNOŚCI MOTORYCZNE I WYDZIELNICZE JELIT

Podobnie jak w żołądku, potencjał spoczynkowy komórek jelitowych wykazuje rytmiczne zmiany, które rozpoczynają się w specjalnych komórkach rozrusznikowych (komórki Cajala) w postaci rytmu fal wolnych (BER). W dwunastnicy, która stanowi "rozrusznik" dla jelita cienkiego, BER osiąga najwyższą częstość w dwunastnicy (12 cykli/min), następnie w górnym odcinku jelita czczego (10 cykli/min). W miarę oddalania się od dwunastnicy częstość tego rytmu fal wolnych stopniowo spada i w jelicie krętym osiąga wartość ok. 7 cykli/min. Podobnie jak w żołądku, poza BER, błona mięśniowa jelita wytwarza także potencjały czynnościowe, które pojawiają się w fazie depolaryzacji cyklu BER. W ten sposób powstałe impulsy elektryczne przekazywane są na komórki warstwy mięśniowej, co inicjuje skurcz mięśniówki jelita. Aktywność motoryczną jelita cienkiego charakteryzują dwa rodzaje skurczów fazowych: skurcze odcinkowe, zwane segmentowymi lub niepropulsywnymi, oraz skurcze perystaltyczne, zwane także robaczkowymi lub propulsywnymi. Na aktywność motoryczną ma wpływ wiele czynników hormonalnych i humoralnych. Spośród hormonów żołądkowo-jelitowych gastryna i CCK wzmagają częstość potencjałów czynnościowych i skurcze jelita, zwłaszcza w fazie III kompleksu MMC, pozostają jednak bez wpływu na fale wolne BER. Poza funkcjami, jakie pełni CCK w motoryce i wydzielaniu jelita cienkiego oraz grubego, hormon ten silnie pobudza wydzielanie enzymów trzustkowych i wzmaga skurcze pęcherzyka żółciowego, przyspieszając jego opróżnianie i jednocześnie rozluźniając zwieracz bańki wątrobowo-trzustkowej (dawniej zwieracz Oddiego) (ryc. 1.7). Sekretyna również nasila motorykę jelita cienkiego, niemniej jednak, w przeciwieństwie do działania głównego hormonu rodziny sekretynowej, pozostałe hormony tej rodziny, takie jak glukagon, VIP (vasoactive intestinal peptide) czy PACAP (pituitary adenylate cyclase-activating peptide), mają umiarkowany wpływ na częstość potencjałów czynnościowych i aktywność skurczową, również nie zmieniają w sposób znaczący BER. Spośród innych hormonów motylina i grelina, podobnie jak w żołądku, wzmagają aktywność elektryczną i skurcze jelitowe oraz wzmagają przy tym skurcz zwieracza odźwiernika. Oba te hormony są odpowiedzialne za okresowy wzrost i regulację aktywności międzytrawiennego wędrującego kompleksu MMC. Spośród głównych neuromediatorów układu autonomicznego acetylocholina wzmaga skurcze jelitowe przez aktywację receptorów muskarynowych M3 błony mięśniowej jelita, natomiast noradrenalina hamuje motorykę przez pobudzanie swoistych receptorów ?-adrenergicznych tej błony.

W motoryce jelita grubego można wyróżnić kilka rodzajów skurczów, wśród których najważniejszą funkcję fizjologiczną pełnią skurcze odcinkowe (segmentowe), skurcze propulsywne (perystaltyczne i antyperystaltyczne) oraz skurcze masowe. Ciekawe, że w proksymalnej części okrężnicy BER osiąga niższą częstość (2-3 cykle/min) niż w części dystalnej (6-9 cykli/min), jest to powiązane z funkcjami ostatecznego miksowania treści i formowania kału, koniecznego do wydalania zbędnych produktów przemiany materii. Potencjały czynnościowe generowane na szczytach fal wolnych BER, dzięki którym dochodzi do skurczów okrężnicy, mogą być wywołane czynnikami takimi jak rozciąganie jelita, czynnikami neurogennymi, do których należy pobudzenie układu przywspółczulnego i oddziaływanie niektórych endokrynnych hormonów, zwłaszcza gastryny i CCK.

Czynności wydzielnicze jelita cienkiego są powiązane ze strukturą tej części jelita i obecnością gruczołów dwunastniczych, pierwotnie określanych mianem gruczołów Brunnera. Objętość wydzieliny produkowanej przez te gruczoły jest niewielka i ma charakter śluzowaty oraz wysoce alkaliczny (zakres pH 8,0-9,5). Jest to spowodowane wysoką zawartością mukoproteidów i podwyższoną zawartością jonów HCO-3 w stężeniu 25-50 mmol/l. Gruczoły w tej części przewodu pokarmowego wytwarzają również nabłonkowy czynnik wzrostu (epidermal growth factor, EGF). EGF pobudza miejscowo regenerację gruczołów, działa troficznie i ochronnie na komórki tych gruczołów, a ponadto przyspiesza gojenie ran i uszkodzeń błony śluzowej zarówno żołądka, jak i dwunastnicy. Wydzielina jelita grubego ma stosunkowo niewielką objętość i obfituje w śluz, zawiera również wodę i elektrolity, w tym głównie jony K+, HCO-3, Cl- i Na+, co ostatecznie nadaje jej charakter alkaliczny. Z jelita grubego wchłaniane są woda, jony Na+ i Cl- oraz witaminy powstałe przy udziale mikrobioty jelitowej.

Sok dwunastniczy zawiera wiele enzymów trawiennych, z których większość nie jest jednak endogennie wytwarzana, jest natomiast uwalniana z rozpadających się złuszczonych komórek nabłonka jelitowego. Wśród endogennych enzymów jelitowych wyłącznie mucynaza, enterokinaza i pepsynogen II są czynnie wydzielane przez gruczoły dwunastnicze.

Błona śluzowa jelita grubego wykazuje liczne krypty, sięgające do jej blaszki mięśniowej, a nabłonek jelita grubego przypomina histologicznie ten obecny w jelicie cienkim, chociaż charakteryzuje go większa liczba komórek kubkowych. Najsilniejszym bodźcem wydzielniczym dla gruczołów dwunastniczych, oprócz pokarmu, jest również rozciąganie mechaniczne jelita przez objętość treści pokarmowej, które powoduje wzrost objętości wydzieliny bez zmian składu elektrolitowego. W tym procesie pośredniczą niektóre hormony, w tym głównie gastryna, sekretyna i CCK, oraz neuromediatory cholinergiczne, uwalniane przez nerwy błędne. Gruczoły dwunastnicze pełnią ważną funkcję ochronną dla integralności zarówno nabłonka enterocytów, jak i struktury gruczołowej jelita. Przemawia za tym fakt, że są one źródłem dużej zawartości śluzu i jonów HCO-3, przez co swoją alkaliczną wydzieliną niejako osłaniają błonę śluzową dwunastnicy. W ten sposób chronią komórki dwunastnicy przed uszkadzającym wpływem pasażowanej z żołądka kwasowej komponenty soku żołądkowego o niskim pH, która uzyskuje kontakt z błoną śluzową dwunastnicy. Dotyczy to również ochrony przed drażniącymi miejscowo składnikami pokarmowymi, niektórymi lekami, bakteriami i innymi czynnikami o działaniu uszkadzającym i prozapalnym. Głównym bodźcem wydzielniczym w obrębie jelita grubego jest ucisk i rozciąganie ściany jelita, a także bezpośrednie działanie drażniące na gruczoły jelitowe wywierane przez składniki pokarmu i produkty ich rozpadu.

Piśmiennictwo

Ariyasu H., Takaya K., Tagami T., et al., Stomach is a major source of circulating ghrelin, and feeding state determines plasma ghrelin-like immunoreactivity levels in humans. J Clin Endocrinol Metab 2001; vol. 86: 4753-4758. Bado A., Levasseur S., Attoub S. et al., The stomach is a source of leptin. Nature 1998; vol. 394: 790-793. Barrachina M.D., Martinez V., Wang L., Wei J.Y., Tache Y., Synergistic interaction between leptin and cholecystokinin to reduce short-term food intake in lean mice. Proc Natl Acad Sci USA, 1997; vol. 94: 10 455-10 460. Blankstein U., Chen J., Diamant N.E., Davis K.D., Altered brain structure in irritable bowel syndrome: potential contributions of pre-existing and disease-driven factors. Gastroenterology 2010; vol. 138(5): 1783-1789. Brzozowski T., Konturek P.C., Sliwowski Z., Gastroprotective action of orexin-A against stress-induced gastric damage mediated by endogenous prostaglandins, sensory afferent neuropeptides and nitric oxide. Reg Pept 2008; vol. 148: 6-20. Brzozowski T., Konturek S.J., Sliwowski Z. et al., Role of capsaicin-sensitive sensory nerves in gastroprotection against acid-independent and acid-dependent ulcerogens. Digestion 1996; vol. 57: 424-432. Camilleri M., Madsen K., Spiller R., Van Meerveld B.G., Verne G.N., Intestinal barrier function in health and gastrointestinal disease. Neurogastroenterol Motil 2012b; vol. 24(6): 503-512. Corwin R.L., Smith G.P., Different effects of CCK A antagonists on gastric-acid response to CCK and pentagastrin. Peptides 1993; vol. 14: 253-257. Forte J.G., Ganser A.L., Tanisawa A.S., The K+-stimulated ATPase system of microsomal membranes from gastric oxyntic cells. Ann NY Acad Sci 1974; 242: 255-267. Helander H.F., The cells of gastric mucosa. Int Rev Cyto 1981; 70: 217-289. Holst J.J., Difference in the control of somatostatin release from antrum and fundus. In: Hakanson R, Sundler F eds. The stomach as an endocrine organ. Amsterdam: Elsevier Science Publisher 1991: 139-149. Kirchgessner A.L., Orexins in the brain-gut axis. Endocrine Rev 2002; vol. 23: 1-15. Konturek P.C., Brzozowski T., Konturek S.J., Gut clock: implication of circadian rhythms in the gastrointestinal tract. J Physiol Pharmacol 2011a; vol. 62(2): 139-150. Konturek P.C., Brzozowski T., Konturek S.J., Stress and the gut: pathophysiology, clinical consequences, diagnostic approach and treatment options. J Physiol Pharmacol 2011b; vol. 62(6): 591-599. Konturek S.J., Brzozowski T., Konturek P.C. et al., Brain-gut and appetite regulating hormones in the control of gastric secretion and mucosal protection. J Physiol Pharmacol 2008; vol. 59, Suppl 2: 7-31. Lloyd K.C.K., Maxwell V., Kovacs T.O., Miller J., Walsh I.H., Cholecystokinin receptor antagonist MK329 blocks intestinal fat induced inhibition of meal stimulated gastric acid secretion. Gastroenterology 1992; vol. 102: 131-138. Masuda Y., Tanaka T., Inomata N. et al., Ghrelin stimulates gastric acid secretion and motility in rats. Biochem Biophys Res Commun 2000; vol. 276: 905-908. Matson C.A., Wiater M.F., Kuijper J.L., Weigle D.S., Synergy between leptin and cholecystokinin (CCK) to control daily caloric intake. Peptides 1997; vol. 18: 1275-1278. Nakazato M., Murakami N., Date Y. et al., A role for ghrelin in the central regulation of feeding. Nature 2001; vol. 409: 194-198. Rhee S.H., Pothoulakis C., Mayer E.A., Principles and clinical implications of the brain-gut-enteric microbiota axis. Nat Rev Gastroenterol Hepatol 2009; vol. 6(5): 306-314. Sakurai T., Amemiya A., Ishii M. et al., Orexins and orexin receptors: a family of hypothalamic neuropeptides and G protein-coupled receptors that regulate feeding behavior. Cell 1998; vol. 92: 573-585. Thomsen L., Robinson T.L., Lee J.C., Farraway L.A., Hughes M.J., Andrews D.W., Huzinga J.D., Interstitial cells of Cajal generate a rhythmic pacemaker current. Nat Med 1998: 848-851. Tomasetto C., Karam S.M., Ribieras S., Identification and characterization of a novel gastric peptide hormone; the motilin-related peptide. Gastroenterology 2000; vol. 119: 395-405.

Rozdział 2

Mikrobiota jelitowa

Anatol Panasiuk

Organizm ludzki składa się z 1013 komórek tworzących różne organy i tkanki, które komunikują się ze sobą, stanowiąc nierozerwalny układ. Zaburzenie komunikacji między nimi może być przyczyną dysfunkcji narządów, tkanek, a w konsekwencji prowadzić do rozwoju choroby. Liczba drobnoustrojów kolonizujących człowieka sięga 1014, na 1 komórkę organizmu ludzkiego przypada do 10 komórek bakterii. Różnorodność mikroorganizmów jest olbrzymia, zawierają łącznie ok. 3,3 miliona genów, co stanowi pulę informacji 150 razy większą od zawartej w ludzkim genomie. Suma genów zawartych w komórkach człowieka oraz mikrobiomu tworzy mieszankę cech metabolicznych, które niemożliwe są do uzyskania bez informacji zawartej w drobnoustrojach. Tak funkcjonujący organizm człowieka łącznie z mikrobiomem określa się jako "superorganizm". Genom mikrobioty jelitowej jest często określany jako trzeci główny genom człowieka po jądrowym i mitochondrialnym. Sugeruje się, że dynamiczny ekosystem mikrobioty odgrywał istotną rolę w ewolucji człowieka. Pierwsze obserwacje dotyczące wpływu pożywienia na mikrobiotę jelitową poczynił Arthur Kendel w 1909 r. w pracy pt. "Some observations on the study of the intestinal bacteria". Pojęcie "mikrobiom" zaproponował J. Lederberg w 2001 r.

Tabela 2.1. Lokalizacja mikrobioty człowieka

Na powierzchni skóry i błon śluzowych człowieka występuje bardzo bogate środowisko drobnoustrojów symbiotycznych, komensalnych oraz patogennych (tab. 2.1). Mikrobiota jest zmienna w różnych częściach ciała. U tego samego człowieka może różnić się jakościowo i ilościowo w różnych okresach zdrowia i choroby. Mikrobiota jelitowa jest najgęstszym znanym ekosystemem bakteryjnym występującym w naturze. Złożone zależności w zróżnicowanym kompleksie mikroorganizmów są trudne do interpretacji na aktualnym poziomie wiedzy. Mikrobiota jest wielogatunkowym, bardzo dynamicznym systemem podatnym na różne czynniki biologiczne oraz środowiskowe. Jej funkcjonowanie wymaga bardzo rozbudowanych i wydajnych sygnałów między komórkami tworzącymi "pokrywę" skóry i błon śluzowych, a także sprawnej komunikacji między elementami mikrobioty a komórkami człowieka (gospodarza). Uważa się, że mikrobiota stanowi nierozerwalną część naszego organizmu, a metabolity bakteryjne są podstawowymi mediatorami w procesach fizjologii człowieka. Definicje dotyczące mikrobioty ujęto w tabeli 2.2.

Tabela 2.2. Definicje związane z mikrobiotą

Metagenomika - nauka zajmująca się molekularnymi badaniami złożoności mikrobiomu. Dziedziny metagenomiki:

metatranskryptomika - badania mRNA metaproteomika - badania białek mikrobiomu metainteraktomika - badania sieci metabolicznych

Metagenom - suma genów oraz genomów mikrobioty, w tym plazmidów, podkreślająca potencjał genetyczny populacji

Mikrobiom - suma genów i genomów mikrobioty oraz jej metabolitów

Mikrobiota - wspólnota żywych mikroorganizmów rezydujących w określonej niszy ekologicznej. W jej skład wchodzą bakterie (głównie beztlenowe), wirusy (głównie bakteriofagi), drożdżaki, organizmy jednokomórkowe zaliczane do prokariontów oraz eukariontów

Należy pamiętać, że do mikrobioty człowieka zalicza się organizmy komensalne i patogenne

Organizm człowieka łącznie z jego mikrobiotą określa się mianem "superorganizm"

Eubioza - fizjologiczna równowaga dotycząca ilości, różnorodności i składu mikroorganizmów zasiedlających np. przewód pokarmowy

Dysbioza - zaburzenia w składzie i ilości mikrobioty jelitowej mające odzwierciedlenie w objawach klinicznych. Dysbioza może być następstwem rozrostu, zmiany składu lub zaniku mikrobioty

Zespół rozrostu bakterii jelita cienkiego (SIBO) - nadmierny rozrost w jelicie cienkim bakterii typowych dla mikrobioty jelita grubego (rodzaj wyżej opisanej dysbiozy)

SIBO - small intestinal bacterial overgrowth

Każdy człowiek jest skolonizowany przez setki typów bakterii, każdy typ składa się z dziesiątków gatunków bakterii, które zawierają różne populacje genów (tab. 2.3).

Jednakże mikrobiota jest indywidualna dla każdego człowieka, który jest skolonizowany przez drobnoustroje o różnym składzie, co czyni go mniej lub bardziej odpornym na różne choroby. Dlatego zainteresowanie wpływu mikrobioty człowieka na jego kondycję zdrowotną w ostatnich latach znacznie wzrosło. Pojawiają się nowe koncepcje interakcji między elementami mikrobioty a środowiskiem zewnętrznym, wiekiem, sposobem odżywiania czy też współistniejącymi chorobami człowieka (tab. 2.4).

2.1. MIKROBIOTA PRZEWODU POKARMOWEGO

Przewód pokarmowy odpowiedzialny jest za przyjmowanie, trawienie oraz wchłanianie składników odżywczych. Poszczególne odcinki przewodu pokarmowego różnią się motoryką, składem środowiska (w tym pH), wydzielaniem enzymów trawiennych oraz immunoglobulin, wydzielaniem i wchłanianiem różnych substancji, w tym żółci. Górny odcinek przewodu pokarmowego (jama ustna, gardło, przełyk) charakteryzuje się brakiem kolonizacji mikrobioty w jego świetle. Wynika to z faktu, że spożywany pokarm krótko pozostaje w tych częściach przewodu, dlatego drobnoustroje kolonizują głównie błony śluzowe. Bardzo bogata i różnorodna jest mikrobiota jamy ustnej, występująca na zębach, dziąsłach, języku, migdałkach. W żołądku niskie pH determinuje skład mikrobioty, a populacja drobnoustrojów jest nieliczna i mniej różnorodna w stosunku do jelit. W dwunastnicy oraz początkowym odcinku jelita cienkiego warunki są również niesprzyjające wzrostowi mikrobioty ze względu na niskie pH, szybki pasaż oraz obecność dużej ilości kwasów żółciowych. Wolniejszy pasaż treści pokarmowej w dalszych odcinkach przewodu pokarmowego umożliwia kolonizację bakteryjną zarówno błony śluzowej, jak też światła jelit. Liczba i zróżnicowanie bakterii zwiększa się od przełyku przez żołądek do jelit - osiągają niewyobrażalną gęstość do 100 miliardów bakterii w 1 gramie treści końcowego odcinka jelit (tab. 2.5).

Tabela 2.3. Skład mikrobioty człowieka

MIKROBIOM

TYPY MIKROORGANIZMÓW

UDZIAŁ W MIKROBIOCIE (%)

LICZBA GATUNKÓW BAKTERII

Jama ustna

Firmicutes

Bacteroides

Proteobacteria

Actinobacteria

Fusobacteria

36,7

17,3

17,1

11,9

5,2

> 500

Skóra

Actinobacteria

Firmicutes

Proteobacteria

Bacteroides

52,0

24,4

16,5

6,3

ok. 300

Drogi oddechowe

Actinobacteria

Firmicutes

Proteobacteria

Bacteroides

55

15

8

3

>500

Jelito

Firmicutes

Bacteroides

Actinobacteria

Proteobacteria

38,8

27,8

8,2

2,1

> 1000

Układ moczowo-płciowy

Firmicutes

Bacteroides

Actinobacteria

83

3

3

ok. 150

Tabela 2.4. Czynniki mające wpływ na mikrobiotę jelitową

CZYNNIKI WEWNĘTRZNE

CZYNNIKI ZEWNĘTRZNE

Wiek Płeć Przewlekłe choroby organizmu Choroby jelit i narządów trawiennych Choroby dróg żółciowych Pierwotne i wtórne niedobory immunologiczne Infekcje organizmu aktualne lub przebyte Dieta Alkohol Palenie tytoniu Przewlekły stres Strefa klimatyczna Higiena Antybiotykoterapia Immunosupresja Przeszczep narządu

Tabela 2.5. Zawartość bakterii w przewodzie pokarmowym człowieka

ODCINEK PRZEWODU POKARMOWEGO

LICZBA KOLONII BAKTERII/ML

Żołądek

101-103 cfu/ml

Dwunastnica

101-103 cfu/ml

Jelito czcze/kręte

104-107 cfu/ml

Jelito grube

1011-1012 cfu/ml

cfu (colony-forming unit) - jednostka tworząca kolonię

Badania wykazują, że zdecydowaną większość mikrobioty jelitowej stanowią drobnoustroje bezwzględnie beztlenowe, w dalszej kolejności drobnoustroje względnie beztlenowe oraz tlenowe.

Wśród mikrobioty jelitowej najlepiej zostały poznane cztery typy (podkrólestwa) bakterii: Firmicutes, Bacteroides, Actinobacteria oraz Proteobacteria. Do mniej poznanych, a tworzących mikrobiotę zalicza się archeony, wirusy oraz eukarionty włącznie z grzybami i pasożytami. Mikrobiota jelitowa złożona jest głównie z dwóch rodzajów bakterii - Bacteroides i Firmicutes, które mogą stanowić nawet do 90% wszystkich drobnoustrojów jelitowych. W populacji europejskiej dominują bakterie Firmicutes i Proteobacteria, co wynika z diety bogatej w białka zwierzęce, cukier, skrobię i tłuszcze, a ubogiej we włóknik. W populacji afrykańskiej, gdzie dominuje dieta wegetariańska z dużą ilością wodorowęglanów i włóknika, przy niedoborach białek zwierzęcych w mikrobiocie jelitowej przeważają Bacteroides i Actinobacteria.

Liczbę bakterii Bacteroides określa się na 109-1011/g stolca. Bakterie z rodzaju Bacteroides należą do Gram-ujemnych bezwzględnie beztlenowych, zawierają m.in. lipopolisacharydy (LPS), proteazy, neuraminidazy, fibrynolizyny, kolagenazy. Białka te uczestniczą w trawieniu pożywienia, przekazywaniu sygnałów oraz w kontrolowaniu środowiska i hamowaniu wzrostu innych drobnoustrojów w jelicie. Bakterie dokonują trawienia (fermentacji) różnych polisacharydów i błonnika rozpuszczalnego, powodując powstawanie SCFA - krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (m.in. kwasu masłowego) - oraz biorą udział w metabolizmie kwasów żółciowych. Rodzaj Firmicutes zawiera kilka tysięcy gatunków bakterii (laseczki, dwoinki) Gram-dodatnich o dużej różnorodności. Są wśród nich gatunki bezwzględnie beztlenowe, tlenowe oraz wytwarzające spory.

U każdego człowieka skład mikrobioty jelitowej jest zasadniczo stały, jednakże występują istotne różnice między poszczególnymi osobami. Wzrastają one wraz z wiekiem. Kolonizacja mikrobioty jelitowej rozpoczyna się w życiu płodowym. Podczas porodu naturalnego noworodki asymilują mikrobiotę dróg rodnych oraz przewodu pokarmowego matki. Poród drogą cięcia cesarskiego uniemożliwia taką kolonizację przewodu pokarmowego noworodka. U dzieci urodzonych tą drogą tworzenie się fizjologicznej mikrobioty jelitowej trwa dłużej, dlatego też w tym czasie są one bardziej narażone na zakażenia. Po porodzie, w ciągu pierwszych 10 dni życia, mikrobiota jelitowa noworodka osiąga gęstość 109-1011 komórek/g stolca. Innym czynnikiem odgrywającym zasadniczą rolę w kształtowaniu się mikrobioty jelitowej noworodka jest karmienie piersią (tab. 2.6).

Tabela 2.6. Skład mikrobioty jelitowej w zależności od wieku

WIEK

TYP MIKROORGANIZMÓW (OD NAJCZĘSTSZYCH DO NAJRZADSZYCH)

CZYNNIKI MODYFIKUJĄCE

Do 2.-3. r.ż.

Actinobacteria

Proteobacteria

Firmicutes

Bacteroides

Rodzaj porodu (droga naturalna/cięcie cesarskie)

Karmienie piersią vs. sztuczne karmienie

Zaburzenia wchłaniania

Antybiotykoterapia

Osoby dorosłe

Firmicutes

Bacteroides

Actinobacteria

Proteobacteria

Dieta

Cykle hormonalne

Podróże

Choroby

Leki

> 70. r.ż.

Firmicutes

Actinobacteria

Bacteroides

Proteobacteria

Styl życia

Odżywianie

Spadek odporności i podatność na infekcje

Duża liczba leków

Choroby wielu narządów

Pod koniec 2. r.ż. aktywują się podstawowe funkcje mikrobioty jelitowej, takie jak pobieranie składników odżywczych, fermentacja (trawienie), stymulacja układu odpornościowego oraz ochrona przed patogenami. W pełni dojrzały i stosunkowo stały skład mikrobioty człowiek osiąga w wieku dojrzewania i utrzymuje się do wieku podeszłego. U osób starszych odnotowuje się zmniejszenie się liczby bakterii Bacteroides oraz Bifidobacterium oraz wzrost fakultatywnych beztlenowców z E. coli. Obniża się również stosunek Firmicutes do Bacteroides.

Między mikrobiotą jelitową a gospodarzem toczy się nieustanna interakcja na wielu poziomach: genetycznym, metabolicznym, immunologicznym. Ewolucja doprowadziła do nierozerwalnej więzi między zdrowiem człowieka a jego mikrobiotą. Mikrobiota odgrywa kluczową rolę w procesach trawiennych, motorycznych przewodu pokarmowego, w odporności czy też zdrowiu psychicznym (oś mikrobiota-jelito-mózg).

Skład mikrobioty przewodu pokarmowego jest wysoce zależny od jakości pożywienia oraz nawyków żywieniowych. Pokarm bogaty w zdrowe składniki odżywcze normalizuje skład oraz prawidłowy metabolizm mikrobioty jelitowej. Wykazano, że mikrobiota jelitowa jest różna u dzieci w Europie i Afryce. Dzieci afrykańskie, spożywające większe ilości błonnika, mają wyższy odsetek bakterii odpowiedzialnych za hydrolizę celulozy i ksylanów, co umożliwia uzyskanie więcej energii z pożywienia. Ponadto bakterie te chronią błonę śluzową jelita, wzmacniając odporność wobec chorobotwórczych infekcji jelitowych. Pokarmy z zawartością konserwantów negatywnie wpływają na wrażliwy ekosystem jelit, doprowadzając do redukcji masy oraz liczby gatunków drobnoustrojów. Zwraca się uwagę na negatywną rolę utwardzanych tłuszczów, które są stałym elementem składowym żywności produkowanej na skalę przemysłową.

Najbardziej negatywny wpływ na skład jakościowy i ilościowy mikrobioty jelitowej mają antybiotyki, które prowadzą do eliminacji wrażliwych drobnoustrojów (bakterie symbiotyczne), selekcji i namnażania bakterii dysbiotycznych lub grzybów - w większości chorobotwórczych.

Zaburzenia jakościowe oraz ilościowe mikrobioty jelitowej mogą prowadzić do rozwoju chorób jelit lub ogólnoustrojowych (tab. 2.7).

Tabela 2.7. Choroby, w których udowodniono udział mikrobioty przewodu pokarmowego

CHOROBY PRZEWODU POKARMOWEGO

CHOROBY OGÓLNOUSTROJOWE

Choroby zapalne jamy ustnej i przyzębia Zapalenie żołądka, rak żołądka (Helicobacter pylori) Zespół jelita nadwrażliwego Nieswoiste zapalne choroby jelit (wrzodziejące zapalenie jelita grubego, choroba Leśniowskiego-Crohna) Biegunka o etiologii Clostridium difficile Zespół rozrostu bakteryjnego jelita cienkiego (SIBO) Rak jelita grubego Choroba uchyłkowa jelita grubego Cukrzyca typu II Zespół metaboliczny Niealkoholowe stłuszczenie wątroby (NAFLD) Choroby autoimmunologiczne Inne

2.2. ROLA MIKROBIOTY JELITOWEJ W PROCESACH FIZJOLOGICZNYCH

Drobnoustroje przewodu pokarmowego posiadają wiele nieodzownych dla organizmu ludzkiego właściwości, należą do nich m.in.:

Utrzymanie integralności bariery jelitowej dzięki: pobudzaniu proliferacji enterocytów produkcji śluzu prawidłowemu ukrwieniu ściany jelit. Hamowanie translokacji drobnoustrojów i ich metabolitów ze światła jelit do krwiobiegu. Wspomaganie funkcji trawiennych przewodu pokarmowego przez wydzielanie wielu enzymów, które nie występują u człowieka, a umożliwiają trawienie złożonych węglowodanów, błonnika, zwiększając uzyskanie do 10% dodatkowej energii z puli spożytego pokarmu. Głównym źródłem uzyskiwania energii przez mikrobiotę jelitową są roślinne polisacharydy (błonnik rozpuszczalny, który fermentuje do SCFA) oraz mukopolisacharydy. Genom człowieka jest pozbawiony możliwości kodowania enzymów trawiących te związki, dlatego tak ważna jest rola drobnoustrojów jelitowych w pozyskiwaniu energii z wodorowęglanów. Udział w powstawaniu krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, a wśród nich ogromnie ważnego kwasu masłowego, który przyczynia się do odżywiania i regeneracji enterocytów (fermentacja błonnika rozpuszczalnego w jelicie). Produkcja witamin z grupy B: B1, B6, B12 oraz witaminy K i kwasu foliowego. Wpływ na recyrkulację kwasów żółciowych przez wytwarzanie hydrolaz kwasów żółciowych. Prawidłowy metabolizm kwasów żółciowych ma zasadniczy wpływ na adsorbcję lipidów i homeostazę cholesterolu. Funkcje obronne - hamowanie rozwoju chorobotwórczych drobnoustrojów przez: wydzielanie defensyn - białek hamujących wzrost bakterii stymulację produkcji wydzielniczych immunoglobulin sIgA, które mają zdolność opłaszczania patogenów w jelicie. Funkcje immunologiczne: modulacja reakcji regulatorowych limfocytów T (Treg) przez wywołanie zjawiska "tolerancji immunologicznej" na antygeny mikrobioty jelitowej modulacja szlaków immunologicznych z udziałem komórek dendrytycznych, limfocytów subpopulacji Th1, Th2, Th17. Neutralizacja potencjalnych mutagenów i karcynogenów, takich jak heterocykliczne aminy czy związki N-nitrozowe powstające w przewodzie pokarmowym osób spożywających duże ilości czerwonego mięsa.

Mikrobiota jelitowa odgrywa kluczową rolę w dojrzewaniu i stymulacji układu immunologicznego, kształtowaniu struktury i funkcji błony śluzowej jelita oraz ochronie przed kolonizacją i inwazją drobnoustrojów chorobotwórczych. Komórki nabłonka błony śluzowej jelit stanowią pierwszą linię kontaktu z mikrobiotą oraz chronią przed translokacją drobnoustrojów i ich metabolitów do organizmu. Enterocyty stanowią również barierę między środowiskiem zewnętrznym a najbardziej aktywną tkanką limfatyczną przewodu pokarmowego (gut-associated lymphoid tissue, GALT), będącą bogatym skupiskiem komórek tworzących wrodzony i nabyty system immunologiczny człowieka. Komórki GALT przetwarzają i przekazują organizmowi informacje pochodzące z kontaktu z mikrobiotą jelitową. Komunikacja komórek GALT z bakteriami jelitowymi jest możliwa dzięki komórkom dendrytycznym (dendritic cells, DCs), receptorom TLRs (tool-like receptors) oraz domenie NOD (domena oligomeryzacyjna wiążąca nukleotyd, ang. nucleotide-binding oligomerization domain).

Ciekawym zjawiskiem wśród mikrobioty jelitowej jest możliwość przekazywania między bakteriami różnych gatunków ruchomych elementów genetycznych w postaci transpozonów. Taki sposób horyzontalnego przekazywania ważnych informacji genetycznych prowadzi do nabywania przez bakterie jelitowe nowych właściwości przystosowawczych.

Nabłonek błony śluzowej jelita jest pokryty ochronną warstwą śluzu, złożoną z śluzowych mukoprotein, syntetyzowanych i wydzielanych przez komórki kubkowe (jednokomórkowe gruczoły śluzowe). Komórki kubkowe wydzielają IgA oraz prezentują na swojej powierzchni antygeny bakteryjne dla komórek dendrytycznych. Uważa się, że komórki kubkowe pod wpływem metabolitów mikrobioty jelitowej wydzielają wiele bioaktywnych czynników, odgrywających istotną rolę w przekazywaniu informacji do środowiska wewnętrznego organizmu, a także w patogenezie wielu chorób jelit.

Jelito cienkie jest bogate w substancje odżywcze dla człowieka, co stanowi doskonałe warunki do bytowania i wzrostu licznych drobnoustrojów. Błona śluzowa jelita tworzy tzw. barierę chemiczną, prowadząc do segregacji mikrobioty, tj. promocji drobnoustrojów symbiotycznych i eliminacji mikrobioty saprofitycznej oraz patogennej. W jelicie cienkim dominują bakterie z grup: Proteobacteria spp. (gł. Enterobacteria), Lactobacillales, Erysipelotrichales (gł. Turicibacter spp.).

Jelito grube, w przeciwieństwie do wyższych partii jelita, jest ubogie w substancje odżywcze, a treść jelitowa obfituje w niestrawialne i niewchłanialne substancje resztkowe. Dlatego mikrobiota na tym odcinku jelita jest znacznie uboższa, z dominacją bakterii z grupy Bacteroidetes oraz Clostridia, które uzyskują energię z rozkładu włókien niestrawionych (błonnika rozpuszczalnego) przez organizm. Jelito grube tworzy barierę fizyczną, chroniąc środowisko wewnętrzne przed mikrobiotą. Mechaniczne odseparowanie mikrobioty od ściany jelita jest możliwe dzięki warstwom śluzu. Warstwa zewnętrzna śluzu jest obfita i luźna, a warstwę wewnętrzną tworzy śluz zwarty. Białka Mucin2 tworzą "siateczkową" strukturę warstwy śluzu. Przy niedoborach włókien roślinnych w diecie śluz jest degradowany przez bakterie, które wykorzystują polisacharydy śluzu jelitowego jako źródło własnej energii.

Bakterie fermentujące włókna roślinne (błonnik rozpuszczalny) - (Clostridium spp., Eubacterium spp., Fusobacterium spp., Butyrivibrio spp., Megasphaera elsdenii, Mitsuokella multocida - są głównymi producentami krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (short-chain fatty acids, SCFA). Do najważniejszych zalicza się kwasy masłowy, propionowy, octowy oraz mlekowy. SCFA mają istotne znaczenie w procesach homeostazy organizmu (tab. 2.8).

Istotną rolę w metabolizmie węglowodanów odgrywa kwas masłowy. Poza miejscowym wpływem na jelito kwas masłowy dociera krążeniem wrotnym do wątroby i zwiększa syntezę glikogenu w wątrobie oraz stężenie acetylo-CoA, a zmniejsza oksydację glukozy. Nie mniej ważną odżywczą funkcję pełnią kwas propionowy i octowy.

2.3. BADANIA MIKROBIOTY JELITOWEJ

Zasadniczym problemem badania mikrobioty człowieka są ograniczone możliwości laboratoriów mikrobiologicznych, ponieważ można wyhodować nie więcej niż 50% drobnoustrojów w standardowych warunkach beztlenowych. Pozostała część mikrobioty (20-80%) jest identyfikowana metodami molekularnymi i genetycznymi. Brak identyfikacji znacznej części mikrobioty jelitowej skutkuje niedocenianiem tych drobnoustrojów. Dynamiczny rozwój nowoczesnych technik bioinformatycznych i biostatystycznych z jednoczasowym sekwencjonowaniem tysięcy genów pozwala jednak na stworzenie "profilu" mikrobiomu indywidualnego człowieka. Molekularna diagnostyka opiera są na badaniu rybosomalnych podjednostek 16S RNA (rRNA) jako filogenetycznych markerów gatunków mikrobioty.

Tabela 2.8. Rola krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA - masłowy, propionowy, octowy)

RODZAJ SCFA

ROLA

Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (wszystkie)

Regulacja wydzielania hormonów jelitowych glucagon-like peptide 1 (GLP1) peptydy YY (PYY) Poprawa tolerancji glukozy Zwiększenie wrażliwości na insulinę Regulacja stężenia leptyny Poprawa motoryki przewodu pokarmowego Redukcja zapalenia w jelicie

Kwas masłowy

Odżywcza zapewnia 80% energii enterocytom 5-10% całkowitej energii organizmu Troficzna Proapoptotyczna Cytoprotekcyjna Przeciwzapalna

Kwas propionowy

Przeciwzapalna Wpływ na układ odpornościowy Zapobiega proliferacji i indukuje apoptozę komórek raka jelita grubego

Kwas octowy

Przeciwzapalna Zmniejsza pH okrężnicy - zmniejsza rozpuszczalność soli żółciowych Zwiększa wchłanianie mikroelementów Zmniejsza wchłanianie amoniaku i hamuje rozwój patogenów Wykorzystywany przez bakterie jako substrat do produkcji maślanu

W 2007 r. uruchomiono międzynarodowy projekt Human Microbiome Project, w ramach którego prowadzone są badania nad składem gatunkowym, genetycznym mikrobiomu ludzi w zależności od wieku, płci, chorób, środowiska (strefy klimatyczne), diety itp.

2.4. DYSBIOZA

Zaburzenie równowagi mikrobioty jelitowej prowadzi do tzw. dysbiozy, której następstwa są trudne do wyrównania w krótkim czasie. Przyczyną dysbiozy są infekcje jelitowe (bakteryjne, grzybicze, wirusowe, pasożytnicze) lub ogólnoustrojowe. Długotrwała antybiotykoterapia skutkuje zniszczeniem kruchej równowagi między drobnoustrojami (tab. 2.9). Zmniejszenie puli bakterii fermentujących (m.in. produkujących kwas masłowy) upośledza integralność błony śluzowej, prowadząc do zwiększonego przenikania drobnoustrojów, ich fragmentów oraz metabolitów do krążenia ogólnego. Powstają warunki do rozwoju tzw. przeciekającego jelita (leaky gut). Krążące we krwi fragmenty mikrobioty jelitowej mają zasadnicze znaczenie w inicjacji lub modulacji różnych stanów chorobowych w organizmie.

Następstwem dysbiozy jelitowej są biegunki poantybiotykowe, biegunki podróżnych czy zakażenie Clostridium difficile z jego różnorodnymi następstwami (patrz rozdziały: 11, 17, 18). Zaburzony skład ilościowy i jakościowy mikrobioty jelitowej może uczestniczyć w patogenezie wielu chorób ogólnoustrojowych, takich jak: zespół metaboliczny, cukrzyca typu 2, reumatoidalne zapalenie stawów, choroby alergiczne, trądzik różowaty czy stwardnienie rozsiane i choroba Parkinsona. Kwestią sporną pozostaje, czy dysbioza jest zjawiskiem sprawczym, czy też jest następstwem wyżej wymienionych chorób.

Tabela 2.9. Przyczyny dysbiozy jelita

Diagnostyka dysbiozy jest w praktyce klinicznej bardzo trudna i opiera się głównie na stwierdzeniu niespecyficznych objawów ze strony przewodu pokarmowego oraz analizie przyczyn do tego prowadzących. Kurczowe bóle brzucha, wzdęcia, luźne stolce mogą wskazywać na dysbiozę jelit. W przypadku podejrzenia SIBO nowym "złotym standardem" diagnostycznym jest prosty i łatwy w użyciu wodorowy test oddechowy (WTO).

Leczenie dysbiozy polega na usunięciu przyczyny oraz restytucji symbiotycznych bakterii i/lub grzybów (tab. 2.10) w celu uzyskania eubiozy. Dysbioza poantybiotykowa może utrzymywać się przez kilka - kilkanaście tygodni po zakończonym leczeniu. Dlatego zapobieganie dysbiozie oraz szybkie i efektywne odbudowanie mikrobioty jelitowej są ważne, by utrzymać integralność błony śluzowej i zapobiec translokacji toksyn do krążenia ogólnego. Przy utrzymujących się masywnych zaburzeniach mikrobioty jelitowej (np. nawracające zakażenie C. difficile) należy rozważyć zastosowanie transferu mikrobioty jelitowej.

Probiotykom przypisuje się wiele różnych pozytywnych właściwości, m.in. stabilizację mikrobioty przez ochronę przed kolonizacją patogenów i konkurencję o niszę ekologiczną z wytwarzaniem białek przeciwbakteryjnych oraz wytwarzanie krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, mających odżywczy i regeneracyjny wpływ na enterocyty. Rekonstrukcja składu mikrobioty jelitowej przy użyciu probiotyków zwiększa prawdopodobieństwo ustąpienia dolegliwości wynikających z nadmiernego rozrostu patogennych drobnoustrojów w jelicie. Dysbioza towarzysząca zespołowi jelita nadwrażliwego powinna być leczona probiotykami z zastosowaniem m.in. szczepów Bifodobacterium infantis 35624, Lactobacillus GG, Lactobacillus plantarum DSM 9843, VSL#3). Ponadto zastosowanie probiotyków należy rozważać w leczeniu ostrego zapalenia żołądkowo-jelitowego (Lactobacillus GG, Saccharomyces boulardii CNCM I-745), zapobieganiu biegunce poantybiotykowej (Lactobacillus GG, S. boulardii CNCM I-745, Lactobacillus reuteri DSM 17938) czy indukcji remisji wrzodziejącego zapalenia jelita grubego (VSL#3). W biegunce spowodowanej zakażeniem C. difficile zaleca się stosowanie preparatów S. boulardii. Nie zaleca się stosowania szczepów probiotycznych w zapobieganiu biegunce podróżnych, zaparciach czynnościowych oraz chorobie Leśniowskiego-Crohna. Zalecając probiotyk, należy kierować się wynikami badań klinicznych, zaleceniami towarzystw naukowych oraz skutecznością i bezpieczeństwem preparatu. Należy pamiętać, że pozytywny wpływ probiotycznych bakterii na mikrobiotę jelitową jest ściśle uzależniony od zastosowanych szczepów bakteryjnych.

Tabela 2.10. Probiotyczne bakterie oraz grzyby stosowane w leczeniu dysbiozy lub jej zapobieganiu

BAKTERIE

GRZYBY

Lactobacillus

casei pseudocasei rhamnosus plantarum delbrueckii acidophilus reuteri lactis

Bifidobacterium

longum breve infantis

Streptococcus thermophilus

Enterococcus faecium

Saccharomyces boulardii

2.5. ZESPÓŁ ROZROSTU BAKTERYJNEGO JELITA CIENKIEGO

Zespół rozrostu bakteryjnego jelita cienkiego (small intestinal bacterial overgrowth, SIBO) jest to stan intensywnego wzrostu w jelicie cienkim mikrobioty typowej dla jelita grubego. W jelicie cienkim zwiększa się ilość oraz zmienia się profil drobnoustrojów, które nie występują fizjologicznie w tej lokalizacji. W tabeli 2.11 przedstawiono skład mikrobioty jelita cienkiego u osób z SIBO.

Tabela 2.11. Mikrobiota jelita cienkiego u osób z SIBO

BAKTERIE TLENOWE

BAKTERIE BEZTLENOWE

141 gatunków, m.in.:

Streptococcus Escherichia coli Staphylococcus Klebsiella

117 gatunków, m.in.

Bacteroides Lactobacillus Clostridium

SIBO jest stanem dynamicznym, pojawia się lub nasila przy wystąpieniu niekorzystnych czynników zewnętrznych (styl życia, dieta, antybiotykoterapia) oraz wewnętrznych (przebyte operacje przewodu pokarmowego, przewlekłe choroby itp.) (ryc. 2.1). W patogenezie SIBO uwzględnia się dysbiozę z zaburzeniem równowagi mikrobioty na korzyść drobnoustrojów fermentujących węglowodany. Skrócenie kosmków jelitowych ze wzrostem przepuszczalności ściany jelita dla elementów mikrobioty prowadzi do zaburzeń trawienia oraz indukuje procesy zapalne w jelicie, nasilając rozrost bakterii w jelicie cienkim (ryc. 2.2).

W populacji osób zdrowych objawy SIBO są bardzo często ignorowane z uwagi na niespecyficzne objawy, a u osób z chorobami przewodu pokarmowego są przypisywane chorobie zasadniczej (tab. 2.12). Opisano wiele czynników prowadzących do rozwoju SIBO.

Tabela 2.12. Częstość występowania SIBO w różnych populacjach osób zdrowych oraz chorych

POPULACJA

ODSETEK OSÓB Z SIBO

Osoby zdrowe

2,5-22%

Bez otyłości/otyłość

2,5/17%

Osoby zdrowe > 65. r.ż.

do 50%

Przewlekłe zapalenie trzustki

34-92%

Zespół jelita nadwrażliwego

30-85%

Nieswoiste choroby zapalne jelit

25-88%

Celiakia

9-67%

Marskość wątroby z wodobrzuszem

do 88%

Minimalna encefalopatia

38%

Niealkoholowe stłuszczenie wątroby (NAFLD)

38-60%

Cukrzyca

8-44%

Trądzik różowaty

41-45%