Oś mózgowo-jelitowa - dlaczego jelita to "drugi mózg"?

Zastanawialiście się kiedyś skąd się bierze “samopoczucie”? Okazuje się, że nie do końca odpowiada za nie nasza głowa. Samopoczucie rodzi się gdzieś na drodze sygnalizacji mózg- jelita (oś mózgowo-jelitowa). Skomplikowana wymiana informacji zachodzi w 90 proc. w kierunku mózgu i tylko w 10 proc. zwrotnie. To jelita i zamieszkujące je organizmy wysyłają - głównie poprzez nerw błędny - sygnały, jak się czujemy. To tłumaczy, dlaczego stresując się, ściska nas w żołądku, a doznając miłosnych wzniesień, czuć motylki w brzuchu. Swój początek w jelitach ma również wiele chorób, np. depresja.

Spis treści

1. Oś mózgowo-jelitowa - dlaczego nasze jelita to "drugi mózg"?
2. Co wpływa na oś mózgowo-jelitową?

Oś mózgowo-jelitowa to szlak sygnalizacyjny pomiędzy przewodem pokarmowym a centralnym układem nerwowym. Odpowiada za niego bezpośrednio nerw błędny, ale po kolei...

Przewód pokarmowy składa się z przełyku, żołądka, jelita cienkiego i grubego oraz innych narządów takich jak trzustka i wątroba. Wraz z centralnym układem nerwowym tworzą sieć zwaną osią mózgowo jelitową (ang. gut-brain axis, GBA).

Oś mózgowo-jelitowa - dlaczego nasze jelita to "drugi mózg"?

Jakie reakcje zachodzą na linii mózg-jelita? Struktura osi mózgowo jelitowej jest bardzo aktywna. Komunikacja na poziomie mózg-jelito odbywa się nieustannie na różnych płaszczyznach przez całą dobę. Szlakiem komunikacyjnym jest wysoce unerwiona sieć tworząca:

• nerw błędny, który jako jedyny opuszcza obszar głowy i szyi - “błądzi”, stąd też jego nazwa. Należy do autonomicznego układu nerwowego o charakterze przywspółczulnym (odpowiadającym za odpoczynek, poprawiającym trawienie),
• zwoje korzenia grzbietowego, korzeń tylny układu nerwowego, z jednej strony łączący się z obwodowymi receptorami, a z drugiej strony - z rdzeniem kręgowymą,
• autonomiczny układ nerwowy, pracujący “automatycznie” - dzielący się na część współczulną oraz przywspółczulną, obie działające względem siebie antagonistycznie.

Ponadto komunikacja odbywa się również na płaszczyźnie mózg-krew-jelito poprzez komórki układu immunologicznego i krwiotwórczego (w tym szpiku kostnego), które reagują na sygnały:

• autokrynne (samodzielne - komórka sama wytwarza hormon i sama na niego reaguje, tzw. sprzężenie zwrotne dodatnie),
• parakrynne (lokalne - komórka pobudza sąsiednie komórki do wytwarzania hormonów bez udziału układu krążenia),
• endokrynne (dalekobieżne - pobudza produkcję hormonów nawet w daleko położonych organach, wykorzystując układ krążenia).

Integralną barierą osi mózgowo-jelitowej jest bariera jelitowa (ang. gut barrier), która składa się z:

• mikrobioty jelitowej,
• komórek nabłonka jelitowego i i enterocytów,
• komórek śródbłonka,
• naczyń układu limfatycznego,
• złączy ścisłych przezbłonowych.

Bariera jelitowa w znacznym stopniu przypomina barierę krew-mózg (ang. blood brain barrier, BBB), w której skład wchodzą:

• komórki śródbłonka, astrocyty,
• komórki mikrogleju i naczynia układu limfatycznego,
• złącza ścisłe przezbłonowe.

W funkcjonowaniu osi mózgowo-jelitowej ważną rolę odgrywa również:

• układ podwzgórze - przysadka - nadnercza (ang. hypothalamic- pituitary- adrenal, HPA),
• hormon stresu - kortyzol,
• krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (ang. short chain fat acid), SCFA),
• jelitowy układ nerwowy (ang. enteral nervous system, ENS).

Do efektów interakcji można zaliczyć wpływ mikroflory jelitowej, która jest zaangażowana w regulację lęku, bólu, zaburzeń funkcji poznawczych oraz nastroju, poprzez stymulację odpowiednich obszarów systemu nerwowego.

Przeczytaj też: Dobre bakterie w organizmie: drobnoustroje chroniące przed chorobami

Co wpływa na oś mózgowo-jelitową?

Dysbioza

To dysfunkcja mikroflory jelit (używane umownie określenie mikroflora jelitowa jest nietrafne, ponieważ flora tyczy się świata roślin, a jak już zapewne wiecie, jelita zamieszkują przede wszystkim bakterie) może wywołać rozszczelnienie bariery jelitowej i wpływać na funkcję osi mózgowo-jelitowej pochodzenia komórkowego i bakteryjnego. Zaliczamy tutaj związki, takie jak, np. hormony, cytokiny, chemokiny i produkty metabolizmu bakteryjnego.

Infekcje

Zaburzenia metaboliczne czy predyspozycje genetyczne (np. mutacja C1orf106 u pacjentów z chorobami zapalnymi jelit) mogą znacząco wpływać na przesył informacji na linii przewód pokarmowy - mózg.

Zaburzenia te manifestują się w postaci różnych chorób. Najczęściej obserwowane zaburzenia to dyspepsja, zespół jelita nadwrażliwego, które wedle nowej definicji noszą nazwę zaburzeń osi mózgowo-jelitowej (ang. disorders of gut-brain interaction).

Zaburzenia osi mózg-krew-jelito dotyczą także pacjentów z autoimmunologicznymi chorobami wątroby, chorobą stłuszczeniową i marskością wątroby, zaburzeniami metabolicznymi i otyłością oraz chorobą trzewną.

Co ciekawe, częstym następstwem tych zaburzeń jest depresja, która towarzyszy chorobom przewodu pokarmowego.

Modulacja osi mózgowo-jelitowej jest obecnie ważnym elementem w profilaktyce i leczeniu chorób cywilizacyjnych.

Czynniki modyfikowalne

Wpływ może mieć modyfikacja stylu życia, odpowiednia dieta, różnego rodzaju techniki behawioralne, modulacje mikrobioty jelitowej oraz farmakoterapia.

Mikrobiota - antybiotykoterapia

Upośledzenie niektórych funkcji na linii mózg-jelita może mieć nawet odległa antybiotykoterapia. Szczególnie niebezpieczna jest długa lub powtarzająca się terapia.

Zaburzenia związane z przyjmowaniem antybiotyków prowadzą do zwiększenia ryzyka wystąpienia nowotworu lub chorób neurodegeneracyjnych nawet kilka lat po odbytej antybiotykoterapii.

W zależności od składu mikroflory jelitowej, organizm jest w stanie w odmienny sposób wykorzystywać tą samą substancję, której metabolity wywierają zróżnicowany od siebie wpływ.

Przykładem może być tryptofan. Niezbędny egzogenny aminokwas, którego organizm nie jest w stanie samodzielnie wytworzyć, więc musi być dostarczany wraz z pożywieniem.

Zdolność syntezy tego składnika mają jedynie niektóre zamieszkujące jelita bakterie. Tryptofan uczestniczący w szeregu reakcji w organizmie, a jego rola ściśle wiąże się ze zdrowiem psychicznym i dobrym samopoczuciem. Przemiany tryptofanu są źródłem istotnych związków:  tryptaminy, serotoniny, melatoniny, niacyny.

Przeczytaj także: Probiotyk - właściwości lecznicze, rodzaje i źródła

Biosynteza składników aktywnych z tryptofanu

Biosynteza składników aktywnych z tryptofanu daje aktywne biologicznie substancje, takie jak indole oraz inne związki. Wpływ na syntezę mają bakterie jelitowe.

a) Indole - produkowane są z tryptofanu przez bakteryjną tryptofanazę, czyli grupę enzymów wewnątrz komórkowych.

Enzymy te wytwarzają Clostridium sporogenes (rodzaj bakterii gram dodatnich), które metabolizują tryptofan w indol, a następnie w kwas 3-indolopropionowy (IPA), bardzo silny neuroprotekcyjny przeciwutleniacz, który wychwytuje rodniki hydroksylowe.

IPA wiąże się z receptorem pregnanu X (PXR) w komórkach jelitowych, ułatwiając w ten sposób homeostazę śluzówki i funkcji bariery jelitowej. Po wchłonięciu z jelita i transporcie do mózgu, IPA ma neuroochronny wpływ, co zapobiega niedokrwieniu mózgu oraz ogranicza rozwój choroby Alzheimera.

b) Gatunki Lactobacillus - metabolizują tryptofan w indolo-3-aldehydu (I3A), który działa na arylowy receptor węglowodorów aromatycznych (AhR) w jelitowych komórkach odpornościowych, zwiększając produkcję interleukiny 22 (IL-22).

Obecnie bada się terapeutyczne zastosowanie IL-22 przy leczeniu takich chorób, jak łuszczyca, wrzodziejące zapalenie jelita grubego czy chorób wątroby i trzustki.

c) Sam indol wyzwala wydzielanie glukagonopodobnego peptydu-1 (GLP-1) w jelitowych komórkach L i działa jako ligand (czyli cząsteczka wiążąca się z receptorem) dla receptorów węglowodorów aromatycznych AhR.

d) Indol może być również metabolizowany przez wątrobę do siarczanu indoksylu, związku toksycznego w wysokich stężeniach i związanego z chorobą naczyniową i dysfunkcją nerek. AST-120 (węgiel aktywny), sorbent jelitowy przyjmowany doustnie, adsorbuje indol, co z kolei zmniejsza stężenie siarczanu indoksylu w osoczu krwi.

Mikołaj Choroszyński