Jelita – nasz drugi mózg
W ostatnich latach coraz więcej badań potwierdza, że rola układu pokarmowego nie ogranicza się wyłącznie do trawienia. Jelita i bytujące w nich bakterie mają stały kontakt z mózgiem. Wysyłają sygnały, które mają ogromny wpływ na zdrowie, samopoczucie, stan psychiczny, a nawet zachowanie człowieka. Czym jest oś jelitowo-mózgowa? Jak jelita wpływają na pracę mózgu?
SPIS TREŚCI:
3. Mikrobiota jelitowa – funkcje
4. Dlaczego jelita nazywane są drugim mózgiem
6. Funkcje osi jelitowo-mózgowej
Określ swój cel treningowy, a my pomożemy Ci go osiągnąć.
1. Budowa jelit
Jelito dzieli się na cienkie i grube. Jelito cienkie składa się z trzech odcinków – dwunastnicy, jelita czczego i jelita krętego. Z kolei jelito grube dzieli się na jelito ślepe, okrężnicę i odbytnicę.
Jelito cienkie to najdłuższy odcinek przewodu pokarmowego, który osiąga ok. 5–6 m długości. Dochodzi w nim do dalszego trawienia pokarmu oraz wchłaniania składników odżywczych.
Jelito grube ma ok. 1,5 m długości. Dochodzi w nim do zagęszczania niestrawionych resztek pokarmu oraz formowania i wydalania kału. W jelicie grubym bytuje korzystna mikrobiota, która rozkłada niestrawione resztki pokarmowe.
2. Mikrobiota jelitowa
Szacuje się, że układ trawienny człowieka jest miejscem bytowania ok. 100 miliardów bakterii. Łączna masa wszystkich drobnoustrojów w jelicie człowieka waha się w zakresie 1–3 kg. Dla porównania – mózg człowieka waży ok. 1,5 kg.
Mikrobiota jelitowa składa się z tysiąca gatunków bakterii, które zawierają 150 razy więcej genów niż ludzki genom (J. Pulikkan, A. Mazumder, T. Grace 2019). Bakterie występują nie tylko we wnętrzu jelit, ale również na warstwie śluzowej i komórkach, które wyścielają błonę jelit. Bakterie, które bytują w przewodzie pokarmowym, należą do sześciu głównych rodzajów – Firmicutes, Fusobacteria, Actinomycetes, Bacteroidetes, Verrucomicrobia i Proteobacteria (W.M. Wierzchankowska, T. Iwanicki 2020). Skład ilościowy i jakościowy mikrobioty różni się w poszczególnych odcinkach przewodu pokarmowego w zależności od panujących tam warunków. U zdrowych osób najwięcej bakterii znajduje się w jelicie grubym, natomiast najmniej – w jelicie cienkim.
Każdy człowiek posiada własną unikatową mikrobiotę jelitową. Nie ma dwóch osób o identycznym mikrobiomie. Ludzie różnią się pod względem szczepów i gatunków bakterii, które bytują w przewodzie pokarmowym. Zależy to od wielu czynników, m.in. genów, mikrobioty jelitowej matki, rodzaju porodu (poród naturalny czy cesarskie cięcie), diety, stresu, przebytych antybiotykoterapii, zażywanych leków, aktywności mózgu i stanu psychicznego.
3. Mikrobiota jelitowa – funkcje
Mikrobiota jelitowa pomaga nie tylko w trawieniu spożytych pokarmów. Bakterie jelitowe pełnią szereg innych ważnych funkcji:
– wspierają funkcjonowanie układu odpornościowego;
– chronią przed patogenami;
– syntezują witaminy, m.in. witaminę K, która jest niezbędna w procesie krzepnięcia krwi;
– produkują krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, które są źródłem energii dla komórek błony śluzówki jelita grubego, działają przeciwzapalnie, warunkują szczelność bariery jelitowej;
– wysyłają do mózgu neuroprzekaźniki, wskutek czego wpływają na samopoczucie;
– wpływają na metabolizm niektórych leków, dlatego dany lek może inaczej działać u różnych osób. Jest to związane z tym, że każdy człowiek posiada odmienny skład mikrobioty jelitowej. Związek między mikrobiotą jelitową a metabolizmem leków jest wciąż badany (M. Zimmermann i wsp. 2019, Y. Xie i wsp. 2019);
– przetwarzają i detoksykują szkodliwe związki chemiczne, które dostają się do jelit wraz z pożywieniem.
4. Dlaczego jelita nazywane są drugim mózgiem
Wydawałoby się, że to mózg steruje wszystkimi narządami ciała. Jelita potrafią jednak zarządzać większością swoich funkcji bez udziału mózgu i rdzenia kręgowego. Wszystko dzięki działaniu jelitowego układu nerwowego (enteric nervous system, ENS). Jelitowy układ nerwowy składa się z sieci 50 milionów komórek nerwowych, które obejmują cały przewód pokarmowy. Choć radzi sobie sam, mózg może na niego oddziaływać. To dlatego zdenerwowanie czy stres skutkują najczęściej niestrawnością. Mózg uruchamia w jelitach określone reakcje poprzez wydzielanie hormonów oraz przesyłanie impulsów nerwowych, które mogą przyspieszać procesy trawienne lub je spowalniać.
Jelita nazywane są drugim mózgiem, gdyż wywierają duży wpływ na ośrodkowy układ nerwowy (OUN). Jelita, mikrobiota jelitowa oraz mózg pozostają w stałym kontakcie. Wzajemne oddziaływanie powyższych struktur jest niezwykle istotne dla właściwego rozwoju i zachowania równowagi organizmu. Interakcja ta nazywana jest osią jelitowo-mózgową.
5. Oś jelitowo-mózgowa
Jelita i mózg są ze sobą ściśle powiązane za pomocą nerwu błędnego, jelitowego układu nerwowego, hormonów oraz neuroprzekaźników. Przekaz informacji jest dwukierunkowy. Jelita wysyłają informację do mózgu, a mózg do jelit. Wzajemna interakcja odgrywa istotną rolę w powstawaniu emocji. Mózg sygnalizuje jelitom emocje, które towarzyszą organizmowi (stres, strach, szczęście). Jelita z kolei wysyłają informację zwrotną mózgowi, przez co mogą wzmacniać lub nawet przedłużać dany stan emocjonalny. Osłabione zdrowie psychiczne może przyczynić się do zmian składu mikrobioty jelitowej oraz negatywnie wpływać na funkcje trawienne (J. Żakowicz i wsp. 2020).
Aż 90% informacji przekazywanych przez nerw błędny płynie z jelit do mózgu, a tylko 10% przesyłanych jest w drugim kierunku. Jelita wysyłają do mózgu informacje zmysłowe (doznania jelitowe), a mózg wysyła informację zwrotną, aby odpowiednio dostosować pracę jelit (reakcje jelit). Jelita mogą w dużej mierze działać same, bez udziału mózgu. Za to mózg w dużym stopniu jest zależny od stanu jelit (E. Mayer 2018).
6. Funkcje osi jelitowo-mózgowej
W kontakcie jelita–mózg bardzo ważną rolę odgrywają bakterie bytujące w jelicie. Mikrobiota jelitowa może wpływać na funkcjonowanie mózgu, m.in. poprzez stymulację układu immunologicznego, nerw błędny, wydzielanie neuroprzekaźników, odpowiedź hormonalną z jelit oraz wytwarzanie różnych metabolitów.
Bakterie jelitowe wykazują bezpośredni wpływ na układ immunologiczny. Przyczyniają się do produkcji różnego rodzaju cytokin, które mogą wywierać zarówno pozytywny, jak i negatywny wpływ na funkcjonowanie organizmu. Cytokiny mają zdolność przenikania przez barierę krew–mózg. Oddziałują na funkcje neurochemiczne oraz neuroendokrynne i tym samym mogą przyczyniać się do rozwoju depresji (L. Rudzki i wsp. 2012). Badania wykazały, że mikrobiota jelitowa może zmniejszać stężenie cytokin prozapalnych, a zwiększać ilość cytokin przeciwzapalnych (W.M. Wierzchankowska, T. Iwanicki 2020).
Nerw błędny to dziesiąty nerw czaszkowy, który zapewnia dwukierunkową wymianę informacji między mikrobiomem a mózgiem. Łączy jamę brzuszną z ośrodkowym układem nerwowym. Dodatkowo pośredniczy w oddziaływaniu mikrobioty na zachowanie. Bakterie jelitowe produkują związki, m.in. serotoninę i dopaminę, które oddziałują na nerw błędny, docierają do ośrodkowego układu nerwowego i wpływają na samopoczucie (T.R. Sampson, S.K. Mazmanin 2015).
Bakterie jelitowe wpływają na to, jak człowiek reaguje na stres. Wszystko za sprawą regulacji odpowiedzialnej za to osi podwzgórze–przysadka–nadnercza. Największą zdolność do poprawy reakcji na stres wykazują szczepy bakteryjne – Lactobacillus i Bifidobacterium (M.G. Gareau i wsp. 2011). S.L. Schnorr wykazał, że przyjmowanie probiotyków wpływa na wzrost korzystnych bakterii. W konsekwencji zmienia się produkcja kortyzolu (hormon stresu), a co za tym idzie – ogólna reakcja emocjonalna u ludzi zdrowych.
Mikrobiota jelitowa wpływa na ośrodkowy układ nerwowy poprzez wydzielanie wielu neurotransmiterów takich jak serotonina, melatonina, histamina, acetylocholina, katecholaminy i kwas gamma-aminomasłowy (GABA). Bakterie jelitowe przyczyniają się do syntezy serotoniny, tzw. hormonu szczęścia. Serotonina poprawia nastrój oraz warunkuje zdrowie psychiczne. Aż 90–95% serotoniny powstaje właśnie w jelitach, pobudza ona nerw błędny do wysyłania odpowiedniej informacji z jelit do mózgu.
Bakterie odpowiadają za fermentację niestrawionego błonnika. W wyniku tego procesu powstają krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe – masłowy, octowy i propionowy, które tworzą drogę metaboliczną na szlaku komunikacji mikrobioty z ośrodkowym układem nerwowym. Działają jak cząsteczki sygnałowe, które są bardzo ważne w dojrzewaniu komórek nieneuronalnych centralnego układu nerwowego (mikrogleju) (W.M. Wierzchankowska, T. Iwanicki 2020).
7. Podsumowanie
Między ośrodkowym układem nerwowym, jelitami a mikrobiotą jelitową dochodzi do ciągłej interakcji. To właśnie m.in. oś jelitowo-mózgowa warunkuje zdrowie i dobry nastrój człowieka. Jelita, a przede wszystkim bakterie jelitowe, oddziałują na mózg. Wpływają na samopoczucie, reakcję na stres, a nawet zachowanie człowieka. Kontakt między mikrobiotą jelitową a ośrodkowym układem nerwowym wciąż nie został do końca wyjaśniony. Jednak już spekuluje się, że modyfikacja mikrobioty może być łatwą i skuteczną metodą leczenia zaburzeń układu nerwowego (E.A. Mayer, T. Savidge, R.J. Shulman 2014).
Określ swój cel treningowy, a my pomożemy Ci go osiągnąć.
Bibliografia
Gareau M.G. et al., Bacterial infection causes stress-induced memory dysfunction in mice, „Gut” 2011, 60, 288–289.
Gulas E. et al., Jak mikrobiologia może wpływać na psychiatrię? Powiązania między florą bakteryjną jelit a zaburzeniami psychicznymi, „Psychiatria Polska” 2018, 52(6), 1023–1039.
Ignasiak Z., Janusz A., Jarosińska A., Anatomia Człowieka. Część II, Wrocław 2002.
Mayer E.A., Savidge T., Shulman R.J., Brain-gut microbiome interactions and functional bowel disorders, „Gastroenterology” 2014, 146(6), 1500–1512.
Mayer E., Twój drugi mózg. Komunikacja umysł-jelita, Łódź 2018.
Oziom J., Budrewicz S., Rola mikrobioty jelitowej w patogenezie i przebiegu wybranych schorzeń układu nerwowego, „Polski Przegląd Neurologiczny” 2019, 15(1), 1–11.
Pulikkan J., Mazumder A., Grace T., Role of the Gut Microbiome in Autism Spectrum Disorders, „Advances in Experimental Medicine and Biology” 2019, 1118, 253–269.
Rudzki L. et al., Od jelit do depresji – rola zaburzeń ciągłości bariery jelitowej i następcza aktywacja układu immunologicznego w zapalnej hipotezie depresji, „Neuropsychiatria i Neuropsychologia” 2012, 7(2), 76–84.
Sampson T.R., Mazmanin S.K., Control of Brain Development, Function, and Behavior by the Microbiome, „Cell Host & Microbe” 2015, 17(15), 565–576.
Schnorr S.L., The Diverse Microbiome of the Hunter-Gatherer, „Nature” 2015, 518, 14–15.
Temple N., Whitlock C., Poznaj swoje bakterie, Kraków 2019.
Wierzchankowska W.M., Iwanicki T., Rola mikrobiomu jelitowego w funkcjonowaniu układu nerwowego, „Kosmos. Problemy Nauk Biologicznych” 2020, 69(2), 301–311.
Xie Y. et al., The metabolic effect of gut microbiota on drugs, „Drugs Metabolism Review” 2019, 52(1), 139–156.
Zimmermann M. et al., Mapping human microbiome drug metabolism but gut bacteria and their gens, „Nature” 2019, 570, 462–467.
Żakowicz J. et al., Wpływ mikrobioty jelitowej na mózg, funkcje poznawcze i emocje, „Kosmos. Problemy Nauk Biologicznych” 2020, 69(1), 45–58.
