Oś jelitowo-mózgowa, czyli dlaczego jelita to nasz „drugi mózg”?

Oś jelitowo-mózgowa. Nasze jelita pokryte są gęstą siecią komórek nerwowych – takich samych jak te budujące korę mózgową. Odkryto jednak, że układ ten, zwany jelitowym lub enterycznym układem nerwowym, działa niezależnie od mózgu. „Komunikuje się” z nim jednak poprzez „sygnalizację” biochemiczną, czyli oś jelitowo-mózgową. Dr Michael Gershon z  Columbia University Medical Center oszacował, iż w jelitach znajduje się ok. 200 mln neuronów. Jest to liczba mniejsza niż w mózgu, ale większa niż w rdzeniu kręgowym czy obwodowym układzie nerwowym. Zaczęto więc doszukiwać się jakie spełniają one funkcje, poza trawienną.

Jak działa jelitowy układ nerwowy (ENS)?

Jelitowy układ nerwowy (ang. enteric nervous system – ENS) przesyła informacje do mózgu przy pomocy nerwu błędnego. Nerw ten doprowadza do odcinków przewodu pokarmowego (z wyjątkiem dolnych części jelita grubego) włókna przywspółczulne. Komunikacja ta jest jednak w dużym stopniu jednostronnym procesem, ponieważ ok. 90% sygnałów biegnie z jelit do mózgu, a tylko 10% w  przeciwną stronę. Nasz mózg zalewa więc fala informacji pochodzących z jelit, stąd w momencie negatywnych zmian dostaje sygnał o zagrożeniu.

Mikrobiota jelitowa

Ważną częścią osi jelitowo-mózgowej jest mikrobiota jelitowa, stąd często używa się określenia oś mózg-jelita-mikrobiota. Pełni ona funkcję m.in.: immunologiczną, ochronną oraz metaboliczną. Mikroflora jelit poprzez szlaki nerwowe, endokrynne, a także immunologiczne przekazuje informacje do centralnego układu nerwowego. Ze względu na swoje wieloaspektowe działanie, mikrobiom, którego masa u osoby dorosłej wynosi ok. 1-2 kg, często nazywany jest „zapomnianym narządem”.

Oś jelitowo-mózgowa – procesy

Działanie nerwowe osi mózg-jelita-mikrobiota związane jest właśnie z ENS, w którym bakterie jelitowe mogą wydzielać wiele neurotransmiterów i neuromodulatorów, np. serotoninę, acetylocholinę, melatoninę, GABA, katecholaminy, czy histaminę lub kortykoliberynę (CRF). Ta ostatnia pod wpływem stresu zwiększa przepuszczalność bariery jelitowej. Powoduje to przemieszczenie się bakterii ze światła jelita, a w konsekwencji stan zapalny w organizmie. Oprócz wzrostu cytokin prozapalnych, zauważa się także obniżenie ekspresji mRNA ZO-2 i okludyn TJ, czyli  białek, które mają wpływ na tworzenie połączeń między enterocytami, co warunkuje szczelność bariery jelitowej. Poza tym wzrost przepuszczalności bariery jelitowej, umożliwia przenikanie alergenów pokarmowych, a  w  konsekwencji rozwój alergii pokarmowej. Ponad to działanie neuronalne odbywa się również poprzez nerw błędny i jego odgałęzienia.

Działanie immunologiczne związane jest z cytokinami. Wiele badań wskazuje, że mikrobiota może powodować obniżenie poziomu cytokin prozapalnych, natomiast podwyższenie przeciwzapalnych. Cytokiny prozapalne pobudzają aferentne włókna nerwowe, co powoduje przekazanie sygnału, np. do jądra pasma samotnego, które odpowiada m.in. za regulację łaknienia oraz masy ciała, a także odgrywa rolę w odczuwaniu smaku. Ponad to zwiększają przepuszczalność bariery jelitowej, co powoduje dalszą stymulację stanu zapalnego. Warto zwrócić uwagę, na fakt iż cytokiny prozapalne przesuwają przekształcanie tryptofanu ze szlaku, w którym powstaje serotonina na szlak kinureinowy (powstałe w ten sposób metabolity tryptofanu mogą wywierać działanie neurotoksyczne na OUN). Natomiast zablokowanie syntezy serotoniny powoduje bezsenność. Poza tym reguluje ona apetyt poprzez jego zmniejszenie po spożyciu węglowodanów, a zwiększenie po spożyciu białka. Z kolei pobudzenie jego włókien eferentnych może wywierać, np. działanie przeciwdepresyjne. Normalizuje funkcje osi podwzgórze-przysadka-nadnercza u osób leczonych na depresję.

🔎 Choć może wydawać się to zaskakujące dzięki tym mechanizmom probiotyki mogą być, zdaniem niektórych naukowców, skuteczne jako uzupełniająca lub samodzielna terapia w leczeniu dorosłych z zaburzeniami depresyjnymi [6]. W badaniach wykazywały wręcz wyższą skuteczność niż niektóre antydepresanty oraz podobną tolerancję w długoterminowym stosowaniu. Na ten moment nie ma jednak wielu dowodów na skuteczność przy innych zaburzeniach psychicznych [7].

Działanie endokrynne związane jest z kortyzolem. Pod wpływem stresu jego wydzielanie regulowane jest przez oś podwzgórze-przysadka-nadnercza. Może on wywierać wpływ na wydzielanie cytokin, w przypadku stresu prozapalnych. Ponad to kortyzol podwyższa stężenie glukozy we krwi, co uważa się za jedną z możliwych przyczyn cukrzycy u osób z depresją. Poza tym wspomniane wcześniej związki, takie jak: serotonina, melatonina czy acetylocholina zaliczane są do neurohormonów, czyli działają nie tylko na szlaku nerwowym, ale również endokrynnym.

Choroby neurodegeneracyjne

🔎 Zmiany w składzie mikrobioty jelitowej u zdrowych osób starszych mogą służyć jako wczesne biologiczne markery ryzyka rozwoju choroby Alzheimera lub innych demencji, zanim pojawią się pierwsze objawy upośledzenia poznawczego. Spadek liczby bakterii probiotycznych, takich jak Bifidobacterium i Lactobacillus, oraz wzrost mikroorganizmów prozapalnych może negatywnie wpływać na funkcje poznawcze w procesie starzenia [8].

Pozostałe funkcje

Funkcji mikroflory jelit można wymieniać jeszcze wiele. A jak wynika z powyższych jej zaburzenia wywołują wiele schorzeń nie tylko związanych z zaburzeniami jelit (choroba Leśniowskiego Crohna, czy wrzodziejące zapalenie jelita grubego), ale również mogą stanowić podłoże zaburzeń psychicznych i lękowych, np. depresję, czy schizofrenię. Wiele badań wskazuje również rolę mikrobiomu w patogenezie autyzmu oraz zaburzeń łaknienia.

Bibliografia:

1. Rudzki L., Szulc A., Wpływ jelitowej flory bakteryjnej na ośrodkowy układ nerwowy i jej potencjalne znaczenie w leczeniu zaburzeń psychicznych, Farmakoterapia w psychiatrii i neurologii, 2013
2. Karakuła-Juchnowicz H., Dzikowski M., Pelczarska A., Dzikowska I., Juchnowicz D., Znaczenie zaburzenia osi jelitowo-mózgowej i nadwrażliwości na antygeny pokarmowe w etiopatogenezie schizofrenii, Psychiatria Polska, 2015
3. Radwan P., Skrzydło-Radomańska B., Rola mikroflory jelitowej w zdrowiu i chorobie, Gastroenterologia Praktyczna, 2013
4. Bercik P., Collins S. M., Verdu E. F., Microbes and the gut-brain axis, Neurogastroenterology & Motility, 2012
5. Brzuch, nasz drugi mózg, http://www.dailymotion.com/video/x37tw2n (dostęp z dnia 14.09. 2017)
6. Zhao S, Liang S, Tao J, Peng Y, Chen S, Wai HKF, Chung FY, Sin ZY, Wong MKL, Haqq AM, Chang WC, Ni MY, Chan FKL, Ng SC, Tun HM. Probiotics for adults with major depressive disorder compared with antidepressants: a systematic review and network meta-analysis. Nutr Rev. 2024 Jan 14:nuad171. doi: 10.1093/nutrit/nuad171. Epub ahead of print. PMID: 38219239.
7. Ribera C, Sánchez-Ortí JV, Clarke G, Marx W, Mörkl S, Balanzá-Martínez V. Probiotic, prebiotic, synbiotic and fermented food supplementation in psychiatric disorders: A systematic review of clinical trials. Neurosci Biobehav Rev. 2024 Jan 25:105561. doi: 10.1016/j.neubiorev.2024.105561. Epub ahead of print. PMID: 38280441.
8. Kossowska M, Olejniczak S, Karbowiak M, Mosiej W, Zielińska D, Brzezicka A. The Interplay between Gut Microbiota and Cognitive Functioning in the Healthy Aging Population: A Systematic Review. Nutrients. 2024 Mar 15;16(6):852. doi: 10.3390/nu16060852. PMID: 38542764; PMCID: PMC10974508.

• Data pierwotnej publikacji: 22.09.2017
• Data ostatniej aktualizacji o wyniki badań: 26.10.2024