Sokan kétkedve fogadják a probiotikumok fogyasztását, azzal érvelve, hogy a baktériumok el sem jutnak a bélbe ahol ki kellene majd fejteni a hatásukat, mert a gyomorban úgyis megemésztődnek, de legalábbis elpusztulnak. Ezt nagyon egyszerű megcáfolni, ugyanis az újszülöttek bélflórája meglehetősen szegényes a felnőtt emberéhez képest - gyakorlatilag néhány baktériumfaj alkotja, egy felnőtt ember több száz fajból álló baktériumflórájával szemben -, és ez a bélflóra csakis a táplálkozás révén, de mindenképp szinte csak szájon át bejutva alakulhatott ki az idők folyamán. A kisbabák bélflórájában kimutathatók az anyatejben élő baktériumok, de számos egyéb kísérlet is született, melyekben egy-egy kiemelt, ritkábban előforduló baktériumot monitoroztak. Bizonyították, hogy egy baktérium jelenléte az elfogyasztását követően már másnaptól kimutatható volt a székletből.
De meddig maradnak jelen a baktériumok? Ha egyszer sikerült őket betelepíteni, akkor örökké megmaradnak? Kutatók ezekre a kérdésekre is választ kaptak. Ha az új baktériumfaj jelenléte egy bizonyos ételhez köthető, akkor mindaddig kimutatható, amíg fennáll annak az ételnek a fogyasztása. Étrendváltozás hatására azonban a keresett baktériumfaj aránya szinte azonnal lecsökken, pár hét múlva akár el is tűnhet. Ez is bizonyítja, hogy a mikrobiom összetétele mennyire függ a táplálkozástól, és hogy milyen gyorsan képes reagálni a megváltozott étrendre. Mindegyik faj addig képes fennmaradni a bélben, ameddig kap elegendő táplálékot, amelyen képes növekedni. Teljesen más bélflórája van egy magas zsírtartalmú diétát követő embernek, mint egy főként növényi táplálékot fogyasztónak. Ha valami nagyobb külső zavar miatt jelentősen megváltozik a bélflóra összetétele, diszbiózisról beszélhetünk.
A bélflóra mikrobiomjának összetételére számos külső és belső környezeti tényező hatással van: a genetika, az életkor, a nem, stb. Az összes eddig megvizsgált külső tényező közül a táplálkozási szokásoknak van a legnagyobb hatásuk a bélflóra összetételére. A széklet mikrobiom vizsgálatok azt mutatják, hogy egy új étrend bevezetésére a bélflóra összetétele dinamikusan reagál, azonban ha ez az új étrend csupán rövid ideig tart, az nem elegendő például a cukorbetegség esetén megfigyelhető diszbiózis tartós helyreállítására. A túlsúlyos/elhízott egyének esetén szintén megfigyelhető a bélflóra egyensúlyának felborulása. Nyugati életmódot folytató emberek mikrobiom vizsgálata során megállapították, hogy magas rost és szénhidrát tartalmú étrend esetén megnő a Prevotella baktérium aránya, míg a zsírban és fehérjében gazdag táplálkozás inkább a Bacteriodes csoportnak kedvezett.
Azon túlsúlyos egyének esetében, akik zsír- vagy szénhidrát-csökkentett, alacsony kalóriabevitelű táplálkozást folytattak legalább egy évig, a Bacteroidetes:Firmicutes aránya megnőtt. Ez a változás annál nagyobb volt, minél több súlyfölöslegtől sikerült megszabadulniuk a kísérletben részt vevő személyeknek. Szintén elhízott/túlsúlyos egyének vizsgálatakor azt találták, hogy egy 6+6 hetes, alacsony kalóriabevitelű, fehérjében gazdag diétát követően metabolizmusuk javult, a bélflóra fajgazdagsága pedig megnövekedett. Ugyanez a változás azonban elenyésző mértékű volt azon egyének esetében, akik már kezdetben is fajgazdagabb bélflórával rendelkeztek.
Habár a mikrobiomvizsgálatok óriási fejlődésen mentek keresztül az elmúlt évtizedben, továbbra is megválaszolatlan kérdés marad, hogy az elhízás, a cukorbetegség vagy egyéb kórós állapotok kialakulásában és fenntartásában pontosan milyen szerepet játszik a bél mikrobiom. A bélflóra összetételének megváltozása oki vagy okozati összefüggésben van ezekkel a betegségekkel? Ha már meg tudjuk válaszolni ezeket a kérdéseket, akkor olyan terápiák kidolgozása is lehetővé válik, amelyek speciális étrend és/vagy székletátültetés segítségével, a diszbiózis korrigálásán keresztül gyógyítani tudják a fenti betegségeket.
Azt láttuk már, hogy a mikrobiom összetételére az egyik legnagyobb hatással a táplálkozás van. Teljesen logikus elképzelés, hogy ha megváltoztatjuk az étrendünket, akkor ennek hatására változni fog a mikrobiom összetétele is. Milyen gyors ez a változás? Mennyire tartós?
Az ember az evolúciója során számos alkalommal találkozott élelmiszerhiányos időszakokkal. A tartósítás és egyáltalán a tudatos élelmiszerraktározás előtt sokszor kellett hirtelen étrendet váltani. A téli időszakban főként vadásztak elődeink, míg növényi táplálékhoz a nyári-őszi időszakban jutottak inkább. Az emésztésünknek és vele együtt a bélflóránknak is az időszakos étrendváltozást kellett követnie. De milyen gyors ez a változás?
Valójában az étrend minimális megváltoztatása már szinte azonnal jelentkezik. A mikrobiom tagjai is azon az élelmiszeren kénytelenek élni, amit mi elfogyasztunk. Ha egy fajta élelmiszerből többet eszünk, akkor azon nagyon gyorsan képesek elszaporodni azok a baktériumok, amelyeknek az táplálékul szolgál. A bélflóra alfa-diverzitása ugyan nem változik jelentősen, vagyis a fajszám nem változik jelentősen, de a béta-diverzitás igen, vagyis a bélflóra tagjainak egymáshoz viszonyított aránya megváltozik. Éppen ez az oka annak, hogy a széklet genomikai tesztünk kérdőívében is rákérdezünk az elmúlt 24 óra étrendjére. Kutatók kimutatták, hogy egy teljes étrendváltozás ugyan gyors átrendeződést okoz a mikrobiom összetételében, ugyanez a változás azonban nagyon gyorsan jelentkezik visszafelé is. Ha az étrend változása nem bizonyul tartósnak, akkor a változás végén ugyanúgy visszaáll az eredeti bélflóra összetétele. Éppen ezért nagyon fontos, hogy ha egészségünk érdekében kénytelenek vagyunk változtatni az életmódunkon, ezen belül is az étrendünkön, akkor azt ne kampányszerűen tegyük, hanem tartósan.
Az ökológiában a diverzitás, vagyis a fajgazdagság lényegében azt mutatja meg, hogy hány faj él egy adott területen. Minél több különböző faj számolható össze, annál nagyobb a diverzitás. Megkülönböztethetünk alfa-diverzitást, amely azt mondja meg, hogy hány faj számolható össze, valamint béta-diverzitást, amely a fajok egymás közötti arányát is vizsgálja. A bélflóra és az emésztőrendszerünk is hasonlóképpen vizsgálható. Ha például két embert vizsgálva mindkettőben 100 baktériumfaj írható le, akkor az alfa-diverzitásuk ugyanakkora, mert mindkettőben 100 faj volt azonosítható. Ha azonban az egyik emberben mindössze 10 faj dominál, a másikban viszont egyenletesen oszlik el a 100 faj, akkor az előbbi béta-diverzitása kisebb, hiszen benne kevesebb faj található nagyobb arányban, a második emberben viszont minden faj egyenlő súllyal bír, így az ő béta-diverzitása nagyobb.
Milyen mérőszámokkal lehet leírni a diverzitást?
Az egyik leggyakrabban használt mérőszám az ökológiában a Shannon-index. Ez az index méri a fajok alfa- és béta-diverzitását is, és minél nagyobb a mérőszám, annál nagyobb fokú a diverzitás.
A Shannon-indexből könnyűszerrel kiszámítható az egyenletesség értéke, mely szintén méri az alfa- és béta-diverzitást is. Az egyenletesség 0 és 1 közötti értéket vehet fel, így önmagában is informatív értékkel bír.
A prebiotikum olyan természetes élelmiszerösszetevő, amelyre a gyomor-bélrendszer felső szakaszában található emésztőenzimek nem hatnak, és változatlan formában jutnak el a vastagbélig, ahol serkentik a kedvező hatású baktériumok, az úgynevezett probiotikumok szaporodását. Az élelmiszerekben előforduló prebiotikumok közül a legfontosabb az inulin és a laktóz.
A megfelelő bélműködéshez elengedhetetlen a bélrendszer jótékony baktériumflórája. A prebiotikumok ennek a normális, egészséges bélflórának az egyensúlyát segítenek helyreállítani, illetve fenntartani azáltal, hogy a normál flórát alkotó baktériumokat, azaz a probiotikumokat táplálják. Fontos rebiotikumforrás a csicsóka, a hagyma, a banán, a fokhagyma, a bab, a búza, a borsó, az articsóka, a zabpehely és a tej.
A vastagbél pH-ja megváltozik, amikor a vízben oldódó rostok bontása megkezdődik. Ilyenkor savas vegyhatású melléktermékek keletkeznek, melyek savas irányba tolják el a vastagbél pH-ját. Tudvalevő, hogy a savas pH jobban kedvez a bélben található jótékony hatású baktériumok szaporodásának. Ezért az egészséges táplálkozásnak elengedhetetlen része a megfelelő rostfogyasztás.
A prebiotikumok és a probiotikumok különböző táplálékkiegészítő készítmények formájában is bevihetők a szervezetbe (például antibiotikumos kezelések kiegészítőjeként). A szimbiotikumok a probiotikumok és a prebiotikumok együttesét jelentik, vagyis olyan készítményeket, melyek alkalmazása során a két összetevő előnyös hatása összegződik.
A rövid szénláncú zsírsavak olyan szerves vegyületek, amelyek a vastagbelet bélelő hámsejtek táplálékaként játszanak fontos szerepet. Legismertebbek közülük a butirátok, melyek osztódásra serkentik a bélhámsejteket, és a vastagbélrák megelőzésében is szerepük lehet azáltal, hogy gátolják a vastagbél gyulladásos folyamatait. Butirátok hiányában a bélhám sejtjei nem működnek megfelelően, és autofágia révén „öngyilkosságot” követnek el. A butirátok kulcsszerepet játszanak az immun-homeosztázis fenntartásában is, úgy lokálisan a tápcsatornában, mint a teljes test szintjén, a vérben keringő butirát révén.
A butirátokat jótékony hatású bélbaktériumok (probiotikumok) termelik, amelyek prebiotikumokkal táplálkoznak (megfelelő mennyiségű élelmi rostot tartalmazó növényi tápanyagok). A butiráttermelő baktériumok mennyiségének lecsökkenése mikrobiális diszbiózishoz vezet, ami alacsony általános biodiverzitásban és a kulcsfontosságú butiráttermelő baktériumok alacsony számában nyilvánul meg. A bélben az egészséges butirátszint visszaállítása többek között széklettranszplantációval lehetséges, olyan donoroktól, akik megfelelő butiráttermelő bélflórával rendelkeznek. A megfelelő butirátszint ugyanakkor külső forrásból is visszapótolható orálisan szedhető butiráttartalmú táplálékkiegészítőkkel.
Székletátültetés vagy -transzplantáció alatt az egészséges donortól nyert széklethomogenizátumnak a beteg tápcsatornájába történő bejuttatását értjük, annak érdekében, hogy a csökkent mikrobiomdiverzitás gyors helyreállításával, a kezelni kívánt betegség meggyógyuljon. A módszer iránti érdeklődés jelentős növekedése tapasztalható az utóbbi években, elsősorban a Clostridium difficile-fertőzésben történt sikeres alkalmazás miatt. Ismétlődő C. difficile-fertőzésben a székletmikrobiom-transzplantáció hatékonyságát számos közlemény igazolja, metaanalízisek alapján az esetek 90%-ában számolnak be sikeres kezelésről. Gyulladásos és irritábilis bélbetegségben és különböző, bélrendszeren kívüli betegségekben is vizsgálják hatékonyságát. A székletmikrobiom-transzplantáció hatékonysága azonban a Clostridium-fertőzésben észlelthez képest gyulladásos bélbetegségben lényegesen kisebb. Egy nemrég közölt metaanalízis alapján a betegek 36%-a lett klinikailag tünetmentes a kezelés hatására. Colitis ulcerosás betegcsoportban csak 22% volt a tünetmentesek aránya, szemben a Crohn-betegekben észlelt 61%-kal. Gyulladásos bélbetegségben az alacsonyabb hatékonyság hátterében több tényező is állhat: egyrészt a mikrobiom összetételének megváltozása csak egyetlen változó a többtényezős betegségben; másrészt a kezelt betegek a klinikai lefolyás és a gyógyszeres kezelés szempontjából nagyon heterogének voltak; harmadrészt a donorok kiválasztásának kritériumai, az adagolási mód, a mennyiség és a frekvencia is jelentősen különböztek.
Nyilvánvaló egyszerűségük ellenére, a baktériumok bonyolult módon képesek együttműködni más élőlényekkel:
A szimbiózis két vagy több különböző faj egyedeinek (általában egymásra utalt) szoros együttélése. A szimbiózisban mindkét fél előnyökhöz jut.
A kommenzalizmus két populáció olyan kapcsolatát jelenti, amely az egyik fél számára előnyös, a másiknak közömbös.
A baktériumok nagy része ártalmatlan vagy hasznos, de akad néhány fertőző megbetegedést kiváltó faj is, ezeket kórokozó vagy patogén baktériumoknak nevezzük.
Opportunista patogének azok a mikroorganizmusok, amelyek egészséges szervezetet nem betegítenek meg, csak azt, amelyet valamilyen hajlamosító tényező fogékonnyá tesz. Ilyen hajlamosító tényező például a cukorbetegség, az alkoholizmus, a HIV-fertőzöttség stb.
A diszbiózis a bélflóra egyensúlyának zavara, amelyet a jótékony baktériumok alacsony mennyisége, valamint a káros baktériumok, gombák vagy paraziták elszaporodása okoz. A bélflóra rendellenes eltolódását okozhatja antibiotikumok használata, betegség, stressz, az öregedési folyamatok, a helytelen étkezési szokások (cukor, feldolgozott élelmiszerek vagy olyan ételek fogyasztása, melyekre érzékeny vagy allergiás az egyén) és egyéb életmódbeli tényezők. Az elmúlt tíz évben a bélrendszeri diszbiózis előfordulási arányának drámai növekedése figyelhető meg, melyben a környezeti és életmódbeli tényezők egyaránt nagy szerepet játszanak.
A diszbiózis tüneteit gyakran nem ismerik fel, mert a panaszok nem utalnak egyértelműen problémára, ezért sok eset diagnosztizálatlanul marad, pedig az állapot gyakori kiváltó oka bizonyos betegségeknek. Összeszedtük a leggyakoribb kérdéseket a bélflóra egyensúlyának zavarával kapcsolatban.
A diszbiózisra utaló leggyakoribb tünetek a következők:
Bizonyos állapotok tovább növelhetik a diszbiózis esélyét:
A diszbiózis diagnosztizálásának leghatékonyabb módszere a széklet mikrobiom vizsgálat. Ennek segítségével pontos információt kaphatunk a bélflóra fajösszetételéről. Ugyanakkor a széklet mikrobiom vizsgálat azt is lehetővé teszi, hogy a diszbiózis kezelésének hatékonyságát nyomon követhessük ismételt mintavételek segítségével.
A bélcsatornánkban élő sok száz baktériumfaj jelentős része rendszertanilag jól körülírt, és legtöbbjüknek az emberi szervezetre gyakorolt konkrét hatásaival is tisztában vagyunk már. A rendszertan az egymással közel azonos tulajdonsággal bíró különböző fajokat nemzetségekbe, a nemzetségeket rendekbe, a rendeket osztályokba, az osztályokat pedig törzsekbe sorolja. A bélflóra összes szereplője néhány baktériumtörzsbe tartozik. Mindegyiknek megvan a saját feladata, de két baktériumtörzs, a Bacteroidetes és a Firmicutes, kiemelt jelentőséggel bír. Mindkét törzsbe több száz egyedi baktériumfaj tartozik, mégis, már e törzsek egymáshoz viszonyított aránya is meghatározó szerepet játszik egészségünk szempontjából.
A Firmicutes és a Bacteroidetes törzs egymáshoz viszonyított aránya szoros összefüggést mutat a magasabb testtömegindexszel (BMI), valamint különböző, emésztőszervi gyulladásos megbetegedésekkel. Ha a Firmicutes törzs tagjai jelentősen nagyobb arányban vannak jelen, akkor magasabb az elhízás és a gyulladásos bélbetegségek kockázata, és ez fordítva is igaz: magas BMI-vel rendelkezőknél, vagy emésztőszervi gyulladásban szenvedőknél is jelentősen magasabb ez az arány. Ez azért is lehet érdekes, mert az ok-okozati kapcsolat nem mindig tisztázott. Vajon a magas BMI hatására emelkedik meg a Firmicutes/Bacteroidetes arány, vagy a megváltozott bélflóra összetétele miatt alakul ki a magasabb BMI? Érdekes módon, mindkét kérdésre igen a válasz.
Nyugati stílusú étrendet követve, a magas cukor-, zsír- és fehérjebevitel hatására megnő a Firmicutes baktériumok aránya, míg magas rost- és alacsony zsírbevitel esetén lecsökken, a Bacteroidetes törzs javára. Ugyanakkor magasabb BMI-vel rendelkező ember bélflóráját átültetve másokba, ők is fokozott hízásnak indultak. Látható, hogy a bélflóra állapota és a táplálkozás kéz a kézben jár, egymással szorosan kölcsönhatnak.
Mégis, mit tehetünk azért, hogy ezt az arányt kordában tartsuk? Semmilyen drasztikus módszerhez nem kell folyamodni, leginkább a táplálkozásunkkal vagyunk képesek befolyásolni a bélflóra összetételét.
A bélflóra összetételét étrendünk, életmódunk, betegségeink határozzák meg. Erre a több száz fajból álló életközösségre azonban nemcsak a külső tényezők hatnak, hanem maguk a közösség tagjai is.
A béltraktus különböző szakaszaiban eltérő fajösszetétel figyelhető meg. A bélcsatorna kezdeti szakaszában azok a baktériumok élnek, amelyek a könnyen lebontható tápanyagokat tudják hasznosítani, míg a távolabbi szakaszokban a nehezebben lebontható tápanyagokon élő baktériumok élnek. A baktériumok több százezer féle anyagcsereterméket választanak ki. Ezek jó részét már az emberi szervezet is tudja hasznosítani, de ezen anyagcseretermékek más baktériumoknak is tápanyagul szolgálhatnak, elősegítve ezzel az ő növekedésüket. Ugyanakkor, ami az egyik fajnak táplálék, az a másik fajra esetleg negatívan hathat. Bizonyos fermentációs termékek, mint például a tejsav, képesek annyira eltolni a környező területek kémhatását, hogy meggátolják egyéb, a kémhatásra érzékeny baktériumok szaporodását.
Vannak olyan baktériumok, amelyek természetes antibiotikumokat, ún. bakteriocineket állítanak elő, szelektíven meggátolva ezzel bizonyos baktériumfajok szaporodását.
Vannak azonban ennek az életközösségnek olyan tagjai is, melyekről eddig kevés szó esett. Az emésztőrendszerünkben a normál flóra tagjai közé tartoznak egyes bakteriofág vírusok, valamint gombák is. Ezek a baktériumokkal szoros életközösséget alkotnak, egymás populációi szorosan függnek egymástól.
A bélrendszerben sűrű neuronhálózat helyezkedik el, amely "második agyként" jelentősen befolyásolja a test működését. A "második agy", azaz a bélidegrendszer nagyjából 400 millió hálószerűen elhelyezkedő neuronból épül fel, melyek a gyomor-bél traktust bejárva szállítják az ingerületeket. Ezzel az agy után, a bélidegrendszer testünk második legnagyobb neuron-csoportosulása, amely a központi idegrendszertől szinte teljesen függetlenül is képes működni. Bár kommunikál az aggyal (pl. a bolygóidegen keresztül), akkor is tovább tud működni, ha megszakad köztük a kapcsolat. A bélidegrendszer a döntéshozatalt és a tudatosságot nem befolyásolja, az emésztés szabályozásával viszont így is kulcsszerepet játszik az életünkben. Egyes elképzelések szerint a rendszer akár az érzelmeinkre is hathat a különböző hormonok előállításával.
A Parkinson-kór lassan előrehaladó, degeneratív idegrendszeri betegség. Az orvostudomány mai állása szerint gyógyíthatatlan. A betegség kialakulása fehérjeaggregátumok képződésével kezdődik, amelyek az agyban rakódnak le és idővel az idegsejtek pusztulásához vezetnek.
Kutatóknak sikerült bebizonyítaniuk, hogy a Parkinson-kór oka a gyomor-bélrendszerben rejlik. Azt találták ugyanis, hogy a hibás fehérjeaggregátumok a gyomor-bél idegrendszerben („második agy”) is jelen vannak, és innen jutnak az ún. „bolygóidegen” keresztül az agyba. Ezt támasztja alá az a megfigyelés, hogy a Parkinson-kóros betegeknél gyakran előbb alakulnak ki gyomor-bélrendszeri panaszok, mint a betegségre jellemző mozgászavarok. Majdnem 15.000 olyan beteg adatait vizsgálták át, akiknek bolygóidegét – gyomorfekély kezelése érdekében – átmetszették. Kiderült, hogy a műtétnek köszönhetően a páciensek természetes védelmet nyertek a Parkinson-kór ellen. Az ő esetükben ugyanis megszakadt az útvonal, amelyen keresztül a bélből a betegséget előidéző anyagok az agyba juthattak volna.
A kutatók azt feltételezik, hogy a Parkinson-kór kialakulásának és súlyossági fokának hátterében a normál bélflóra összetételének megváltozása állhat. Egy kísérlet során Parkinson-kóros betegek bélflóráját ültették laboratóriumi egerekbe, amelyeknél ezáltal a mozgási rendellenességek és ideggyulladásos tünetek sokkal súlyosabbak lettek, mint a kontroll csoport esetében. Ma még nagyon kevéssé ismertek azok a mechanizmusok és útvonalak, amelyeken keresztül a bélflóra kifejti hatását a degeneratív idegrendszeri betegségek (köztük a Parkinson-kór) kialakulására. Az egyik ilyen lehetséges útvonalban a bélbaktériumok által termelt rövid szénláncú zsírsavak játszanak átvivő szerepet az agy gyulladásos folyamatainak aktiválásában és fenntartásában. Az állandó aktiváltsági állapot és a gyulladásos citokinek megjelenése gátolja a neuronok működését és növeli a sejtek pusztulását, ami szintén hozzájárul a betegség fenntartásához.