Dołącz do czytelników
Brak wyników

Układ trawienny i probiotykoterapia

5 czerwca 2019

NR 2 (Kwiecień 2019)

Biofilmy bakteryjne jako przyczyna chorób przewlekłych

0 104

Wielu pacjentów cierpi z powodu nawracających chorób infekcyjnych. Do niedawna medycyna nie znała odpowiedzi na pytanie, dlaczego tak się dzieje – jednak ostatnie lata przyniosły przełom w myśleniu o mikroorganizmach. 

Myśląc o bakteriach, najczęściej wyobrażamy je sobie jako pojedyncze komórki, czyli formy planktonowe [1], łatwo wykrywalne przez układ odpornościowy. Większość bakterii chorobotwórczych w organizmie formuje jednak osiadłe społeczności zwanych biofilmami, utrudniające ich eradykację. Biofilmy można opisać jako stworzone przez bakterie twierdze, pokryte śluzem, w którym uwięzione są jony metali. Rosną w środowisku wodnym i zazwyczaj przylegają ściśle do powierzchni. Biofilmy bakteryjne i grzybicze [2] są przyczyną nawrotów u pacjentów cierpiących na trudne do wyleczenia infekcje. Według NIH (National Health Institute, USA) ponad 80% ludzkich zakażeń bakteryjnych jest związanych z biofilmem [3]. 

Tworzenie biofilmu to formowanie kolonii, w której komórki bakteryjne są mniej podatne na środki przeciwdrobnoustrojowe i niszczenie przez mechanizmy efektorowe układu odpornościowego gospodarza. Aby utworzyć biofilm, bakterie najpierw przywierają do powierzchni, a następnie wytwarzają matrycę polisacharydową, która jak gąbka gromadzi wapń, magnez, żelazo, a także metale ciężkie i inne minerały [4]. Taka struktura umożliwia patogenom przetrwanie w nieprzyjaznych warunkach środowiska, a także kolonizację nowych nisz. 

W medycynie od niedawna funkcjonuje pojęcie choroby związanej z biofilmem [5]. Początkowo rozpoznawano ją głównie w chirurgii, gdzie wykrywano je na implantach, jednak ten problem dotyczy wszelkich dziedzin medycyny. Biofilm zapewnia mikroorganizmom wysoką tolerancję na konwencjonalne środki przeciwbakteryjne [6] i bierze udział w wywoływaniu nawrotów zakażeń. 

W strukturach biofilmu jeden lub więcej rodzajów bakterii czy grzybów dzieli się składnikami odżywczymi i wymienia DNA, ulegając nieustannym zmianom, by ukryć się przed naszym układem odpornościowym. Zasadniczą cechą biofilmów jest tworzenie pozakomórkowej matrycy polisacharydowej, która pomaga zapewnić ochronę przed antybiotykami i enzymami oraz wspiera wytwarzanie mikrośrodowiska dla metabolicznej interakcji populacji. Biofilm wymaga mniej tlenu i mniej składników odżywczych, ma także inne pH zewnętrzne i inne wewnętrzne [7], dlatego skutecznie przeciwdziała penetracji antybiotyków. Ponadto biofilm tworzy fizyczną barierę, która powstrzymuje większość komórek odpornościowych przed wykryciem patogennych bakterii. Leczenie chorób związanych z biofilmami za pomocą antybiotyków jest trudne. Na przykład u pacjentów cierpiących na choroby zapalne jelit początkowo antybiotyki zaczynają działać, po czym następuje efekt nawrotu, gdy objawy ponownie się nasilają, na skutek narastającej antybiotykooporności mającej źródło w biofilmie [8]. 

Przewód pokarmowy jest idealnym środowiskiem dla bakterii, grzybów i powiązanych biofilmów ze względu na jego dużą powierzchnię i stały dopływ składników odżywczych [9].

Nabłonek jelita jest wyścielony lepkim, sprężystym śluzem, pełniącym funkcję ochronną. Zaburzenia produkcji tego śluzu, współistniejące z mikrouszkodzeniami i stanem zapalnym, sprzyjają przyleganiu biofilmu w miejscu uszkodzenia [8]. Dzieje się tak m.in. u osób z SIBO, z zapalnymi chorobami jelit (IBD), a także z chorobami autoimmunologicznymi, takimi jak choroba Leśniowskiego-Crohna [9].

Podobne mechanizmy towarzyszą nawracającym zapaleniom ucha, zapaleniom zatok czy przewlekłej obturacyjnej chorobie płuc. Mikrouszkodzenia błon śluzowych, nieprawidłowe struktury nabłonka, takie jak polipy, ułatwiają przyczepianie (adhezję) bakterii do powierzchni i rozpoczęcia budowy biofilmu, poprzez mocowanie go do zmienionych chorobowo miejsc. 

Biofilmy są trudne do zdiagnozowania, gdyż tworzące je bakterie ukryte są w matrycy. Dlatego wymazy i posiewy często okazują się negatywne [10, 11]. 

Mimo ujemnych wyników hodowli mikroorganizmy formujące biofilm mogą oddziaływać toksycznie na organizm. Niektóre techniki laboratoryjne, w szczególności analiza kwasów organicznych, jak badanie ONE i Organix [12], mogą pośrednio wskazywać na obecność w organizmie biofilmu, poprzez wykrywanie charakterystycznych toksyn grzybiczych i bakteryjnych. Badania te wykrywają także niedobory mineralne i witaminowe oraz kontrolują zaburzenia szlaków detoksyfikacji, które często są problemem u osób dotkniętych chorobą biofilmu. Bakterie konkurują z organizmem gospodarza o środki odżywcze, takie jak związki mineralne i witaminy, prowadząc do znaczących niedoborów. 

Nauka ostatnio odkryła rolę biofilmu w chorobach reumatycznych, krążenia i autoimmunologicznych. Szczególnie biofilm w jamie ustnej zwrócił ostatnio uwagę badaczy, gdyż ma udział w schorzeniach neurologicznych, takich jak choroba Alzheimera, i zaburzeniach ze spektrum autyzmu (ASD) [13]. 

W obydwu tych jednostkach chorobowych wykryto zmieniony biofilm w jamie ustnej. W chorobie Alzheimera czynnikiem patogennym jest bakteria Porphyromonas gingivalis, produkująca toksyczne gingipainy [14]. Bakteria ta powoduje choroby dziąseł i przyzębia, wiąże się także z zapaleniem stawów i miażdżycą.

W badaniach nad dziećmi z autyzmem stwierdzono, że zarówno ich mikroflora jelitowa, jak i mikroflora jamy ustnej, różnią się znacząco od mikroflory dzieci zdrowych. Wczesne interwencje, takie jak suplementacja Lactobacillus rhamnosus [15] w niemowlęctwie, wykazały znaczącą redukcję występowania chorób ASD u dzieci, które otrzymywały ten szczep probiotyczny. Co ciekawe, bakteria ta sama ma zdolności formowania biofilmu, dzięki zdolności adherencji do śluzówki przewodu pokarmowego, blokując wzrost toksynogennej Escherichia coli i bakterii z rodzaju Salmonella [16]. Zdolność Lactobacillus rhamnosus do formowania biofilmu jest wyjątkowa, zachodzi ona nawet przy braku glukozy w podłożu. Lactobacillus rhamnosus ma zdolność zmiany biofilmu [15] w jamie ustnej, tym samym indukując zmiany mikrobiomu całego przewodu pokarmowego bez zwiększania fermentacji w jelicie. Forma podjęzykowa tego probiotyku najlepiej spełnia swoje zadanie. Oś ustno-jelitowa, poprzez oddziaływanie mikrobiotów, ma wpływ na funkcje immunologiczne całego or...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • Roczną prenumeratę dwumiesięcznika Food Forum w wersji papierowej lub cyfrowej,
  • Nielimitowany dostęp do pełnego archiwum czasopisma,
  • Możliwość udziału w cyklicznych Konsultacjach Dietetycznych Online,
  • Specjalne dodatki do czasopisma: Food Forum CASEBOOK...
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy