Dołącz do czytelników
Brak wyników

Układ trawienny i probiotykoterapia

11 maja 2022

NR 2 (Kwiecień 2022)

Psychobiotyki a funkcjonowanie poznawcze – czyli jak bakterie jelitowe wpływają na nasz mózg

0 112

Psychobiotyki to bakterie probiotyczne oddziałujące na funkcje mózgu. Suplementacja psychobiotyczna poprzez modulacje składu ekosystemu jelit może wpływać na poprawę funkcjonowania mózgu, zapobiega i spowalnia progresję chorób neurodegeneracyjnych. Mechanizmami wyjaśniającymi związek między funkcjami poznawczymi a mikrobiomem jest modulacja równowagi pro/przeciwzapalnej, pro/antyoksydacyjnej organizmu oraz stymulacja syntezy neuroprzekaźników i substancji neuromodulujących. W artykule przedstawiono aktualny stan wiedzy na temat wpływu mikrobiomu jelitowego na funkcje kognitywne, potencjalnych mechanizmów działania oraz aspektów terapeutycznych stosowania psychobiotykoterapii.

Wstęp

W odróżnieniu od probiotyków, które mają szereg funkcji korzystnych dla gospodarza (organizmu człowieka) i wpływających na wiele obszarów zdrowia, psychobiotyki są mikroorganizmami, które dodatkowo oddziałują na funkcjonowanie mózgu. Przyjmowanie tych mikroorganizmów wpływa na funkcje neuronów oraz procesy poznawcze poprzez manipulację składu ekosystemu jelitowego i drogą osi mózgowo-jelitowej [1]. 
Dwukierunkowa komunikacja, jaka odbywa się pomiędzy centralnym układem nerwowym (CUN) a przewodem pokarmowym, jest opisywana od dawna w publikacjach naukowych i popularnonaukowych. Pomimo posiadania ogromnej wiedzy w tym zakresie badacze nadal starają się sprecyzować zależności w dokładniejszy sposób. Niektórzy naukowcy wiążą wielkie nadzieje z możliwością poprawy funkcjonowania mózgu, zapobiegania i spowalniania progresji chorób układu nerwowego  poprzez działania nakierowane na mikrobiom jelitowy [2]. 

Potencjalne mechanizmy działania

Zmiany przewodu pokarmowego na poziomie molekularnym doprowadzają do ​​zmian funkcjonalnych w mózgu, których częściowym mediatorem jest nerw błędny. Nieprawidłowości w kompozycji mikrobioty zaostrzają objawy choroby Alzheimera (AD) i Parkinsona (PD) u zwierząt eksperymentalnych, a suplementacja diety bakteriami poprawia pamięć i może odwracać deficyty poznawcze w modelu zwierzęcym lęku, cukrzycy i PD [3]. Stosowanie probiotyków zwiększa ekspresję genów i stężenie neurotropowego czynnika pochodzenia mózgowego (odżywiającego mózg BDNF) oraz hamuje procesy oksydacyjne i apoptozę (programowaną śmierć komórek) w hipokampie: struktury CUN kluczowej dla funkcji kognitywnych. Bakterie probiotyczne wykazują zdolność syntezy neuroprzekaźników, w tym kwasu gamma-aminomasłowego (GABA), serotoniny (5-HT), dopaminy, acetylocholiny i noradrenaliny, których nieprawidłowe stężenia przyczyniają się do pogorszenia pamięci. Mikroorganizmy stymulują także syntezę biofunkcjonalnych metabolitów CUN [3]. 
Modulacje immunologiczne są innym mechanizmem, który wyjaśnia związek między funkcjami poznawczymi a mikrośrodowiskiem przewodu pokarmowego [4]. Niekorzystne zmiany kompozycji lub ilości mikrobioty jelitowej sprzyjają przewlekłemu stanowi zapalnemu o niskim nasileniu, który pośrednio przyczynia się do rozwoju dysfunkcji poznawczych. Udowodniono, że probiotyki hamują aktywację mikrogleju, co prowadzi do złagodzenia stanu zapalnego CUN [5]. Szczególny wpływ na zaburzenie równowagi pro/przeciwzapalnej organizmu ma osłabiona integralność bariery jelitowej, co sprzyja przenikaniu endotoksyn bakteryjnych do krwiobiegu. Związki te mają charakter neurodegeneracyjny, a ich wysokie poziomy we krwi zwiększają przepuszczalność bariery krew-mózg [3, 6]. Mikroorganizmy probiotyczne wpływają korzystnie na strukturę jelit poprzez zwiększenie ekspresji mucyny i stabilności międzyjelitowych białek połączeń ścisłych. Probiotyki hamują negatywne działanie interleukin prozapalnych na nabłonek przewodu pokarmowego oraz promują syntezę wzmacniających go związków przeciwzapalnych [3]. 

Wpływ probiotykoterapii na funkcje poznawcze

Osłabienie funkcji poznawczych, w tym obserwowane jako wynik fizjologicznego starzenia się oraz stanów chorobowych takich jak AD, cukrzyca i depresja, może zostać złagodzone przez psychobiotyki, co udowodniono w licznych badaniach. Preparaty te pomagają w restrukturyzacji zaburzonej mikrobioty jelitowej w kierunku prawidłowego wzorca. Do najczęściej ocenianych bakterii należą te z rodzaju Lactobacillus i Bifidobacterium [3]. 
Według danych z  opublikowanego w 2021 r. przeglądu systematycznego, ponad 30 badań klinicznych oceniło wpływ interwencji probiotycznej na funkcje poznawcze. Badania kliniczne dotyczyły różnorodnych grup wiekowych, począwszy od 27. tygodnia ciąży aż do 82. roku życia: 5 artykułów odnosiło się do niemowląt i dzieci, 17 artykułów do populacji dorosłych, a 8 do osób starzejących się [3]. 
Badania oceniające funkcje poznawcze przeprowadzane były zarówno wśród populacji zdrowej, jak i cierpiących z powodu szeregu problemów zdrowotnych (począwszy od niskiej masy urodzeniowej po osoby z wirusem HIV-1, depresją i osoby z AD). Dwanaście z tych badań było przeprowadzonych z udziałem osób zdrowych. Aż 24 prace jako główny cel postawiły ocenę funkcjonowania poznawczego, co pokazuje, że zainteresowanie tematem wpływu probiotykoterapii na funkcjonowanie mózgu jest ogromne [3]. 
Interwencje z udziałem najmłodszej populacji (niemowlęta) nie wskazują, iż probiotykoterapia poprawia rozwój poznawczy przy zastosowaniu jej od 37. tygodnia ciąży do 2. r.ż., także w ocenie długoterminowej (w wieku 11. r.ż. uczestników) [7–10]. 
Rola prewencyjna preparatów psychobiotycznych była badana u zdrowych osób, u których nie wystąpiły objawy zaburzenia procesów poznawczych [11–20]. Nie wszystkie badania z udziałem osób zdrowych pokazują pozytywny efekt suplementacji na funkcje mózgu [13, 16]. Wydaje się mieć to związek z aktualnym stanem psychicznym osób poddanych interwencji. Modulacja ekosystemu jelitowego może być swoistego rodzaju „buforem” zapobiegającym  negatywnym skutkom fizjologicznych stresorów oddziałujących na pamięć roboczą. Suplementacja ma za zadanie przywrócić organizm do stanu homeostazy w przypadku jej zachwiania [19]. U zdrowych osób (z prawidłowym składem ekosystemu) zmiana taka nie przyniesie korzyści, a nawet sugeruje się, że może prowadzić do zmian składu mikrobioty w kierunku nieprawidłowym.  Prawdopodobnie stosowanie probiotyków ma odmienne działanie na funkcje kognitywne u kobiet i mężczyzn [17]. Korzyści może przynieść przyjmowanie mikroorganizmów w formie kapsułek lub wystandaryzowanych, ściśle zdeterminowanych szczepów w postaci sfermentowanego napoju mlecznego [3]. Należy jednak zwrócić uwagę na to, że wiele produktów dostępnych na polskim rynku nie zawiera informacji o ilości i rodzaju szczepów obecnych w produkcie. 
Metaanaliza badań ukazała, że lepszy efekt na funkcje poznawcze uzyskiwany jest u osób z istniejącymi już zaburzeniami poznawczymi niż u osób zdrowych [21]. Budzi to nadzieję, że przyjmowanie preparatów probiotycznych odwróci istniejące zmiany starzejącego się układu nerwowego. W trzech badaniach zbadano skuteczność interwencji probiotycznych w redukcji objawów chorobowych u starzejących się osób z łagodnymi zaburzeniami funkcji poznawczych (MCI) [22–24]. Korzystne działanie wywiera przyjmowanie przez okres 12 do 24 tygodni gatunków L. breve lub L. plantarum. Także osoby starzejące się, bez chorób przewlekłych po przyjmowaniu preparatu probiotycznego efektywniej przetwarzają informacje i wykazują poprawę funkcji wykonawczych w porównaniu z osobami nieprzyjmującymi go [14].
Inna metaanaliza pięciu badań analizująca dane od 297 uczestników dowiodła, że suplementacja probiotyczna istotnie pomaga poprawić funkcje i wydajność poznawczą także u osób z AD. Korzystnym zmianom towarzyszy obniżenie obwodowych stężeń markera stresu oksydacyjnego: malondialdehydu (MDA) i stanu zapalnego – biała C-reaktywnego (CRP), co potwierdza, że potencjalnym mechanizmem wyjaśniającym działanie probiotyków na funkcje mózgu jest przywrócenie homeostazy pro/przeciwzapalnej i pro/antyoksydacyjnej organizmu. Do osiągnięcia oczekiwanych rezultatów korzystna wydaje się 12-tygodniowa probiotykoterapia [25]. Dotychczas przeprowadzone interwencje wieloszczepowe nie były bardziej skuteczne niż interwencje z jednym szczepem w łagodzeniu dysfunkcji pamięci, pomimo spekulacji, że produkty wieloszczepowe potencjalnie obejmują szerszy zakres działań na organizm i lepiej wpływają na kolonizację przewodu pokarmowego. Konkurencja między szczepami jest często przytaczana jako możliwy powód zmniejszonej skuteczności wieloszczepowych suplementów probiotycznych [3].
U osób dorosłych cierpiących na schorzenia wątroby przyjmowanie probiotyków odwraca osłabienie funkcji kognitywnych związanych z chorobą. Efekt ten obserwuje się u osób z encefalopatią po 30 dniach, a co więcej złagodzenie deficytów jest na podobnym poziomie jak u osób, które stosują standardowe leczenie [26]. Pozytywny wpływ bakterii na funkcjonowanie mózgu uzyskiwany jest także u pacjentów z marskością wątroby, jednak bez objawów encefalopatii. Do osiągnięcia efektu terapeutycznego wymagana jest 12-tygodniowa suplementacja preparatem wieloszczepowym [27, 28].
Probiotyki wydają się być skutecznym narzędziem w zmniejszeniu ryzyka zaburzeń funkcji poznawczych występujących jako następstwo wirusa HIV [29, 30].  Suplementacja w tej grupie pacjentów usprawnia pamięć natychmiastową i opóźnioną, wzrokowo-przestrzenną, roboczą przy jednoczesnej poprawie funkcji wykonawczych i szybkości psychomotorycznej. Pozytywnego efektu można spodziewać się u osób z obniżonym stężeniem neopteryny w płynie mózgowo-rdzeniowym (jednocześnie w tej podgrupie obserwuje się zdecydowanie niższą wydajność poznawczą) [29]. Przytoczone wyniki dają nadzieję na terapię celowaną w oparciu o markery biologiczne związane z procesami poznawczymi. Diagnostyka taka będzie pomocna w podjęciu decyzji o włączeniu probiotykoterapii. 
Poprawę potencjału poznawczego można uzyskać u pacjentów z fibromialgią lub po dołączeniu preparatu jednoszczepowego do leku przeciwdepresyjnego [31, 32]. W porównaniu z pacjentami z depresją, którzy przyjmowali wyłącznie inhibitor zwrotnego wychwytu serotoniny (SSRI), dodatek L. plantarum wzmacniał polepszenie funkcjonowania kognitywnego [32]. Liczne prace popierają stosowanie probiotyków w celu wspomagania terapii zaburzeń psychicznych, przy czym wiele badań donosi o złagodzeniu objawów afektywnych i zmian nastroju. Nastrój wpływa na funkcje poznawcze, a wzajemna zależność między afektem a poznaniem jest prawdopodobnie jednym z potencjalnych mechanizmów wyjaśniających pozytywne działanie preparatów na pamięć. Probiotyki mogą zapobiegać negatywnym skutkom stresu, co powoduje utrzymanie ​​wydajności poznawczej [3].
Jednymi z najlepiej przebadanych (i dostępnych w Polsce) szczepów psychobiotycznych są Lactobacillus helveticus Rosell®-52 oraz Bifidobacterium Longum Rosell®-175. Szczepy przeszły badania kliniczne zarówno z udziałem osób zdrowych, ale zestresowanych, jak i osób cierpiących na depresję – przyjmujących leki przeciwdepresyjne bądź nie [33, 34]. W każdym przypadku samopoczucie osób uległo poprawie – potwierdzały to testy psychologiczne. W jaki sposób działał psychobiotyk? Wyjaśnienie zapewniały badania laboratoryjne. U osób przyjmujących psychobiotyk zmniejszył się poziom kortyzolu – hormonu stresu – 
w moczu, zwiększało się wytwarzanie serotoniny z tryptofanu, a zmniejszała produkcja neurotoksycznej kinureniny, a także rosło stężenie BDNF, neurotropowego czynnika pochodzenia mózgowego [35, 36].
Tabela 1 przedstawia wyniki badań oceniających wpływ probiotyków na funkcjonowanie poznawcze człowieka.
 

Tabela 1. Wyniki badań oceniających wpływ suplementacji probiotycznej na funkcje kognitywne
Populacja kliniczna Autor, rok Rodzaj badania Uczestnicy Interwencja
N Wiek [średnia] Czas trwania Zastosowany preparat Efekt
Choroba Alzheimera Agahi et al., 2018
[33]
Podwójnie zaślepione RCT 48 80 12 tygodni Lactobacillus fermentum, Lactobacillus plantarum, Bifidobacterium lactis, Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium longum (3 × 109 CFU/dzień) -
Akbari et al., 2016
[34]
Podwójnie zaślep...

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

    Joanna Róg

    dr n. med. i n. o zdr.; asystent naukowy I Kliniki Psychiatrii, Psychoterapii i Wczesnej Interwencji Uniwersytetu Medycznego w Lublinie, dietetyk. Ukończyła studia doktoranckie na I Wydziale Lekarskim Uniwersytetu Medycznego w Lublinie, uzyskując tytuł dr n. med i n. o zdr. Autorka i recenzentka w czasopismach naukowych. Członek zespołu redakcyjnego czasopisma „Current Problems of Psychiatry”. Koordynator regionalny województwa lubelskiego Fundacji Insulinooporność – zdrowa dieta i zdrowe życie oraz koordynatorka merytoryczna kampanii Jasna Strona Mocy. Zainteresowania naukowe: znaczenie diety i czynników dietetycznych w zaburzeniach psychicznych

    Hanna Karakuła-Juchnowicz

    prof. dr hab. n. med. i n. o zdr.; kierownik Katedry i I Kliniki Psychiatrii, Psychoterapii i Wczesnej Interwencji Uniwersytetu Medycznego w Lublinie, specjalista psychiatra, specjalista terapii środowiskowej. Prodziekan Wydziału Lekarskiego Uniwersytetu Medycznego w Lublinie. Konsultant wojewódzki w dziedzinie psychiatrii. Klinicysta, nauczyciel akademicki, badacz. Ukończyła studia podyplomowe „Badania kliniczne – organizacja, prowadzenie z elementami zarządzania” na Uniwersytecie Medycznym w Lublinie. Redaktor naczelny czasopisma „Current Problems of Psychiatry”. Autorka i współautorka 530 publikacji naukowych w czasopismach krajowych i zagranicznych. Wykładowca na wielu szkoleniach, kursach i zjazdach w kraju i za granicą. Nagradzana wieloma wyróżnieniami i nagrodami, m.in. Nagrodą Copernicus Prize 2013. Zainteresowania naukowe i kliniczne: nutripsychiatria, zaburzenia afektywne, zaburzenia psychotyczne, zaburzenia nerwicowe, uzależnienia, psychiatria dzieci i młodzieży, psychiatria środowiskowa