Fyziologie střeva

Kurz IPVZ KVIMP - základní

J. Vejmelka. Interní oddělení TN Praha.

2.3.2018

• tenké střevo = unikátní orgán

• cca 200 cm (narození) 3 - 8 m (dospělost)

• plocha 100-200 m2

• GALT = > 50% buněk imunitního systému

FUNKCE

• absorpce

• digesce

• imunitní a bariérové funkce

• lokalita působení střevní mikrobioty

STRUKTURA

• klky

• GALT v submukóze

STŘEVNÍ BARIÉRA

- absorpce (pasivní i aktivní)

- brání bakteriální translokaci a průniku toxinů

- fyziologická (hlen, bakterie a jejich produkty) a imunologická složka (sIgA, sérové IgA a IgG, RES)

Gap junctions

Tight junctions

UDRŽENÍ BARIÉRY JE ENERGETICKY

NÁROČNÝ PROCES!

Sliznice jejuna

Dle: M. Oliverius, P. Kohout et al. Selhání střeva a transplantace tenkého střeva 2017

FYZIOLOGIE STŘEVNÍ MIKROBIOTY

• 1) ovlivnění metabolizmu žl. kyselin

• 2) produkce bakteriocinů

• 3) ovlivnění imunitní odpovědi

• 4) produkce organických kyselin

• 5) inhibice adheze C. diff. k buňkám střevní sliznice

• 6) deaktivace toxinů

MET - 1,2,4,6; IMUN - 3; FARMA - 5

GLUTAMIN

• imunomodulační účinek na integritu střevní bariéry

• zdroj energie pro rychle proliferující buňky

• ovlivnění výšky klků (R.J. Smith 1988)

• snížení střevní propustnosti (R.R. van der Hulst 1993)

Střevní mikrobiom

Kurz IPVZ KVIMP - základní

J. Vejmelka. Interní oddělení TN Praha.

Jsme více člověk nebo mikrobi?

aneb

2.3.2018

460 - 370 BC

„Všechna onemocnění pocházejí ze střev“

JAKÝ JE KÓD?

Tajemství mikrobiomu odhaleno!

Tajemství lidstva odhaleno!

• Drzá bakterie promluvila!

Lidi! Absolutně netušíte, co všechno v nás je a jak fungujeme. Na rozdíl od vás držíme při sobě. Jsme propojený. Líp než třeba vy na Naše super-slizová megasíť s nepřetržitým metabolickým komunikačním tokem je nenapodobitelná.

Faktem je, že i my stejně jako vy „lajkujem“ nebo přizveme ke spolupráci. Teda kromě těch megaagresivních mykobakterií TBC - to jsou namyšlená, asociální hovada.

A vaše tajemství? To za tisíce let strávených s vámi známe!!!

- zvláštní zpravodaj pod vlivem osy mikrobiom - střevo - mozek -

MIKROBIOM

= otřásl základy mnoha oborů

• střevní infekce nebo selhání protektivní role pestrého střevního mikrobiomu?

• ateroskleróza nebo alterovaný střevní mikrobiom?

• depresivní syndrom nebo alterovaný střevní mikrobiom?

• poruchy autistického spektra nebo alterace střevního mikrobiomu v kritické fázi jeho vývoje?

• náš hlad nebo hlad naší střevní mikrobioty?

Střevní mikrobiom

• komplexní ekosystém mikroorganizmů

• bakterie + Archea, viry, Fungi, protozoa

SPOLEČENTSVÍ

MIKROBIOTy

5 kmenů 160 druhů

Vývoj mikrobiomu

• formování již na počátku života

• ovlivněn řadou faktorů:

- věk

- dieta

- geografický výskyt

- léky a další zevní faktory

- stres, kritické stavy

Firmicutes 60% Bacteroidetes 20% Actinobacteria 10% Proteobacteria 1%

70-80% střevní mikrobioty

http://www.hmpdacc.org/

http://www.metahit.eu/

2008 Clostridium

XIV Clostridium IV

- 300 dobrovolníků

- nazální, orální, dermato, gastrointestinální

a urogenitální mikrobiom

- sekvenování 16S rRNA, celogenomové

sekvenování

DATA: 14,23 TB https://www.hmpdacc.org/

100 biliónů mikroorganizmů

3,3 milionu genů (150 x více než lidský genom)

1,3 : 1

39 000 000 000 000 000 000

vs.

30 000 000 000 000 000 000

Core Microbiome - 17/664 genera Falony et al., 2016

• 3 hlavní clustery (ENTEROTYPY) - fylogenetické a funkční odlišnosti: • enterotyp 1: Bacteroides - sacharolytický a proteolytický potenciál • enterotyp 2: Prevotella - degradace mucinu • enterotyp 3: Ruminococcus - degradace mucinu = různé metabolické cesty ENT 1 a 2: biotin, riboflavin, pantothenát, askorbát, thiamin, folát, kobalamin,

menachinon - MK4

Zdroj: Enterotypes of the human gut microbiome, Nature 2011

101 104 103 1012 107

hostitel mikrobiota

Souhrn funkcí střevní mikrobioty

• metabolizmus živin

• imunomodulace

• ovlivnění střevní motility

• tvorba vitamínů (vit. H, folát)

• enterohepatální oběh žlučových kyselin

• metabolizmus cholesterolu

Zdroj: Amy E. Foxx-Orenstein, DO, William D. Chey, MD. 2012

BAKTERIE EFEKT

Prevotella copri autoimunitní odpověď u revmatoidní artritidy Scher et al. 2012

Egertella lenta cytochrom inaktivující digoxin Haiser et al. 2013

Lactobacillus rhamnosus modulace stresové odpovědi Cryan et al. 2012

Escherichia coli G3/10 suprese adherence EPEC E2348/69, pomocí MccS Zschüttig et al. 2012

Lactobacillus delbruecki sp. Bulgaricus B-30892 blokace adheze C. diff. Banerjee et al. 2009

Bacillus thuringensis in vitro efekt thuricinu CD Rea et al. 2011

CAVE: C. diff. a acetaminofen! Clayton et al., 2009.

Intestinální homeostáza

střevní mikrobiota imunitní systém

kompetice o živiny

ovlivnění imunitního systému

podpora funkce slizniční bariéry

makrofágy, neutrofily, ILC,

T-helpery, IgA B-buňky,

plazmatické buňky

IL–1 IL–22

Kamada et al. Role of the gut microbiota in immunity

and inflammatory disease. Nat Rev Immunol. 2013

SCFA

MOZEK-STŘEVO-MIKROBIOM

EMS

slizniční imunita motilita, sekrece

permeabilita viscerosenzorika

střevní mikrobiota

podle: Rhee et al. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2009.

vnímání

viscerálních

stimulů+emoce

ANS HPA

• střevní mikrobiota

• motorické funkce střeva

Zdroj: Belizário a Napolitano 2015 a http://www.hmpdacc.org/)

dg. mechanismus zdroj Hashimotova thyroiditis zvýšená střevní permeabilita,

Yersinia enterocolitica Sasso et al. 2004

Strieder et al. 2003

Diabetes mellitus 1. typu zvýšená střevní permeabilita,

alterace mikrobiomu, Th 17, pronikání bakterií

do pankreatického duktálního systému

Wen et al. 2008

Vaarala et al. 2008

Korsgren et al. 2012

Hand et al. 2012

Diabetes mellitus 2. typu zvýšená střevní permeabilita, alterace mikrobiomu

Gummesson et al. 2011

Qin et al. 2012

Vrieze et al. 2012

Coeliakie alterace intestinálního mikobiomu Nistal et al. 2012

IBD 30-50% redukce diverzity:

CD - Faecalibacterium prausnitzii,

UC - Akkermansia muciniphila

Jostins et al. 2012

Sokol et al. 2008

NASH bakteriální endotoxiny

např. Proteobacteria

Marchesi et al. 2010

Ateroskleróza - hladiny endotoxinů nad 90 percentil = 3x vyšší KV-riziko

- DNA Porphyromonas gingivalis v karotickém plátu

Wiedermann et al. 1999

Figuero et al. 2011

Koren et al. 2011

Revmatoidní arthritis zvýšená střevní permeabilita, alterace mikrobiomu, nárůst Porphyromonas gingivalis

Weber et al. 2003

Scher et al. 2012

SELHÁNÍ STŘEVNÍHO MIKROBIOMU

• CDI je typický příklad selhání mikrobiomu

Zdroj: Journal of Medical Microbiology (2013), 62, 1369–1378.

Změny v průběhu života

• střevní mikrobiom se utváří již intrauterinně

• smolka zdravých novorozenců: Escherichia - Shigella, Enterococcus, Leuconostoc, Lactococcus a Streptococcus

• typ porodu (vaginální, císařský řez)

• mateřské mléko, umělé mléko, příkrmy

• do 3 let stabilizace

• v průběhu života relativně stabilní

• změny kolem 75 - 85 let - vyšší zastoupení kmene Bacteroidetes, klesá druhová rozmanitost

zdroj: Hollister et al., 2014 ; Yatsunenko et al., 2012; Claesson et al., 2011

laktace: bakterie mléč. kvašení, Bifidobakterie (60-90%)

umělá výživa: podobnost dospělému mikrobiomu

ovoce, zelenina, vláknina: Firmicutes (Roseburia)

maso, cukry, tuky, málo vlákniny: Alistipes, Bilophila,

Bacteroides

Antibiotika: pokles diverzity střevní mikrobioty

Probiotika: Lactobacillus, Bifidobacterium a další

Prebiotika: selektivní stimulace růstu/aktivity bakterií střeva

Živíme náš střevní mikrobiom

Bacteroides

Prevotella

Yatsunenko et al., 2012; Obregon-Tito et al., 2015

• acetát: Blautia spp. a další

• propionát: Firmicutes/Negativicutes, Bacteroidetes, Verrucomicrobia

• butyrát: Roseburia spp., Eubacterium spp., Faecalibacterium prausnitzii

• vysoký obsah sacharidů více Bifidobakterií

• vysoký obsah nasycených tuků vyšší poměr Firmicutes/Bacteroidetes

• cave: nízká intestinální hladina fosfátu zvýšená virulence Pseudomonas aeruginosa

Glutenová senzitivita - NCGS

• příznaky: střevní - odpovídají IBS

• mimostřevní - bolesti hlavy, kloubů, svalů, křeče, únava.....

• deprese, anémie, hyperaktivita...

• často pozit. protilátky proti gliadinu (AGA)

• histologicky - zvýšený počet lymfo (mezi 20-40 IEL)

• profit z bezlepkové diety

(Verdu EF et al, Am J Gastr, 2009.... )

FODMAPS

• FODMAPs - to znamená intolerance sacharidů:

• Fermentable Oligo-, Di-, Monosaccharides And Polyols, které jsou špatně absorbovány v tenkém střevě

FODMAPs představují tyto složky potravin:

• fruktóza: ovoce, med, kukuřičný sirup s vysokým

obsahem fruktózy, agáve • laktóza: mléčné výrobky • fruktany: pšenice, cibule, česnek • galaktany: luštěniny jako fazole, čočka, sojové boby • polyoly: polyalkoholy (některá umělá sladidla)

a peckoviny, a ovoce se zrníčky, např. jablka; avokádo, třešně, fíky, broskve, švestky

Potraviny s vysokým obsahem FODMAPs:

výrobky z pšenice, ječmene a žita jablka

artičoky umělá sladila (i ve žvýkačce)

fazole kešu oříšky

květák sušené ovoce

česnek a cibule kukuřičný sirup s vysokým obsahem fruktózy

med zmrzlina houby

pistácie vodní meloun

Dieta s nízkým obsahem FODMAPs:

mandle, kokosový ořech, rýže, sojové

mléko

banány

papriky

borůvky

mrkev

okurky

hroznové víno

oves

brambory

Merlík chilský (Quinoa)

rýže

špenát, kapusta a jiná listová zelenina

mandarinky

rajčata

Mikrobiota a sport

• „elitní hráč rugby“ x „neatlet“: Bacteroidetes a Firmicutes (Clark et al. 2014)

• mírné cvičení Firmicutes (vč. Faecalibacterium prausnitzii)

• pravidelné cvičení vedlo ke zvýšení různorodosti střevní mikrobioty a Firmicutes

Mikrobiota a stres

• „rozhovor mezi střevní mikrobiotou a mozkem“

- aktivace vagu

- ovlivnění imunitního systému

- tvorba SCFA

DYSBIÓZA může narušit „rozhovor“ STRESS

Obezita: Bacteroidetes a Firmicutes

Kolorektální karcinom: Streptococcus bovis,

Helicobacter pylori, Bacteroides fragilis, Enterococcus

faecalis, Clostridium septicum, Fusobacterium sp.

Průjmovitá onemocnění: Salmonella, Shigella,

Escherichia coli, Clostridium difficile

Zdroj: Gagnière et al., 2016

Mikrobiota a sepse

• dysbióza u kriticky nemocných

• riziko přerůstání potenciálního patogena

• FMT jako nástroj obnovy alterace u CDI a potenciálně u jiných mikrobiomových alterací

• n. vagus jako „mediátor“ mezi SAE a alterovaným střevním mikrobiomem

• výrazná odlišnost mikrobimu: zdravý vs. kriticky nemocný

• Acidaminococcus intestinalis • Bacteroides ovatus • Bifidobacterium adolescentis • Bifidobacterium longum • Blautia producta • Clostridium cocleatum • Collinsella aerofaciens • Dorea longicatena • Escherichia coli • Eubacterium desmolans • Eubacterium eligens • Eubacterium limosum • Eubacterium rectale • Eubacterium ventriosum • Faecalibacterium prausnitzii • Lachnospira pectinoshiza • Lactobacillus casei/paracasei • Lactobacillus case • Parabacteroides distasonis • Raoultella sp. • Roseburia faecalis • Roseburia intestinalis • Ruminococcus torques • Ruminococcus obeum • Streptococcus mitis

„umělá stolice“

Protizánětlivé bakterie a výrobci SCFA

• Faecalibacterium prausnitzii

• Roseburia faecis

• Bacteroides ovatus

30 ml/250 ml/FMT Capsule G3

ZDROJ: www.openbiome.org

OPENBIOME

- od roku 2012, Medford, Massachusetts

- CDI v USA: 500 000/30 000, 20% bez responze na ATB

- efekt FMT 90%

- > 589 kg stolice, výběr pouze 3% dárců

- cca 600 zdrav. zařízení, v 50 státech v USA

- materiál do celkem 6 zemí světa

- v USA léčeno více než 11 000 pacientů

"Should We Bank Our Own Stool?"

ZDROJ: www.openbiome.org

14.10.2015

"One Man's Poop is Another's Medicine" 27.8.2015

- ČR: 26 pracovišť, 3 v přípravě na FMT - většinou příbuzní dárci - většinou horním GIT - většinou dospělí

CESTY APLIKACE

- 48% NJS - 30% GSK - 14% klyzma - 7% kolonoskopicky - 0,25% PEG

PROJEKT FMT_CZE

2010 - 2017: více > 450 FMT v ČR

450 výkonů z toho:

– 16 IBD

– 8 IBS

– 3 dysmikrobie

– 1 recidivující rotavirová infekce

6%

PROJEKT FMT_CZE UPDATE 2016/2017

85%

EFEKT v léčbě rCDI

Jak příznivě ovlivnit náš střevní mikrobiom?

• „Jez do polosyta, pij do polopita, vyjdou ti naplno léta“

• „Prostě-li žiješ, sta let dožiješ“

• „Kam střídmost nechodí, tam chodí lékař“

• „Základem zdraví a štěstí je střídmost ve všem, v jídle, v pití i v jiných požitcích. To je tajemství dlouhověkosti.“ Jan Amos Komenský

SHRNUTÍ

Anamnéza střevního mikrobiomu

• porod přirozenou cestou nebo císařským řezem, zda matka užívala v těhotenství a prekoncepčně pro-, pre- a synbiotika

• četnost ATB terapie a charakter event. postantibiotické dysmikrobie

• zda trpí pacient při návštěvě exotických zemí cestovatelskými průjmy

• zda užíval/užívá probiotika - jaká, v jaké dávce • zda u pacienta v minulosti došlo k výraznému poškození

střevního mikrobiomu (ataky klostridiové střevní infekce, jejich četnost, léčba)

• jaké potraviny pacient konzumuje (sterilované versus živé potraviny s obsahem probiotických bakterií)

• jaký je rámcově životní styl pacienta a hygienické návyky v dětství a v současnosti

Jsme více člověk nebo mikrobi?

• Nejedná se o soutěž

• Jsme komplexní po staletí utvářené složité ekosystémy.

• = ČLOVĚK A JEHO MIKROBIOTA

Mikrobiom jako PR manager organizmu

JSEM ČLENEM

GARDY

VAŠEHO

MIKROBIOMU

Mufloni v nemocnici

Vzorky střevní mikrobioty muflona

Pozvánka

PODĚKOVÁNÍ

Vám všem za pozornost

& za Vaši péči o střevní mikrobiom