Ko varam darīt jau šodien, lai, rūpējoties par savu mikrobiomu, uzlabotu veselību? Vai mikrobioms mutē un zarnās nākotnē varētu palīdzēt atklāt slimības vēl pirms pirmo simptomu parādīšanās? Uz dažiem jautājumiem Rīgas Stradiņa universitātes (RSU) pētnieki jau atraduši atbildes, bet citus turpina pētīt.
Kas ir mikrobioms?
Tas ir visu mikrobu kopums, kas atrodas cilvēka organismā. Tas var atšķirties dažādos orgānos, tāpēc var atsevišķi pētīt, piemēram, mutes mikrobiomu, zarnu mikrobiomu. Atšķirības vērojamas pat vienā ķermeņa daļā – mikrobioms uz mēles atšķiras no tā, kas atrodams uz smaganām vai vaigu iekšējās virsmas. Mikrobiomā ietilpst ne tikai baktērijas, bet arī vīrusi, sēnes. Pasaulē mikrobiomu pēta vairāk nekā 20 gadus.
Mikroorganismi var būt gan slimību izraisītāji, gan palīdzēt organismam veikt svarīgas funkcijas – tie piedalās barības vielu pārstrādē, imūnsistēmas darbībā un dažādos vielmaiņas procesos.
Tāpēc zinātniekiem ir svarīgi saprast ne vien to, kādi mikroorganismi dzīvo cilvēka organismā, bet arī to, kā mainās to kopējais sastāvs un darbība.
Senā cilvēka mikrobioms – daudzveidīgāks
Kad RSU Zobārstniecības fakultātes vadošā pētniece Alisa Kazarina doktorantūras laikā sāka pētīt seno cilvēku mikroorganismus, viņas galvenais izpētes materiāls bija zobakmens.
Kazarina stāsta: "Es pētīju 16. un 17. gadsimtā dzīvojošu cilvēku mikrobiomu, analizējot arheoloģiskās cilvēku atliekas. Pētniecības gaitā diezgan ātri sapratu – ja gribu cerēt noķert atliekas no seniem mikrobiem, vienīgais materiāls, kur to reāli var meklēt, ir zobakmens. Kolēģi arheologi man atveda seno cilvēku zobakmeni, un es pētīju, kādi senā cilvēka mikrobi tur palikuši, un salīdzināju ar to, kas mūsdienās ir atrodams zobakmenī."
Pētniece izmantoja sekvencēšanu – metodi, ar kuru var nolasīt zobakmenī saglabājušos mikroorganismu ģenētisko materiālu. Līdzīgi kā citos pētījumos, arī RSU pētnieces darbs apstiprināja, ka mūsdienu cilvēkam mikrobioms "izmirst" – tā bioloģiskā daudzveidība mazinās.
Pētniece aizdomājas, vai šīs pārmaiņas kaut kādā veidā varētu būt saistītas ar tā sauktajām civilizācijas slimībām? Iespējams, mikrobioma daudzveidības mazināšanos ietekmējušas pārmaiņas cilvēku dzīvesveidā – uzturā, vidē un saskarsmē ar apkārtējās pasaules mikroorganismiem. Piemēram, mūsdienās cilvēki biežāk dzīvo pilsētās, mazāk saskaras ar dabisko vidi un lieto dažādus antibakteriālus līdzekļus.
Kā mikrobioms veidojas jau bērnībā
Lai arī mikrobioms mainās dzīves laikā, liela nozīme ir tam, kāds tas izveidojas pirmajos trīs dzīves gados. Šos jautājumus zinātniskajos pētījumos analizējusi RSU Zobārstniecības fakultātes vadošā pētniece un docētāja Ilze Maldupa.
Mikrobioma veidošanos ietekmē jau paši agrīnākie dzīves apstākļi – dzemdību veids, zīdīšana, pirmie pārtikas produkti un pirmie uztura paradumi. Piemēram, bērniem, kas dzimuši vaginālās dzemdībās, ir veselīgāks mikrobioms, salīdzinot ar ķeizargrieziena operācijā dzimušiem mazuļiem. Taču, neatkarīgi no dzemdību veida, ja pēc tam bērniņš ir ekskluzīvi zīdīts (zīdīts līdz sešu mēnešu vecumam tikai ar mātes pienu), viņa mikrobioms kļūst daudzveidīgāks un veselīgāks, salīdzinot ar mikrobiomu bērniem, kas baroti ar mākslīgo maisījumu. Mātes pienā ir gan mikroorganismi, gan vielas, kas veicina noteiktu zarnu baktēriju augšanu.
Tādējādi zīdīšana palīdz veidoties bērna zarnu mikrobiomam un atbalsta imūnsistēmas attīstību, veicina endokrīnās, nervu sistēmas un kognitīvo attīstību.
Sākot bērnu piebarot, svarīgs ir daudzveidīgs uzturs, kurā pakāpeniski iekļauj dārzeņus, augļus, graudaugus un citus vecumam piemērotus produktus. Šie produkti veido zarnu mikroorganismiem labvēlīgāku vidi nekā cukuru saturošs industriāli gatavots uzturs. Ilze Maldupa uzsver, ka sastāvs uzmanīgi jāpēta pat gatavajai bērnu pārtikai – tā bieži satur cukuru pat tad, ja norādīts, ka tas nav pievienots.
Bērnība ir svarīgs mikrobioma attīstības posms, taču tā sastāvs nav iepriekš noteikts uz visu mūžu. Mikrobioms turpina mainīties arī pieaugušā vecumā, to ietekmē uzturs, medikamenti, dzīvesveids un apkārtējā vide.
Vai mikrobioma izpēte palīdzēs agrāk atklāt un ārstēt slimības
Mikrobioma izpēte paver jaunas iespējas slimību diagnostikā un ārstēšanā. Zinātnieki pēta, vai pārmaiņas mikrobiomā varētu liecināt par slimības attīstību vēl pirms pirmo simptomu parādīšanās, ļaujot to laikus atklāt un, iespējams, novērst. Vienlaikus tiek meklēti veidi, kā, mērķtiecīgi ietekmējot mikrobiomu, varētu ārstēt noteiktas slimības.
Viens no šādiem darbiem ir RSU doktorantes, gastroenteroloģes Ilonas Vilkoites promocijas darba pētījums par zarnu mikrobioma saistību ar kolorektālajām adenomām jeb resnās zarnas pirmsvēža veidojumiem.
Adenomas ir veidojumi, no kuriem daļa laika gaitā var attīstīties par ļaundabīgiem audzējiem. Tāpēc to savlaicīga atklāšana un izņemšana ir nozīmīga kolorektālā vēža profilakses daļa.
Ilona Vilkoite savā promocijas darba pētījumā salīdzināja zarnu mikrobiomu cilvēkiem ar kolorektālām adenomām un cilvēkiem bez šādiem veidojumiem. Viņas pētījuma rezultāti liecina: pacientiem ar kolorektālām adenomām bija samazināts vairāku mikrobiālo vielmaiņas ceļu relatīvais daudzums, tostarp tādu, kas saistīti ar K₂ vitamīna (menahinona) biosintēzi, noteiktu aminoskābju fermentāciju un īso ķēžu taukskābes propionāta veidošanos.
"Mūsu pētījums parādīja, ka jau resnās zarnas pirmsvēža izmaiņu stadijā ir novērojamas ne tikai zarnu mikrobioma sastāva, bet arī tā funkcionālā potenciāla atšķirības. Tas ļauj domāt, ka mikrobioma vielmaiņas pārmaiņas varētu būt saistītas ar agrīniem kolorektālās neoplāzijas procesiem. Tomēr vēl nepieciešami turpmāki pētījumi, lai noskaidrotu, vai šīs izmaiņas ir viens no slimības attīstību veicinošajiem faktoriem vai jau esošo izmaiņu sekas," skaidro Vilkoite.
Pētniece noskaidroja, ka abās pētījuma dalībnieku grupās atšķīrās ne tikai mikroorganismu sastāvs, bet arī to iespējamā darbība.
"Pacientiem ar kolorektālām adenomām mēs konstatējām samazinātu sešu mikrobiālo vielmaiņas ceļu relatīvo daudzumu. Tas nozīmē, ka mikrobioms atšķiras ne tikai pēc mikroorganismu sastāva, bet arī pēc tā potenciālajām vielmaiņas funkcijām. Īpaši interesantas ir izmaiņas procesos, kas saistīti ar K₂ vitamīna un propionāta veidošanos, jo šīm vielām var būt nozīme zarnu gļotādas homeostāzes un iekaisuma regulācijā. Tomēr mūsu pētījumā šo vielu koncentrācijas netika tieši mērītas.
Šī aina saskan ar citiem starptautiskiem pētījumiem, kas liecina, ka zarnu mikrobioma disfunkcija var būt viens no agrīniem mehānismiem kolorektālā vēža attīstībā," norāda Ilona Vilkoite.
Jāpiebilst, ka mikrobioma analīze pagaidām neaizstāj pašlaik izmantotās resnās zarnas vēža skrīninga metodes. Tomēr šādi pētījumi paver iespēju slimību attīstību izprast daudz smalkākā līmenī.
Savukārt Alisa Kazarina, turpinot mikrobioma izpēti pēcdoktorantūrā, pievērsās periodontītam – slimībai, kas skar smaganas un zobus balstošos audus. Tās attīstībā būtiska nozīme ir mutes mikrobioma pārmaiņām un organisma iekaisuma reakcijai.
Šobrīd pētniece veic klīnisko pētījumu, kā saudzīgāk efektīvi ierobežot kaitīgos patogēnus periodontīta gadījumā, saglabājot veselībai svarīgo mutes mikrobioma līdzsvaru. Slimības trešajā stadijā pacientiem parasti izraksta spēcīgus antibakteriālus līdzekļus, piemēram, mutes skalojamo šķīdumu ar hlorheksidīnu. Tā lietošanai var būt vairākas pamanāmas blakusparādības: var mainīties garšas uztvere, parādīties tumši plankumi uz zobiem. Turklāt, to ilgstoši lietojot, līdz ar kaitīgajām baktērijām tiek iznīcinātas arī tās, kuras veselībai ir ļoti nepieciešamas. Tas var radīt negatīvas sekas veselībai kopumā. Piemēram, mutes dobumā dzīvo baktērijas, kas reducē ar uzturu uzņemtos nitrātus, veidojot slāpekļa oksīdu – ļoti nozīmīgu signālmolekulu, kas palīdz uzturēt sirds un asinsvadu veselību. Ja šīs baktērijas tiek iznīcinātas, slāpekļa oksīda daudzums organismā krītas, un tas var izraisīt asinsspiediena paaugstināšanos.
Kazarina pēta, vai ārstēšanu varētu mainīt uz mutes skalojamo līdzekli ar ēteriskajām eļļām no Latvijā audzētiem ārstniecības augiem.
"Mēs testējām koriandru, ķimeni un kumelīti, taču līdz klīniskajam pētījumam ar pacientiem nonāca tieši koriandra eļļa. Latvijā audzētajam koriandram, ko kultivē Vides risinājumu institūts, piemīt unikāls ķīmiskais sastāvs, kas ļauj efektīvi ierobežot kaitīgos patogēnus, saglabājot veselībai svarīgo mutes mikrobioma līdzsvaru," uzsver pētniece.
Viņa pievērsusies arī citam jautājumam – vai mutes mikrobioma izmaiņas varētu palīdzēt periodontītu atklāt agrāk. Periodontīts var ilgstoši progresēt bez izteiktiem simptomiem, tāpēc pacienti nereti vēršas pie ārsta tikai tad, kad jau radušies nopietnāki audu bojājumi. Tādēļ otrs pētniecības virziens – kā pētīt mutes mikrobiomu, lai spētu to izmantot kā agrīnās diagnostikas rīku. Iespējams, pastāv noteiktas mikrobioma izmaiņas, kuras laikus pamanot, cilvēks varētu laikus vērsties pie ārsta lai mazinātu kādu slimību attīstības risku. Turklāt mutes mikrobioma analīzes varētu kalpot arī kā rīks ārstēšanas efektivitātes uzraudzībai, ļaujot sekot līdzi mikrobioma pārmaiņām terapijas laikā un pēc tās.
Vai zarnu mikrobioms ietekmē arī depresiju un trauksmi
Arvien vairāk tiek pētīta arī psihiskās veselības saistība ar zarnu mikrobiomu. Iespējams, būsiet dzirdējuši par zarnu-smadzeņu asi – tā zinātnieki dēvē zarnu un smadzeņu savstarpējo saziņu. Smadzenes ietekmē zarnu darbību, savukārt zarnās notiekošie procesi var ietekmēt smadzeņu darbību un pašsajūtu. Šajā saziņā piedalās gan nervu un imūnsistēma, gan hormoni un zarnu mikroorganismu ražotās vielas.
RSU studiju programmas "Medicīna" absolvente Alise Stugle, kura pašlaik ir ārste rezidente psihoterapijā, studiju noslēguma pētnieciskajā darbā analizēja zinātnisko literatūru par zarnu mikrobioma iespējamo lomu depresijas un trauksmes attīstībā. Lūk, dažas no pētījumu atziņām.
Stresa hormoni var mainīt zarnu kustīgumu un caurlaidību, bet pārmaiņas zarnu mikrobiomā var būt saistītas ar organisma stresa reakciju.
Pētījumi liecina par iespējamu saistību starp zarnu mikrobiomu, iekaisuma procesiem un depresijas vai trauksmes simptomiem. Nelīdzsvarots mikrobioms var samazināt neirotransmiteru ražošanu, palielināt iekaisumu un oksidatīvo stresu.
Tāpat ir pierādīts, ka labvēlīgi uztura paradumi var būt saistīti ar mazāku trauksmes un depresijas risku, ietekmējot zarnu mikrobioma sastāvu un funkcionālo aktivitāti, kā arī mazinot iekaisumu.
Zinātnieki noskaidrojuši, ka pacientiem ar depresiju bieži var novērot zemāku noteiktu baktēriju celmu līmeni, piemēram, Firmicutes, kas iesaistīti īsās ķēdes taukskābes (SCFA) ražošanā. SCFA deficīts var novājināt zarnu barjeru, palielinot caurlaidību un iekaisumu. SCFA ir pretiekaisuma iedarbība, kas palīdz uzturēt zarnu barjeras integritāti un samazina depresijas simptomus.
Zinātnieki pēta arī mikroorganismu mijiedarbību ar vielām, kas piedalās nervu signālu pārraidē, un hormoniem, kuri ietekmē apetīti, garastāvokli un stresa regulāciju.
Stugle atzīst: "Šobrīd terapijas iespējas, kas skar zarnu mikrobiomu, ir salīdzinoši maz. Aizvien vairāk literatūrā parādās pētījumi par psihobiotikām. Psihobiotikas ir līdzekļi, kuru mērķis ir ietekmēt mentālo veselību, modulējot zarnu mikrobiomu. Šie līdzekļi ietver prebiotikas, probiotikas, uzturu un vingrošanu. Nākotnē pacientiem ar kairinātu zarnu sindromu un trauksmi vai depresiju, iespējamā terapija varētu būt mērķterapija ar probiotikām, kuras lieto kopā vai atsevišķi ar medikamentiem."
Zinātniekiem vēl jānoskaidro, kuri mikroorganismi ir nozīmīgākie, kam mikrobioma ietekmēšana varētu palīdzēt un vai novērotā iedarbība ir pietiekami noturīga, lai to izmantotu ārstēšanā.
Ko varam darīt sava mikrobioma labā jau šodien?
Ir jau atklāts pietiekami daudz par mikrobioma saistību ar ikdienas paradumiem, lai varētu sniegt praktiskus ieteikumus mikrobioma uzlabošanā.
Ilona Vilkoite uzsver – pētījumi liecina, ka daudzveidīgs, šķiedrvielām un polifenoliem bagāts uzturs, kurā iekļauti arī fermentēti produkti (kefīrs, jogurts un skābēti dārzeņi) un olīveļļa, var labvēlīgi ietekmēt zarnu mikrobioma sastāvu un vielmaiņu. Piemēram, ieteicams regulāri iekļaut ēdienkartē dārzeņus, pilngraudus, pākšaugus, augļus, ogas, riekstus un sēklas.
Šādi uztura paradumi tiek saistīti arī ar labvēlīgākiem iekaisuma un vielmaiņas veselības rādītājiem. Tomēr šo ieguvumu mehānismi ir sarežģīti, un ne visus var tieši attiecināt uz mikrobioma pārmaiņām.
Ilze Maldupa atgādina – neaizmirstam pākšaugus, tie labvēlīgi ietekmē mikrobiomu. "Iesaku izvairīties no produktiem, kuriem jālasa sastāvs – ja produkts ir iepakots un bez lasīšanas nevar nosaukt, no kā tas sastāv, tas nevar būt veselīgs ne mums, ne mūsu baktērijām. Pasaulē ir ieviests termins "īpaši pārstrādāta pārtika" (ultra-processed food), kas attiecas uz visiem šiem rūpnieciski gatavotiem produktiem un gandrīz vienmēr liekama vienādības zīme ar "neveselīgs uzturs"," uzsver Ilze Maldupa.
Īpaša uzmanība jāpievērš pievienotā cukura patēriņam, jo sevišķi bērnībā
RSU Sabiedrības veselības institūta izstrādātajā literatūras pārskatā identificēti pētījumi, kuros izmantoti vēsturiski dati par cukura pieejamības ierobežojumiem Otrā pasaules kara laikā un pēc tā. Šie apstākļi radīja savdabīgu dabisko eksperimentu, kas ļāva pētniekiem vērtēt agrīnā dzīves posmā uzņemtā cukura daudzuma saistību ar veselību vēlākā mūžā.
Pētījumos konstatēts, ka cilvēkiem, kuriem cukura patēriņš bija ierobežots jau no mātes grūtniecības laika līdz pirmajiem dzīves gadiem, vēlāk bija mazāks atsevišķu vielmaiņas un sirds un asinsvadu slimību risks.
Cukurs ietekmē arī mutes mikroorganismu vidi. Bieža cukuru saturošu ēdienu un dzērienu lietošana veicina skābju veidošanos zobu aplikumā, kas savukārt bojā zobu emalju un veicina kariesa attīstību.
Arī antibakteriālie līdzekļi jālieto pārdomāti. Alisa Kazarina atgādina, ka ne visi mikroorganismi ir kaitīgi. Tāpēc spēcīgus antibakteriālus mutes skalojamos līdzekļus nevajadzētu ilgstoši lietot bez nepieciešamības un speciālista ieteikuma.
Zinātne jau ir palīdzējusi izprast, cik nozīmīga loma cilvēka veselībā ir mikrobiomam. Pētnieki visā pasaulē, tostarp RSU, turpina noskaidrot, kā mikrobioma pārmaiņas saistītas ar slimību attīstību un vai šīs zināšanas nākotnē ļaus slimības agrāk atklāt, novērst vai ārstēt. Tikmēr par savu mikrobiomu varam rūpēties jau šodien, ieviešot ikdienā zinātnē balstītus veselīgus paradumus.
