Az előző két részben tisztáztuk a mikrobiota és mikrobiom közötti különbséget, majd megnéztük, hogy az emberi szervezet nem egyetlen mikrobiotának, hanem számos különböző mikrobiális közösségnek ad otthont. Most belépünk ezek közül a táplálkozástudomány szempontjából talán legfontosabba: a bélmikrobiotába.

A bélrendszer mikrobiális világa azonban sokkal több annál, mint hogy bizonyos baktériumfajokat felsorolunk.

A bélrendszer sem egyetlen mikrobiális élőhely

Gyakran egyetlen fogalomként beszélünk „a bélmikrobiotáról”. A valóság ennél összetettebb.

A gyomor, a vékonybél különböző szakaszai és a vastagbél jelentősen eltérő környezetet biztosítanak a mikroorganizmusok számára.

Változik többek között:

• a pH,
• az oxigén rendelkezésre állása,
• az emésztőnedvek jelenléte,
• az áthaladás sebessége,
• a rendelkezésre álló tápanyagok mennyisége és típusa,
• valamint a mikrobiális sűrűség.

Ezért a bélrendszer különböző részeiben eltérő mikrobiális közösségek alakulhatnak ki.

A vastagbél különösen jelentős mikrobiális élőhely, mivel itt nagy mennyiségben érkezhetnek olyan élelmi komponensek, amelyeket saját emésztőenzimeink nem bontottak le teljesen.

A táplálék egy része valójában a mikrobákhoz érkezik

Amikor eszünk, nem minden elfogyasztott molekula szívódik fel a vékonybélben.

Bizonyos, számunkra nem vagy csak részben emészthető szénhidrátok eljutnak a vastagbélbe.

Ide tartozhatnak többek között különböző:

• élelmi rostok,
• rezisztens keményítők,
• oligoszacharidok,
• és más fermentálható szénhidrátok.

Ezek egy részét a bélmikrobiota mikroorganizmusai képesek felhasználni.

Fermentáció – amikor a mikroorganizmusok dolgozni kezdenek

A mikrobiális fermentáció során a mikroorganizmusok különböző szubsztrátokat alakítanak át.

Ennek során számos metabolit keletkezhet.

Közülük talán a legismertebbek a rövid szénláncú zsírsavak, angolul short-chain fatty acids, rövidítve SCFA-k.

Legfontosabb képviselőik:

• acetát,
• propionát,
• butirát.

Nem minden mikroba képes ugyanarra

A különböző mikroorganizmusok eltérő enzimkészlettel és anyagcsere-képességekkel rendelkeznek.

Az egyik képes lehet egy komplex szénhidrát lebontásának első lépésére, egy másik pedig az így keletkező köztes terméket használja fel.

Ez vezet el a mikrobiális ökológia egyik legfontosabb fogalmához.

Kereszt-táplálás – cross-feeding

A kereszt-táplálás azt jelenti, hogy az egyik mikroorganizmus által előállított anyagot egy másik mikroorganizmus használja fel.

Például egy baktérium lebont egy komplex szénhidrátot, és köztes metabolitokat termel.

Ezeket egy másik mikroba tovább alakíthatja.

Így az egyik szervezet anyagcsereterméke a másik számára erőforrássá válik.

Verseny és együttműködés egyszerre

A bélmikrobiota tagjai nem kizárólag együttműködnek.

Versenyeznek is.

Verseny folyhat például:

• tápanyagokért,
• tapadási helyekért,
• térért,
• vagy más korlátozott erőforrásokért.

Ezzel párhuzamosan azonban bizonyos mikroorganizmusok metabolikusan segíthetik egymást.

Ez az ökológiai dinamika folyamatosan alakítja, hogy mely mikroorganizmusok tudnak fennmaradni, milyen arányban vannak jelen, és milyen funkciókat képes ellátni maga a közösség.

Funkcionális redundancia – más faj, hasonló feladat

Tegyük fel, hogy két ember bélmikrobiotájának fajösszetétele jelentősen eltér.

Ebből még nem következik automatikusan, hogy a két mikrobiális közösség működése is teljesen különböző.

Ennek oka a funkcionális redundancia.

Ez azt jelenti, hogy különböző mikroorganizmusok képesek lehetnek részben azonos vagy hasonló biológiai funkciókat ellátni.

Miért lehet fontos a funkcionális redundancia?

Egy komplex ökoszisztémában ez bizonyos fokú biztonsági tartalékot jelenthet.

Ha egy mikrobiális faj mennyisége csökken, egy másik, hasonló funkcióval rendelkező szervezet részben kompenzálhatja ezt.

Ezért lehetséges, hogy a mikrobiota fajösszetétele változik, miközben bizonyos alapvető funkciók viszonylag stabilak maradnak.

Ez azonban nem jelenti azt, hogy minden faj felcserélhető. Vannak kevésbé redundáns, speciális funkciók is.

Diverzitás – tényleg mindig a több a jobb?

A mikrobiomról szóló egyszerűsített üzenetekben gyakran halljuk:

Ez túl egyszerű.

A diverzitás fontos ökológiai tulajdonság, de önmagában nem diagnózis és nem univerzális egészségmutató.

Ezért nem önmagában azt kell kérdeznünk, hogy hányféle mikroorganizmus található egy mintában.

Hanem azt is:

• milyen mikroorganizmusok vannak jelen,
• milyen arányban,
• milyen funkciókat hordoznak,
• mennyire stabil a rendszer,
• és hogyan reagál a környezeti változásokra.

Stabilitás és reziliencia

A bélmikrobiota nem változatlan.

Az étrend, fertőzések, gyógyszerek és különösen antibiotikumok jelentősen átalakíthatják a közösség szerkezetét.

Innen jutunk el a reziliencia fogalmához.

Ez nem mindig jelent pontos visszaállást.

Egy ökoszisztéma bizonyos esetekben új egyensúlyi állapotba is kerülhet.

A mikrobiota nem állandó egyensúly

Az „egyensúlyban lévő bélflóra” jól hangzó kifejezés, de tudományosan könnyen félrevezető.

Egy élő ökoszisztéma természetéből következik, hogy folyamatosan változik.

Étkezünk. Alszunk. Mozgunk. Megváltozik az étrendünk. Utazunk. Megbetegedünk. Gyógyszert szedünk.

A mikrobiota ezekre a változásokra reagálhat.

Az étrend mint ökológiai tényező

Táplálkozási szempontból ez az egyik legfontosabb pont.

Az étrend nem egyszerűen „táplálja a jó baktériumokat”.

Ha megváltozik az elfogyasztott szénhidrátok, rostok, fehérjék vagy más élelmi komponensek mennyisége és típusa, megváltozik az is, hogy milyen szubsztrátok jutnak el a különböző mikroorganizmusokhoz.

Az étrend tehát nem egyszerű kapcsoló.

És mi történik kevés fermentálható szubsztrát esetén?

Ha csökken bizonyos, mikrobiálisan felhasználható szénhidrátok mennyisége, a mikrobiális közösség számára is megváltozik az elérhető energiaforrás.

Ez megint azt mutatja, hogy a táplálkozás hatását nem egyetlen baktérium szintjén érdemes vizsgálni.

A nyálkahártya sem passzív fal

A bélmikrobiota nem egyszerűen a béltartalomban lebeg.

A bélhám és az azt borító nyákréteg összetett határfelületet alkot a gazdaszervezet és a mikrobiális közösség között.

A mikroorganizmusok elhelyezkedése, tápanyag-hozzáférése és a gazdaszervezettel való kölcsönhatása attól is függhet, hogy a béllumenben vagy a nyálkahártyához közelebb helyezkednek el.

A mikrobiális metabolitok mint kommunikációs molekulák

A mikroorganizmusok által termelt molekulák nem maradnak feltétlenül izolálva a bél lumenében.

Egyes metabolitok kölcsönhatásba léphetnek:

• bélhámsejtekkel,
• immunsejtekkel,
• idegi és hormonális szabályozási útvonalakkal,
• valamint más mikroorganizmusokkal.

Ezért a mikrobiomkutatás egyre kevésbé csupán azt vizsgálja, milyen baktériumok vannak jelen.

Mi az a diszbiózis?

A bélmikrobiota témájánál ezt a fogalmat nem lehet megkerülni.

A diszbiózis általában olyan mikrobiális változást jelent, amely valamilyen kedvezőtlen egészségi állapottal társul.

Csakhogy van egy komoly probléma.

Nincs egyetlen univerzális, minden emberre alkalmazható „normál bélmikrobiota”, amelyhez mindenkit egyszerűen hozzá lehetne mérni.

Az emberek mikrobiotája jelentős egyéni különbségeket mutathat.

És még valami:

Ha egy betegség mellett megváltozott mikrobiotát találunk, lehet, hogy a mikrobiális változás hozzájárult az állapot kialakulásához.

De az is lehet, hogy maga a betegség változtatta meg a mikrobiotát.

Vagy mindkettő egyszerre történik.

Létezik ideális bélmikrobiom?

Jelenlegi tudásunk alapján nem tudunk egyetlen fajlistát megadni, amely minden ember számára „optimális bélmikrobiomot” jelentene.

A fajösszetétel emberek között jelentősen különbözhet.

A működés azonban bizonyos esetekben hasonló lehet.

És akkor mit jelent a „jó bélmikrobiota”?

Ez az egyik legnehezebb kérdés.

Tudományosan valószínűleg nem egyetlen fajösszetétel a válasz.

Sokkal inkább olyan tulajdonságok együttese lehet fontos, mint:

• a megfelelő funkcionális kapacitás,
• az alkalmazkodóképesség,
• a mikrobiális hálózatok stabilitása,
• a reziliencia,
• a gazdaszervezettel kialakított megfelelő kapcsolat,
• és az adott ember élethelyzetéhez illeszkedő működés.

A bélmikrobiota és a személyre szabott táplálkozás

Itt kapcsolódik össze ez a témakör a táplálkozás egyénivé válásával.

Ugyanaz az étel nem feltétlenül ugyanazokat a mikrobiális folyamatokat indítja el minden emberben.

Ennek oka többek között az lehet, hogy az emberek mikrobiális közösségei eltérőek.

Ez azt jelenti, hogy a táplálkozási válasz egyik rétegét maga a mikrobiota is alakíthatja.

A székletminta csak pillanatfelvétel

Ez különösen fontos, amikor kereskedelmi mikrobiomvizsgálatokról beszélünk.

Egy székletminta:

• egy adott időpont állapotát tükrözi,
• elsősorban a vastagbél lumenében található közösségről ad információt,
• nem mutatja meg teljesen a bélrendszer minden régióját,
• és nem feltétlenül mutatja meg közvetlenül, mit csinálnak az adott pillanatban a mikroorganizmusok.

A taxonómiai összetétel tehát csak egy réteg.

A teljes képhez genetikai, metabolikus és funkcionális információk is szükségesek lehetnek.

A legfontosabb felismerés

A bélmikrobiota nem egy „szerv”, amelynek egyetlen optimális állapota van.

És nem is egy zacskó baktérium.

Lakói:

• versenyeznek,
• együttműködnek,
• egymás metabolitjait használják,
• alkalmazkodnak az étrendhez,
• reagálnak gyógyszerekre és környezeti változásokra,
• és folyamatos kölcsönhatásban állnak a gazdaszervezettel.

Ezért a bélmikrobiota működésének megértéséhez az egész rendszerben kell gondolkodnunk.

ÉletKód™ szemlélet

A mikrobiom körül kialakult közbeszéd hajlamos gyors megoldásokat keresni.

Egy probiotikumot. Egy „szuperélelmiszert”. Egy tesztet. Egy baktériumtörzset. Egy étrendet, amely állítólag „helyreállítja a bélflórát”.

A mikrobiális ökológia ennél sokkal összetettebb képet mutat.

Ezért az ÉletKód™ szemléletében nem egy „tökéletes mikrobiom” létrehozása a cél.

Hanem annak megértése, hogyan támogathatjuk egy összetett, alkalmazkodó mikrobiális ökoszisztéma működését olyan táplálkozási és életmódbeli környezet kialakításával, amely hosszú távon is fenntartható.