Przewód pokarmowy człowieka, w odróżnieniu od innych narządów, posiada własny enteryczny układ nerwowy. Jest on zbudowany z 108 neuronów – takich samych jak te budujące korę mózgową. Stanowi to liczbę zbliżoną do ilości neuronów w obrębie rdzenia kręgowego.
Pionierem badań i twórcą terminu „drugi mózg” jest dr Michael Gershon z Columbia University Medical Center. To on oszacował, ile neuronów znajduje się w naszych jelitach. Ich liczebność okazała się tak duża, że naukowcy zaczęli doszukiwać się innych ważnych funkcji, jakie jelitowe neurony mają do spełnienia.
Zgrupowania ciał komórkowych neuronów enterycznego układu nerwowego tworzą zwoje, które łącząc się ze sobą za pomocą wypustek, formują sploty nerwowe. W przewodzie pokarmowym istnieją dwa główne sploty nerwowe: mięśniówkowy (zwany splotem Auerbacha) oraz splot podśluzówkowy (zwany splotem Meissnera).
Trawienie pokarmu i wchłanianie substancji odżywczych, jak również wydalanie jest bardzo skomplikowanym i pracochłonnym procesem. Mózg został więc zwolniony z kierowania tymi procesami i dowodzi czynnościami wyższymi – myśleniem czy rozwojem mowy itd.
Jelitowy układ nerwowy jest autonomiczny, czyli pracuje samodzielnie, niezależnie od mózgu. „Komunikuje się” z nim jednak poprzez reakcje biochemiczne, czyli oś jelitowo-mózgową. Przesyła informacje do mózgu przy pomocy nerwu błędnego (najdłuższego nerwu w naszym organizmie). Nie otrzymuje żadnych informacji z mózgu typu: ile soku żołądkowego ma wyprodukować żołądek, czy jak szybko ma przebiegać perystaltyka jelit. Mimo to pozostaje w ścisłym połączeniu z mózgiem i spełnia inne ważne role w organizmie.
Nerw błędny doprowadza do odcinków przewodu pokarmowego (z wyjątkiem dolnych części jelita grubego) włókna przywspółczulne. Komunikacja ta jest w dużym stopniu jednostronnym procesem, ponieważ ok. 90% sygnałów biegnie z jelit do mózgu, a tylko 10% w przeciwną stronę. Nasz mózg nieustannie zalewa fala informacji pochodzących z jelit. „Jelitowe centrum dowodzenia” reaguje na stres, sprawdza stan bariery ochronnej organizmu przed mikrobami i podnosi alarm w przypadku zagrożeń.
Ważną częścią osi jelitowo-mózgowej jest mikrobiota jelitowa. Stąd często używa się określenia oś mózg-jelita-mikrobiota. Pełni ona funkcję m.in. immunologiczną, ochronną i metaboliczną. Mikrobiota jelit poprzez szlaki nerwowe, endokrynne, a także immunologiczne przekazuje informacje do centralnego układu nerwowego. Ze względu na swoje wieloaspektowe działanie mikrobiom, którego masa u osoby dorosłej wynosi ok. 1-2 kg, często nazywany jest odrębnym narządem. Całkowita liczba symbiotycznych mikroorganizmów w jelicie grubym przekracza dziesięciokrotnie ilość komórek człowieka.
Nasze jelita są siedliskiem bilionów mikroorganizmów, wśród których znajdują się bakterie, wirusy oraz eukariota, określane ogólnie jako mikrobiota. Mikrobiota wspomaga absorpcję składników odżywczych i ma zdolność do rozkładu nieprzetwarzanych przez człowieka cukrów złożonych pochodzenia roślinnego.
Mikrobiotyczne organizmy produkują z pożywienia liczne witaminy i enzymy. Z mniej wartościowych substancji wytwarzają liczne substancje ochronne i witalne, których organizm sam nie jest w stanie wytworzyć, takie jak witamina K, B12, czy kwas foliowy.
Około 80% wszystkich komórek odpornościowych znajduje się w jelicie. Dostarczane z pożywieniem bakterie mleczne (laktobakterie) pobudzają je do tworzenia nowych komórek ochronnych takich jak limfocyty T i B. Dlatego też jelita są głównym źródłem komórek odpornościowych, które chronią organizm przed czynnikami szkodliwymi i regulują odpowiedź immunologiczną organizmu. Wyodrębniony przez naukowców układ immunologiczny jelit (GALT – tkanka limfatyczna związana z błonami śluzowymi) zawiera ponad 70% limfocytów całego organizmu i tworzy skomplikowany system odpornościowy.
Dzięki receptorom zlokalizowanym w ścianie jelita grubego, mikroflora jelitowa jest mechanizmem obronnym naszego organizmu, selekcjonującym bakterie pożyteczne i szkodliwe, jak również składniki odżywcze. Pożyteczne bakterie tworzą niesprzyjające środowisko dla rozwoju patogenów.
Jelitowy układ nerwowy jest chroniony przez wyspecjalizowane komórki odpornościowe, które mają zdolność inicjowania produkcji przeciwciał oraz białek nazywanych antygenami. Gdy do organizmu przedostają się patogeny, pożyteczne bakterie jelitowe komunikują się z innymi komórkami żołądkowo-jelitowymi systemu odpornościowego i tworzą linię obronną w stosunku do szkodliwych drobnoustrojów oraz antygenów pochodzących z żywności.
Aby zadbać o mikroflorę jelitową warto dostarczać organizmowi z pożywieniem prebiotyków i probiotyków. Czynniki środowiskowe, styl życia, ciągły stres, leki, antybiotyki i hormony nieustannie niekorzystnie wpływają na mikrobiom człowieka. Z kolei zaburzona mikroflora jelit jest przyczyną wielu chorób, również tych na podłożu psychicznym.
Naukowcy często w swych badaniach manipulują bakteriami jelitowymi, aby zbadać zależności pomiędzy mikroflorą jelitową i prawidłowymi funkcjami mózgu (np. myślenie, emocje, uczenie się, pamięć) lub jej zaburzeniami (np. ataki paniki, zaburzenia nastroju, zaburzenia rozwojowe typu autyzm). Na podstawie badań laboratoryjnych na myszach naukowcy wnioskują związki przyczynowo-skutkowe pomiędzy bakteriami jelitowymi i ludzkim zachowaniem.
Działanie nerwowe osi mózg-jelita-mikrobiota związane jest z jelitowym układem nerwowym (ang. enteric nervous system – ENS), w którym bakterie jelitowe mogą wydzielać wiele neurotransmiterów i neuromodulatorów np. serotoninę, acetylocholinę, melatoninę, GABA, katecholaminy, czy histaminę lub kortykoliberynę. Ta ostatnia pod wpływem stresu zwiększa przepuszczalność bariery jelitowej. Powoduje to przemieszczenie się bakterii ze światła jelita, a w konsekwencji stan zapalny w organizmie. Oprócz wzrostu cytokin prozapalnych zauważa się także obniżenie mRNA ZO-2 i okludyn TJ, czyli białek, które mają wpływ na tworzenie połączeń między enterocytami, co warunkuje szczelność bariery jelitowej. Poza tym wzrost przepuszczalności bariery jelitowej umożliwia przenikanie alergenów pokarmowych, a w konsekwencji rozwój alergii pokarmowej. Ponadto działanie neuronalne odbywa się również poprzez nerw błędny i jego odgałęzienia.
Działanie immunologiczne związane jest z cytokinami. Wiele badań wskazuje, że mikrobiota może powodować obniżenie poziomu cytokin prozapalnych, natomiast podwyższenie przeciwzapalnych. Cytokiny prozapalne pobudzają aferentne włókna nerwowe, co powoduje przekazanie sygnału, np. do jądra pasma samotnego, które odpowiada m.in. za regulację łaknienia oraz masę ciała, a także odgrywa rolę w odczuwaniu smaku. Ponadto zwiększają przepuszczalność bariery jelitowej, co powoduje dalszą stymulację stanu zapalnego. Warto zwrócić uwagę, na fakt iż cytokiny prozapalne przesuwają przekształcenie tryptofanu ze szlaku, w którym powstaje serotonina na szlak kinureinowy (powstałe w ten sposób metabolity tryptofanu mogą wywierać działanie neurotoksyczne na obwodowy układ nerwowy). Natomiast zablokowanie syntezy serotoniny powoduje bezsenność. Poza tym reguluje ona apetyt poprzez jego zmniejszenie po spożyciu węglowodanów, a zwiększenie po spożyciu białka. Z kolei pobudzenie jego włókien eferentnych może wywierać, np. działanie przeciwdepresyjne. Normalizuje funkcje osi podwzgórze-przysadka-nadnercza u osób leczonych na depresję.
Działanie endokrynne związane jest z kortyzolem. Pod wpływem stresu jego wydzielanie regulowane jest przez oś podwzgórze-przysadka-nadnercza. Może on wywierać wpływ na wydzielanie cytokin, w przypadku stresu – prozapalnych. Ponadto kortyzol podwyższa stężenie glukozy we krwi, co uważa się za jedną z możliwych przyczyn cukrzycy u osób z depresją. Poza tym wspomniane wcześniej związki, takie jak serotonina, melatonina czy acetylocholina zaliczane są do neurohormonów, czyli działają nie tylko na szlaku nerwowym, ale również endokrynnym.
Funkcji mikrobioty jelit można wymieniać jeszcze wiele. A jak wynika z powyższego, jej zaburzenia wywołują wiele schorzeń nie tylko związanych z zaburzeniami jelit (choroba Leśniowskiego Crohna, czy wrzodziejące zapalenie jelita grubego), ale również mogą stanowić podłoże zaburzeń psychicznych i lękowych np. depresję, czy schizofrenię. Wiele badań wskazuje również rolę mikrobiomu w patogenezie autyzmu oraz zaburzeń łaknienia.
BIBLIOGRAFIA:
1. Red. Tafil-Klawe M., Klawe J., Wykłady z fizjologii człowieka, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2009
2. Karakuła-Juchnowicz H., Dzikowski M., Pelczarska A., Dzikowska I., Juchnowicz D., Znaczenie zaburzenia osi jelitowo-mózgowej i nadwrażliwości na antygeny pokarmowe w etiopatogenezie schizofrenii, Psychiatria Polska, 2015
3. Radwan P., Skrzydło-Radomańska B., Rola mikroflory jelitowej w zdrowiu i chorobie, Gastroenterologia Praktyczna, 2013
4. Brzuch, nasz drugi mózg, http://dailymotion.com/video/x37tw2n, dostęp z dnia 14.09.2017
5. Ludzki R., Szulc A., Wpływ jelitowej flory bakteryjnej na ośrodkowy układ nerwowy i jej poten-cjalne znaczenie w leczeniu zaburzeń psychicznych, „Farmakoterapia w Psychiatrii i Neurologii”, 2013, nr 2, s. 71.
6. Cukrowska B., Jelita jako główny narząd układu odpornościowego, „Żywność dla zdro-wia” 2012, nr 17, s. 8-11.
7. Znaczenie mikroflory jelitowej, http://www.eufic.org/article/pl/artid/87/ (d