Mikrobiota i procesy starzenia. Jak nasze bakterie wpływają na długowieczność?

W ostatnich latach rosnące zainteresowanie nauki mikrobiotą ludzkiego organizmu, a zwłaszcza mikrobiotą jelitową, zmienia nasze spojrzenie na zdrowie człowieka i procesy starzenia. Złożony ekosystem mikroorganizmów zasiedlających nasze jelita, nie tylko pełni kluczową rolę w trawieniu i wchłanianiu składników odżywczych, ale także oddziałuje na różnorodne funkcje fizjologiczne, w tym reakcje odpornościowe i stres oksydacyjny, które mają wpływ na długość i jakość życia. W tym artykule przedstawimy aktualne wnioski z badań dotyczące roli mikrobioty w procesie starzenia i jej potencjalnego wpływu na długowieczność.

Mikrobiota to ogół mikroorganizmów – bakterii, wirusów, grzybów i archeonów – które zasiedlają różne części ludzkiego ciała, takie jak skóra, usta, drogi moczowe, czy jelita. Największe zainteresowanie badaczy skupia się jednak na mikrobiocie jelitowej, która obejmuje miliardy mikroorganizmów współżyjących z człowiekiem. Ostatnie 20 lat badań nad rolą mikrobioty jelitowej w kształtowaniu zdrowia człowieka, wykazało prawidłowa mikrobiota jelit, czyli równowaga między różnymi gatunkami bakterii jest kluczowa dla zachowania zdrowia. Pełni ona wiele funkcji związanych z trawieniem, wchłanianiem i utrzymywania homeostazy nie tylko układu pokarmowego. Okazuje się, że zaburzenia składu ilościowego i jakościowego, znane jako dysbioza, mogą prowadzić do rozwoju wielu chorób, takich jak cukrzyca, otyłość typu 2, choroby metaboliczne i sercowo-naczyniowe, czy nowotwory. Wykazano, że dysbioza jelitowa dotyczy też osób z alergiami, nadwrażliwościami pokarmowymi, chorobami autoimmunizacyjnymi, ale także z zaburzeniami neurorozwojowymi (np. zaburzenia ze spektrum autyzmu) i chorobami psychicznymi (stany lękowe, depresja, demencje). Warto podkreślić, że mikrobiota jelitowa produkuje wiele substancji wpływających na układ pokarmowy, sercowo-naczyniowy, nerwowy i odpornościowy. Dlatego mikrobiota, w sposób pośredni i bezpośredni, odgrywa ważną rolę w procesie starzenia.

Proces starzenia związany jest z wieloma zmianami zachodzącymi w organizmie. Niestety starzenie organizmu powiązane jest ze spowolnieniem procesów regeneracyjnych, naprawczych, usuwania uszkodzonych komórek i ich odbudową. Obserwuje się także wolniejszą neutralizację wolnych rodników, toksyn oraz pogorszenie procesów odpornościowych np. zwalczania patogenów (bakterii, wirusów i grzybów). Z wiekiem zmienia się także skład i funkcja mikrobioty jelitowej, co wpływa na zdrowie i samopoczucie osób starszych. Badania wykazały, że u ludzi starszych dochodzi do spadku różnorodności mikrobioty jelitowej, co może prowadzić do obniżenia odporności organizmu oraz zaburzeń funkcjonowania układu pokarmowego, np. powstawania zaparć, biegunek. Zmniejszenie liczby prozdrowotnych bakterii, takich jak Bifidobacterium i Lactobacillus, a wzrost liczby potencjalnie patogennych mikroorganizmów, takich jak Clostridium, czy Enterobacteriaceae, mogą przyczyniać się do powstawania stanów zapalnych, które są ściśle związane z procesami starzenia. Podobnie wpływa na organizm zaburzony stosunek bakterii Firmicutes do Bacteroides, który pojawia się z wiekiem i może nasilać stan zapalny i zwiększać ryzyko zaburzeń metabolicznych. Przewlekły stan zapalny o niskim nasileniu, określany jako „inflammaging” lub „silent inflammation ”, jest jednym z kluczowych mechanizmów przyczyniających się do rozwoju wielu chorób przewlekłych i cywilizacyjnych. Uważa się, że dysbioza jelitowa, prowadząca do zaburzeń bariery jelitowej i nadprodukcji prozapalnych cytokin, odgrywa istotną rolę w rozwoju wielu chorób o podłożu zapalnym. Ponadto procesami związanymi ze starzeniem jest stres oksydacyjny i procesy degeneracyjne w tkankach, w tym nowotworowe. Najnowsze badania sugerują, że mikrobiota jelit i część jej metabolitów mogą modyfikować te procesy, a prozdrowotne bakterie mogą przeciwdziałać niekorzystnym zmianom w organizmie, czyli wspierać długowieczność.

Jak powszechnie wiadomo, układ odpornościowy odgrywa kluczową rolę w obronie przed infekcjami i utrzymaniu zdrowia organizmu. Warto pamiętać, że komórki układu odpornościowego rozpoznają również nieprawidłowe procesy w obrębie komórek i tkanek naszego organizmu np. w procesie nowotworzenia, biorą aktywny udział w rozpoznawaniu bakterii oraz innych czynników chorobotwórczych, oraz w usuwaniu toksyn i zbędnych substancji. Z wiekiem układ odpornościowy działa mniej wydajnie. Natomiast mikrobiota jelitowa ma bezpośredni wpływ na regulację układu odpornościowego, dlatego zmiany w jej składzie mogą przyspieszać lub spowalniać procesy starzenia się układu immunologicznego.
Badania sugerują, że mikrobiota jelitowa wpływa na dojrzewanie i aktywację komórek odpornościowych, w tym makrofagów, limfocytów T i komórek dendrytycznych. Bakterie jelitowe produkują krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA), takie jak kwas masłowy, które wspiera barierę jelitową i ogranicza stan zapalny w organizmie. Spadek produkcji SCFA u osób starszych może sprzyjać przepuszczalności jelit, co z kolei prowadzi do przedostawania się toksyn bakteryjnych do krwiobiegu i nasilenia procesów zapalnych. Może też dochodzić do rozwoju nadwrażliwości pokarmowych, w których układ odpornościowy zaczyna nadmiernie reagować na białka niektórych pokarmów, jest to ściśle związane z zaburzeniami mikrobioty i związaną z nimi dysfunkcją bariery nabłonka jelitowego. Objawów nadwrażliwości jest wiele, mogą one powodować migreny, dolegliwości żołądkowo-jelitowe, zmiany skórne, zaburzenia odporności i/lub nasilenie objawów chorób autoimmunizacyjnych.

Związek między jelitami a mózgiem, znany jako oś jelita-mózg, jest kolejnym obszarem badań, który pokazuje, jak mikrobiota wpływa na proces starzenia. Badania wskazują, że zmiany w składzie mikrobioty mogą wpływać na funkcjonowanie układu nerwowego, a zwłaszcza na rozwój chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera i Parkinsona. Badania na zwierzętach wykazały, że przeszczep mikrobioty młodych osobników do starszych myszy poprawiał ich funkcje poznawcze oraz ograniczał procesy zapalne w mózgu. Sugeruje to, że mikrobiota może modulować procesy neurozapalne i neuroprotekcyjne, wpływając na długość i jakość życia. Także u ludzi chorujących na demencje w tym też chorobę Alzheimera i Parkinsona, zaobserwowano zaburzenia mikrobioty jelit. Jest to spowodowane faktem, że bakterie jelitowe, takie jak Lactobacillus i Bifidobacterium, mogą produkować neurotransmitery, w tym serotoninę, kwas gammaaminomasłowy i dopaminę, które mają kluczowe znaczenie dla regulacji nastroju, snu, samopoczucia i procesów poznawczych. Zmniejszenie liczby tych bakterii u osób starszych mogą nasilać zaburzenia funkcji poznawczych, depresji oraz innych problemów związanych ze wiekiem. Jednak można przeciwdziałać tym zmianom wspierając mikrobiotę jelit na co dzień.

Jednym z kluczowych czynników wpływających na mikrobiotę jelit jest dieta. Związek między odżywianiem a mikrobiotą jelitową jest dwukierunkowy – dieta wpływa na skład mikrobioty, a mikrobiota determinuje, jak organizm przetwarza i wchłania składniki odżywcze. Bakterie jelitowe same też wytwarzają wiele niezbędnych organizmowi substancji. Ważne jest, żeby jednak dostarczyć składniki do ich produkcji oraz żeby odpowiednio odżywiać mikrobiotę i swój organizm. W kontekście przeciwdziałania procesom starzenia się organizmu najbardziej polecana jest dieta bogata w błonnik, polifenole, antyoksydanty i prebiotyki, które wspierają prozdrowotną mikrobiotę i spowalniają procesy starzenia. Dodatkowo warto zadbać o bogactwo składników mineralnych (np. w produktach pełnoziarnistych, kaszach, nasionach i orzechach), witamin (np. z sezonowych warzyw i owoców), zdrowych tłuszczy np. kwasów omega-3 oraz suplementację witaminy D, ponieważ wspierają one funkcjonowanie układu odpornościowego i nerwowego.
Dieta śródziemnomorska, bogata w warzywa, owoce, orzechy, ryby oraz oliwę z oliwek, jest często podawana jako przykład diety sprzyjającej długowieczności. Badania wykazały, że taka dieta wspiera rozwój korzystnych bakterii, takich jak Akkermansia muciniphila i Faecalibacterum prauznitzi, które produkują kwas masłowy mający właściwości przeciwzapalne i wspierające barierę jelitową. Z kolei dieta bogata w tłuszcze nasycone (fast foody, smalec, margaryny, tłuste mięsa i wędliny, słodycze) i cukry proste (białe pieczywo, słodycze, białe makarony i kluski) sprzyja dysbiozie i nasileniu stanów zapalnych, co może przyspieszać procesy starzenia lub zwiększyć ryzyko wielu chorób, w tym nowotworów. Dietetycy i lekarze podkreślają, że często u osób starszych zauważają problem odwodnienia. Warto zatem pamiętać, że woda jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania każdej żywej komórki, a woda pozwala wesprzeć proces wydalania zbędnych substancji. Oczywiście nie wszystkie modyfikacje dietetyczne są możliwe u wszystkich osób starszych, które czasami mają różne choroby. Warto wtedy poradzić się dietetyka jak zmienić dietę na zdrowszą i jaką suplementację warto zastosować. Można też zbadać mikrobiotę jelit i zastosować celowaną probiotykoterapię, w celu poprawy zdrowia i leczenia dolegliwości żołądkowo-jelitowych.

ostatnich latach rozwijają się terapie ukierunkowane na modulację mikrobioty jelitowej jako potencjalny sposób spowolnienia procesów starzenia. Jednym z kierunków badań jest celowana probiotykoterapia prozdrowotnymi bakteriami, która ma potencjał w leczeniu chorób związanych z wiekiem. Probiotyki i psychobiotyki mogą wpływać na określone szlaki metaboliczne związane z procesami starzenia. Warto też podkreślić, że kluczowy dla długowieczności jest szeroko pojęty styl życia odpowiednia ilość snu, aktywność fizyczna, sposoby radzenia sobie ze stresem, odpowiednia dieta i nawodnienie. Sen wspiera procesy regeneracyjne, odpornościowe, a odpowiedni rytm dobowy wpływa na dobrostan naszego ciała, w tym układu nerwowego. Badania pokazują też, że aktywność fizyczną nawet ta o niskim lub umiarkowanym nasileniu wpływa korzystnie na zdrowie, odporność i różnorodność mikrobioty jelitowej.

Mikrobiota jelitowa ma znaczenie w procesach starzenia, wpływając na funkcjonowanie układu odpornościowego, metabolizm oraz oś jelita-mózg. Zmiany w składzie i aktywności mikrobioty związane z wiekiem mogą przyspieszać procesy starzenia, prowadzić do przewlekłych stanów zapalnych, osłabienia funkcji poznawczych, zaburzeń metabolicznych, chorób sercowo-naczyniowych i neurologicznych. Zachowanie zdrowej mikrobioty i wspieranie jej przez odpowiednią dietę, suplementację probiotykami i prebiotykami, a w przyszłości być może dzięki innym modyfikacjom mikrobioty jelit, może okazać się kluczem do spowolnienia procesów starzenia i osiągnięcia długowieczności.

Gałecka, M., Basińska, A. M., & Bartnicka, A. (2018). Znaczenie mikrobioty jelitowej w kształtowaniu zdrowia człowieka—implikacje w praktyce lekarza rodzinnego. In Forum Medycyny Rodzinnej (Vol. 12, No. 2, pp. 50-59).
Maynard, C., & Weinkove, D. (2018). The gut microbiota and ageing. Biochemistry and Cell Biology of Ageing: Part I Biomedical Science, 351-371.
Kim, S., & Jazwinski, S. M. (2018). The gut microbiota and healthy aging: a mini-review. Gerontology, 64(6), 513-520.
Karakuła-Juchnowicz, H. (2020). Znaczenie, zapomnianego narządu”—mikrobioty jelitowej—w rozwoju i terapii zaburzeń neuropsychiatrycznych. In Forum Medycyny Rodzinnej (Vol. 14, No. 6, pp. 265-280).
Shandilya, S., Kumar, S., Jha, N. K., Kesari, K. K., & Ruokolainen, J. (2022). Interplay of gut microbiota and oxidative stress: Perspective on neurodegeneration and neuroprotection. Journal of Advanced Research, 38, 223-244.