Crijevne bakterije utječu na razvoj mozga

Rani razvoj crijeva, mozga i imunosnog sustava fetusa međusobno su tijesno povezani. To je tzv. crijeva-imunost-mozak osovina. Naime, imunosni sustav i bakterije u crijevima djeluju jedni na druge na pozitivan način i tako omogućuju međusoban skladan razvoj. Uz to, crijeva su u vezi s mozgom ograncima nervus vagusa.

Brojnost mikroorganizama crijevnog mikrobioma (stotine vrsta bakterija, gljivica i virusa) u zdravih je osoba u ravnoteži. Međutim, u osoba čiji imunosni sustav i mikrobiom nisu potpuno razvijeni (npr. u prerano rođene djece), lako se dogodi poremećaj te ravnoteže, što može rezultirati negativnim učincima na mozak.

Učestalost prerano rođene djece (prije 28. tjedna fetalnog razvoja) u porastu je i vodeći je uzrok perinatalnog morbiditeta i mortaliteta. Treće tromjesečje fetalnog razvoja kritično je razdoblje za sazrijevanje mozga, što pak određuje kasniji kognitivni potencijal djeteta. U djece rođene na početku trećeg tromjesečja razvoj živčanih veza odvija se pod djelovanjem brojnih čimbenika iz okoliša. Jedan od njih je i neposredna postporođajna kolonizacija tijela mikroorganizmima.

Uspostavljanje crijevnog mikrobioma povezano je s brojnim neuronima crijevnoga živčanog sustava. Naime, poznato je da za vrijeme ranog razdoblja života mikroorganizmi crijevnog sustava sudjeluju u dvostranom prijenosu signala između želučano-probavnog sustava i mozga. Ta se dvosmjerna komunikacija uspostavlja putem osovine crijeva-mozak, u okviru koje su ogranci nervus vagusa izravno izloženi bakterijama i njihovim metabolitima; imunosni i endokrini sustav posreduju taj dvosmjerni „razgovor“.

Razvoj mozga prerano rođene djece posebno je izložen riziku oštećenja bijele tvari, koje se može ispoljiti kao intraventrikularno krvarenje, periventrikularna leukomalacija ili difuzno oštećenje bijele supstancije.

 

Brojnost mikroorganizama crijevnog mikrobioma (stotine vrsta bakterija, gljivica i virusa) u zdravih je osoba u ravnoteži. Međutim, u osoba čiji imunosni sustav i mikrobiom nisu potpuno razvijeni (npr. u prerano rođene djece), lako se dogodi poremećaj te ravnoteže, što može rezultirati negativnim učincima na mozak. Rezultati istraživanja pokazuju da poremećen razvoj osovine crijevni mikrobiom-imunosni sustav-mozak može uzrokovati oštećenje mozga u prerano rođene djece (foto: Marcin Klapczynski /iStock)

---

Balansiran razvoj imunosnog sustava i mikrobioma crijeva ključan je za sprečavanje upala mozga. Međutim, uspostavljanje skladnoga međusobnog odnosa između mikrobioma crijeva i domaćina znatno je smanjeno u prerano rođene djece usprkos dnevne primjene probiotika i intenzivne njege takve djece. Glavni posrednici oštećenja mozga zbog sepse su limfociti T, i to γδ limfociti T, koji su veoma brojni u crijevu novorođenčeta i jedinstveni unutar klase limfocita T s obzirom na specifičnost svojih receptora. Ta im specifičnost omogućava reagiranje izravno s antigenom bez potrebe prethodnog prerađivanja antigena. Ti su limfociti također opaženi u lezijama mozga prerano rođene djece s oštećenjima bijele supstancije, što upućuje na činjenicu da bi mogli biti važni posrednici komunikacije u osovini crijeva-mozak.

U članku objavljenom u „Cell Host & Microbe“ (DOI: 10.1016/j. chom.2021.08.004) analizirani su, uz suglasnost roditelja, sastav mikrobioma (sekvenciranje 16S rRNA u kombinaciji s qPCR), imunosni sustav (protočna citometrija za fenotipiziranje limfocita T), količina citokina i kemokina, metaboliti fecesa i neurofiziološki razvoj (moždani valovi i MRI mozga) 60 hospitalizirane prerano rođene djece (prije 28. tjedna fetalnog razvoja, težine manje od 1 kg). Glavna je svrha ispitivanja razumijevanje ranog razvoja osovine crijeva-imunost-mozak za vrijeme ranog fetalnog razvoja i njenog utjecaja na kasniji život.

Nađeno je da je razvoj mozga u takve prerano rođene djece podijeljen u tri faze: 1) početna faza mirovanja, 2) razdoblje neurofiziološkog sazrijevanja, i 3) završna faza. Identificirani su mikroorganizmi mikrobioma i stanice imunosnog sustava koji u fazi mirovanja (prva faza), izgleda, započinju upalni proces mozga. Upala se nastavlja i tijekom neurofiziološkog sazrijevanja (druga faza) i konačno uzrokuje oštećenje mozga. Za oštećenje mozga odgovorno je povećanje razine γδ limfocita T i pojačano lučenje vaskularnog endotelnog čimbenika rasta (VEGF) iz limfocita T, kao i smanjeno lučenje neurozaštitnih faktora. A koji su mikroorganizmi crijeva uključeni u razvoj upala mozga? Vjerojatno se radi o povećanju broja bakterije roda Klebsiella.

Rezultati istraživanja pokazuju da poremećen razvoj osovine crijevni mikrobiom-imunosni sustav-mozak može uzrokovati oštećenje mozga u prerano rođene djece. Ključno je, međutim, da se poremećaj obrasca razvoja osovine pojavljuje prije oštećenja mozga, što osigurava dovoljno vremena da se poremećaj korigira prije oštećenja mozga. Djeca će biti praćena i tijekom najranijeg djetinjstva – pratit će se razvoj njihovih kognitivnih sposobnosti.