Dr n. med. Jarosław Biliński o mikrobiocie jelitowej: „Każdy z nas ma w jelitach 2 kilogramy bakterii. To nie jest obojętne dla naszego organizmu”

Jeszcze nie tak dawno bakterie jelitowe traktowano jak żyjątka, które pomagają nam w trawieniu. Najnowsze badania pokazują jednak, że oddziaływania mikrobioty z człowiekiem są fundamentalne. Nazwano ją nawet kolejnym organem człowieka. Ale czym tak właściwie jest mikrobiota, o której tak często słyszy się w ostatnich latach? W rozmowie z Hello Zdrowie wszystko wyjaśnia dr n. med. Jarosław Biliński z Kliniki Hematologii, Transplantologii i Chorób Wewnętrznych Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego, Dyrektor Generalny Human Biome Institute.

Magdalena Bury, Hello Zdrowie: Trwa „moda” na jelita?

Dr n. med. Jarosław Biliński z Kliniki Hematologii, Transplantologii i Chorób Wewnętrznych Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego, Dyrektor Generalny Human Biome Institute: Istnieje szereg chorób, w tym bardzo powszechnych, nazywanych „idiopatycznymi”. Czyli tak naprawdę nie wiadomo było, skąd one się biorą. Nie wiadomo było, dlaczego ktoś ma tendencję do otyłości, alergii czy do chorób autoimmunologicznych. Nikt nie znał odpowiedzi na pytanie: dlaczego (nie licząc tezy o starzeniu się społeczeństw) coraz częściej obecnie występują nowotwory?

W toku badań, m.in. po wynalezieniu technologii sekwencjonowania materiału genetycznego, w bardzo szybkim tempie można było scharakteryzować bardzo dokładnie skład mikrobioty jelitowej (o tym później) i zaczęto badać jelita na potęgę.

Okazało się, że zestaw bakterii jelitowych ma kluczowe znaczenie w oddziaływaniu z naszym organizmem – m.in. z komórkami jelita czy z komórkami odpornościowymi. Z każdym nowym badaniem coraz bliżej było do tego, by wyjaśnić przyczynę tych chorób, które wcześniej były zagadką co do ich pochodzenia. Zaczęto stawiać hipotezy, dlaczego dotykają one jednych osób, a drugich nie.

Wiele wskazywało na to, że chodzi o bakterie jelitowe, o mikrobiotę. Każdy z nas ma w jelitach 2 kilogramy bakterii. To nie jest obojętne dla naszego organizmu.

Czym właściwie jest mikrobiota?

Mikrobiota to zespół mikroorganizmów, które bytują w naszym jelicie. To wszystkie żyjątka: bakterie, wirusy, grzyby, ale także wszystko, co żyje i mieszka u nas w jelitach jako komensale. Czyli na takiej zasadzie, że my dajemy coś im – czyli schronienie, pożywienie, ale one także nam dużo dają, ponieważ m.in. trawią rzeczy, których my nie trawimy, rozkładają leki, czy przemieniają je w substancje aktywne.

Jakie są właściwości mikrobioty?

To bardzo szeroki temat. Na początku, gdy jeszcze mało wiedzieliśmy o mikrobiocie, bakterie jelitowe traktowano jako żyjątka, które pomagają nam w trawieniu, w zamianie tzw. ksenobiotyków, czyli m.in. leków na substancje czynne lub w ich rozkładzie.

Najnowsze badania pokazują natomiast, że oddziaływania mikrobioty z człowiekiem są fundamentalne. Właśnie dlatego nazwano ją kolejnym organem człowieka. Te bakterie odpowiadają za stymulację układu odpornościowego.

Co to znaczy?

Nasz układ odpornościowy składa się m.in. z komórek odpornościowych zwanych limfocytami. 80 proc. wszystkich limfocytów człowieka przepływa przez układ chłonny jelitowy albo tam żyje, stacjonuje. Po co? Ponieważ jelito jest główną barierą między światem zewnętrznym a wnętrzem naszego organizmu – potrzebuje zatem na straży wojowników, którzy umieją rozpoznawać wroga i go ewentualnie zneutralizować – to są między innymi limfocyty.

Jedząc, połykamy różne antygeny, mikroorganizmy, obce substancje dla naszych komórek jelita i układu odpornościowego. I te limfocyty uczą się tak naprawdę od mikrobioty, co jest dobre, a co jest złe. Cały czas z mikrobiotą „rozmawiają” poprzez wysyłanie i odbieranie różnych sygnałów.

I ta mikrobiota potrafi albo wysłać limfocytom sygnały do zachowania spokoju, albo do walki. To ma duże znaczenie, ponieważ jeśli mamy nieprawidłowe bakterie w jelitach, np. z powodu stosowania antybiotyków czy niezdrowego odżywiania się, czyli w jakiś sposób zaburzyliśmy naszą mikrobiotę, nasze limfocyty uczą się złych nawyków.

Ma to związek z pojawieniem się chorób autoimmunologicznych?

Obecnie sporo badań pokazuje, że nieprawidłowa mikrobiota powoduje, że limfocyty „głupieją”. Atakują więc komórki własnego organizmu. I tak mogą atakować komórki własnego jelita, np. tak powstaje choroba Leśniowskiego-Crohna, Wrzodziejące Zapalenie Jelita Grubego czy inne.

Limfocyty atakują też inne komórki, np. tarczycy, stawów, tkanki łącznej, powodując inne choroby autoimmunologiczne. Wiele badań wskazuje też, że nieprawidłowe oddziaływanie komórek bakteryjnych z jelitem i później z układem nerwowym może wpłynąć na pojawienie się autyzmu, choroby Parkinsona, choroby Alzheimera czy nawet na depresję lub nowotwory. To potężna maszyneria, która musi działać jak dobrze naoliwiony silnik.

Słyszałam też pojęcie „mikrobiom”. Czy to jest to samo?

Bardzo często używa się zamiennie tych słów, aczkolwiek mikrobiota ma końcówkę „biota”, czyli „życie”. To organizmy żywe – bakterie, wirusy, grzyby, itp. Mikrobiom natomiast to zestaw genów, które znajdują się w jelitach. To cała pula genów wszystkich tych żyjątek.

W toku nauki wyszło, że nie ma znaczenia, czy w jelicie bytuje taka konkretna bakteria czy inna. Jeżeli bowiem ma ona ten sam zestaw genów i odpowiada za to samo, czyli np. potrafi przetworzyć jakiś lek czy strawić pożywienie, ważne jest, by te geny były w naszych jelitach, a nie koniecznie właśnie te bakterie.

To prawda, że noworodki rodzą się bez mikrobioty?

W dużym uproszczeniu można tak powiedzieć, aczkolwiek najnowsze badania wskazują, że w płynie owodniowym i w jelitach płodu występują pojedyncze geny bakterii, co więcej – w jakiś sposób dochodzi do ich translokacji z jelit matki do jelit płodu. Z zasady mówi się jednak w dużym uproszczeniu, że człowiek rodzi się z jałowym jelitem, bez mikroorganizmów, bez mikrobioty.

Kluczowe znaczenie ma tutaj poród. Jeśli odbywa się on siłami natury, dziecko łykając też śluz pochwowy i materiał z dróg rodnych, kolonizuje się tymi bakteriami, które matka ma w drogach rodnych.

Jeśli natomiast dziecko przychodzi na świat poprzez cięcie cesarskie, swój pierwszy kontakt ma ze skórą. Przez to przewód pokarmowy kolonizuje się bakteriami ze skóry. Są one zupełnie inne niż bakterie w drogach rodnych.

Czym się różnią?

Bakterie z dróg rodnych na początku pełnią kolosalną rolę u noworodka. Uczą jego układ odpornościowy przystosowywać się do świata zewnętrznego w sposób naturalny, wypracowany na przestrzeni tysiącleci. Dla człowieka naturalnym jest i było zasiedlenie przewodu pokarmowego noworodka najpierw przez bakterie dróg rodnych matki.

W przypadku porodu drogą cięcia cesarskiego do przewodu pokarmowego noworodka dostają się najpierw bakterie skórne. Postuluje się, że jest to jedna z przyczyn alergii i różnego rodzaju chorób, które wiążą się z mikrobiotą u dzieci urodzonych przez cesarskie cięcie.

Możemy coś zrobić, by mikrobiota była zdrowa? Może wystarczy ją dobrze karmić? Albo łykać probiotyki?

Probiotyki to także bakterie. Prebiotyki natomiast to cząsteczki, które pochodzą od bakterii albo właśnie je karmią, stymulują do właściwego rozwoju. I tak, dieta ma podstawowe znaczenie w karmieniu naszych bakterii. Trudno powiedzieć dokładnie, co musimy jeść, by one były dobre, ale ogólnie trzeba zaznaczyć , by była to zdrowa, zbilansowana dieta, np. taka śródziemnomorska, gdzie jest dużo owoców i warzyw, a mniej przetworzonych posiłków, tłuszczu czy cukrów. Mniej cukrów powoduje bowiem, że nasza mikrobiota rozwija się zdrowo.

Istnieją też poszczególne substancje, które dobrze wpływają na nasz mikrobiom. To np. pokarmy, z których bakterie wytwarzają tzw. krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe. To teraz modna dziedzina – metabolom, czyli to, co bakterie przetwarzają i to, co możemy znaleźć w naszym jelicie.

Kiedy zaczęto popularyzować termin „mikrobiota”?

Termin „mikrobiota”, choć powszechnie używany od 2001 roku, pojawił się de facto w 1958 roku. To właśnie wtedy jeden z chirurgów w Colorado, Bem Eiseman, zastosował przeszczepy kału u chorych z zapaleniem jelita o etiologii Clostridioides (dawniej Clostridium) difficile, czyli bakterii powodującej rzekomobłoniaste zapalenie jelita. To bardzo ciężka choroba, gdzie na jelicie pojawiają się tzw. błony rzekome, dochodzi do silnej biegunki, nawet kilkadziesiąt litrów na dobę. To wyniszcza i zabija człowieka.

Eiseman badając wcześniej mikrobioty ludzi, zastosował u czterech pacjentów przeszczep bakterii kałowych od zdrowego człowieka. I wtedy po 48 godzinach zaobserwował on spektakularną poprawę. To wtedy powrócono do badania mikrobioty w bardziej szczegółowy sposób, rozbijając ją na czynniki pierwsze i badając za co ona odpowiada.

Powrócono…?

Mówię „powrócono”, ponieważ pierwsze doniesienia na zastosowanie mikrobioty u człowieka pochodzą z Chin z IV wieku, gdzie mówiono, że na choroby biegunkowe, jelitowe stosuje się „fermentaty kału” bądź „roztwory kałowe”. I rzeczywiście tak było. Starożytni Chińczycy dolegliwości jelitowe leczyli „żółtą zupą”. Później na jakiś czas od tego odstąpiono. Do tematu powrócono w 1958 roku.

Teraz, w związku z rozwojem technologii, jest łatwiej w tej dziedzinie?

Początkiem współczesnych badań nad mikrobiotą były obserwacje na modelu mysim. To właśnie myszom wszczepiono ludzką mikrobiotę, oczywiście myszom specjalnie do tego przystosowanym genetycznie. To pokazało, że zestaw bakterii od człowieka rozwija się zależnie od warunków zewnętrznych. Kolejnym krokiem była zmiana diety na tzw. zachodnią, gdzie wprowadzono nasycone kwasy tłuszczowe czy cukier.

I tak już po jednym dniu ten mikrobiom się zmieniał. Mikrobiota przekształcała się na gromadzenie energii, na odkładanie tłuszczów. Po prostu w ten sposób dostarczamy za dużo kalorii naszym jelitom, a bakterie muszą coś z tym zrobić. W efekcie stymulują one nasz nabłonek jelitowy do wchłaniania tych wszystkich cukrów i odkładania ich w postaci tłuszczów. To pokazało jakie znaczenie ma odżywianie na mikrobiotę.

Czy każdy człowiek może zbadać stan swojej mikrobioty?

Jeszcze 15 lat temu to badanie kosztowało 100 tys. dolarów, dzisiaj to koszt mniej więcej 100 dolarów. Podstawowym badaniem jest sekwencjonowanie mikrobioty jelitowej i coraz więcej jednostek się tym zajmuje. Obecnie nawet w internecie możemy znaleźć propozycje tego rodzaju badania. Jest to jednak dość trudne w sensie przydatności tego wyniku, ponieważ nie do końca jeszcze wiemy, co tak naprawdę te bakterie robią. Nie wiemy, jaki jest prawidłowy skład mikrobioty jelitowej człowieka.

Wiemy jedynie, że mamy co najmniej trzy enterotypy na świecie – amerykański, europejski i azjatycki. Mieszkańcy tych kontynentów mają inne zestawy bakterii. Wynika to z diety, klimatu, szerokości geograficznej. Nie mamy jednak wzorcowej mikrobioty Polaka, dopiero nad tym pracujemy.

A co w przypadku, gdy dieta nie poprawia stanu mikrobioty?

Coraz częściej wykonuje się przeszczepy mikrobioty jelitowej. Ja ze swoim zespołem naukowym założyliśmy Human Biome Institute, można powiedzieć Instytut Mikrobioty Człowieka, i pracujemy nad takimi przeszczepami u chorych z zapaleniem jelit o etiologii C. difficile, ale także we wskazaniach nowych, np. u pacjentów z białaczkami i innymi chorobami szpiku.

Głównie po to, by wymieniać bakterie oporne na antybiotyki na bakterie zdrowe. Dzięki temu pacjent, który jest poddawany przeszczepowi szpiku czy silnej chemioterapii, ma zdrowy zestaw bakterii w swoich jelitach. A to właśnie z jelit najczęściej dochodzi do przenikania bakterii do krwi i powodowania sepsy. To niezwykle rozwijająca się dziedzina.

Dużo osób zgłasza się, by zostać dawcą mikrobioty jelitowej?

Na ten moment zgłosiło się do nas 500 osób z województwa mazowieckiego. Obecnie rekrutujemy tylko tak, ponieważ liczy się tutaj czas dostarczenia materiału do laboratorium. To całkiem dobry wynik. Niestety, zdrowych, po wypełnieniu ankiety pozostało 7 proc. osób.

Ta zdecydowana większość ochotników „odpadła”, bo zawsze w wywiadzie wychodziła jakaś choroba bądź inna nieprawidłowość, która dyskwalifikuje z bycia dawcą. Po badaniach lekarskich natomiast pozostało nam ok. 3,5 proc. osób, które realnie mogą zostać dawcami kału do wytwarzania preparatów mikrobioty jelitowej. Znaleźć „super zdrowego” Polaka nie jest więc wcale tak łatwo.

Czy to prawda, że obecna pandemia ma coś wspólnego z mikrobiotą jelitową?

Badania na modelu wirusa grypy oraz pierwsze doniesienia z Wuhan dotyczące koronawirusa SARS-CoV2 pokazują, że istnieje u niektórych osób predyspozycja do wystąpienia zakażenia oraz u węższej grupy do przejścia choroby w sposób objawowy, a nawet w sposób ciężki. Chińczycy zbadali populację chorą na COVID-19 za pomocą zaawansowanych modeli statystycznych oraz zsekwencjonowali ich mikrobiotę jelitową i okazało się, że osoby z „nieprawidłowym” składem miekrobioty jelitowej statystycznie częściej przechodzili ciężko chorobę COVID-19.

Zająłem się tą tematyką i ustaliłem, że badania naukowe wskazują na stymulację genów odporności na wirusy w nabłonku płucnym właśnie przez mikrobiotę jelitową! Wydaje się dziwne i odległe, ale tak jest – nasza mikrobiota, jak mówiłem, oddziałuje z układem odpornościowym, dokrewnym, nerwowym i zarządza procesem zapalnym w naszym organizmie. A w chorobie COVID-19 przyczyną ciężkiego stanu pacjenta, konieczności podłączenia do respiratora, nie jest bezpośrednio sam wirus, a właśnie „ogłupiały” układ odpornościowy. Jak pokazano „głupieje” on między innymi poprzez błędne sygnały z jelit.

W związku z poszukiwaniem nowych leków na koronawirusa udało się nam dostać grant na badanie kliniczne z zastosowaniem transplantacji mikrobioty jelitowej u pacjentów z ryzykiem rozwoju ciężkiej choroby COVID-19. Jest to pierwsze tego typu badanie na świecie, które przeprowadzimy w Warszawskim Uniwersytecie Medycznym i Human Biome Institute. Jesteśmy pełni nadziei, że uda nam się pomóc pacjentom z COVID-19, co byłoby wiadomością iście przełomową.

Dr n. med Jarosław Biliński – lekarz, doktor nauk medycznych, nauczyciel akademicki Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego, w trakcie specjalizacji z hematologii w Klinice Hematologii, Transplantologii i Chorób Wewnętrznych UCK WUM, wiceprezes Okręgowej Rady Lekarskiej w Warszawie. Współzałożyciel i Dyrektor Generalny Human Biome Institute – nowoczesnego laboratorium i banku mikrobioty człowieka.

W toku studiów na kierunku lekarskim laureat wielu konkursów oraz Stypendium Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Ukończył w 2013 r. kierunek lekarski z najwyższym wynikiem na roku w Collegium Medicum w Bydgoszczy Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. Ukończył rok przed planem studia doktoranckie w Warszawskim Uniwersytecie Medycznym i w 2017 r. obronił z wyróżnieniem rozprawę doktorską na I Wydziale Lekarskim Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego. Laureat prestiżowej Nagrody Wydziałowej V Wydziału Lekarskiego Polskiej Akademii Nauk. W 2020 roku wybrany „Młodym Ambasadorem Europejskiego Towarzystwa ds. Przeszczepiania Krwi i Szpiku (EBMT) oraz zwycięzca w konkursie „Złoty OTIS” w kategorii „debiut naukowy roku”.

W pracy naukowej zajmuje się tematyką z dziedzin hematologii, transplantologii klinicznej, immunologii, metagenomiki, genetyki i odpowiedzi przeciwnowotworowej, mikrobiomu jelitowego i jego oddziaływań z gospodarzem. Autor wielu publikacji pełnotekstowych w prestiżowych czasopismach naukowych, streszczeń pokonferencyjnych i doniesień zjazdowych, w tym na prestiżowych kongresach międzynarodowych.

Kierownik grantów naukowych, współbadacz w międzynarodowych badaniach klinicznych w tym główny badacz i współautor własnego prospektywnego badania klinicznego oraz główny badacz w międzynarodowym badaniu retrospektywnym w ramach Europejskiego Towarzystwa ds. Przeszczepiania Krwi i Szpiku (EBMT) oraz innowacyjnego badania klinicznego finansowanego przez Agencję Badań Medycznych dotyczącego leczenia COVID19 za pomocą przeszczepu mikrobioty jelitowej.