Mikrosvět lidského těla: Jak bakterie na kůži a ve střevech rozhodují o vašem životě
Lidský organismus hostí nepřebernou škálu bakterií a jejich druhová skladba významně promlouvá do našeho zdraví. Poznatků na daném poli přibývá závratným tempem, a vědci se navíc nezaměřují jen na zažívací systém, ale zkoumají mikrobiom v podstatě každé částečky těla.
Naše tělo tvoří čtyřicet bilionů buněk a zhruba stejný počet bakterií, jež se nacházejí prakticky všude v organismu. Valná část jich obývá trávicí trakt od úst až po tlusté střevo, ale pestré společenstvo tisíců druhů mikrobů hostí i močové cesty, průdušky, plíce a také kůže. Zmíněný „náklad“ snadno uneseme jen díky tomu, že jsou buňky bakterií mnohem menší než buňky našeho těla. Celkem tato osádka zvaná mikrobiom váží necelé dva kilogramy, sehrává však důležitou roli v mnoha tělesných funkcích: Formuje imunitní systém, promlouvá do trávení, ovlivňuje fungování nervové soustavy. V posledních letech přinesl výzkum mikrobiomu celou řadu důležitých objevů a mnohé z nich znamenají příslib v léčbě závažných chorob.
Život na kůži
Bakterie lidského mikrobiomu by mohly například léčit nádorová onemocnění, včetně zhoubných kožních melanomů. Naznačují to výsledky experimentu s druhem Staphylococcus epidermidis, který se na naší pokožce běžně vyskytuje. Poskytujeme mu tedy životní prostor a potravu, aniž by nám sebeméně škodil. Podobně jako některé další kožní bakterie, i tento stafylokok pomáhá udržet zdravou kůži tím, že svou přítomností aktivuje buňky imunitního systému ze skupiny T-lymfocytů.
Uvedený typ bílých krvinek tvoří základ tzv. buněčné imunity, jež člověka chrání například před jeho vlastními buňkami zasaženými zhoubným nádorovým bujením. Za běžných podmínek ochraňuje Staphylococcus epidermidis kůži před bakteriemi, které by ji infikovaly a poškozovaly. Stafylokok v ní mobilizuje buňky imunitního systému, jež vylučují do okolí tzv. cytokiny, a nastartuje tak zánětlivé reakce. Předchází tím kožní infekci v důsledku působení choroboplodných mikrobů.
Proti rakovině
Tým vědců pod vedením Erin Chenové z americké Stanford University nyní spektrum obranných funkcí bakterie Staphylococcus epidermidis rozšířil tak, aby ničila buňky zhoubného melanomu. Zatím se to daří jen v laboratorních podmínkách u myší, ale experimenty se jeví velmi slibně. Navíc by zmíněné „povzbuzení“ mohlo v budoucnu fungovat i u jiných typů nádorů než jen u těch kožních.
Nebezpečí u karcinomu nedokáže tělo rozeznat a zhoubné buňky se nerušeně množí. Vědci se proto rozhodli, že dají imunitnímu systému šanci si na ně posvítit. Do dědičné informace druhu Staphylococcus epidermidis vnesli geny, které prodělaly v buňkách melanomu významnou proměnu a podle nichž se v tumoru vyrábějí atypické „nádorové“ bílkoviny. Bakterie začala tyto tzv. nádorové antigeny produkovat a v kůži je prezentovala buňkám imunitního systému. T-lymfocyty je pak rozeznaly jako cizorodé a zahájily proti nim stejnou akci, jako kdyby je stafylokok poštval proti nebezpečným bakteriím.
Výsledky jsou slibné
U myší se po ošetření kůže touto geneticky upravenou bakterií rozhořel boj mezi T-lymfocyty a nádorovými buňkami. Imunitní systém přitom likvidoval nejen buňky melanomu v kůži, ale také metastázy v plicích. Vědci hodnotí studii týmu Erin Chenové jako průlomovou. Předpokládají přitom, že genetickou úpravou bakterií lidského mikrobiomu bude možné nasměrovat imunitní systém na pestrou škálu dalších cílů, což by umožnilo léčbu mnoha závažných onemocnění. Zároveň však konstatují, že všechny akce geneticky modifikovaného druhu Staphylococcus epidermidis nejsou zcela jasné.
Záhadou například zůstává, proč imunitní systém nabuzený bakterií razantně útočí na nádorové buňky nejen v kůži, nýbrž i v jiných částech těla – ale přitom si nevšímá bakterie v kůži, přestože nese stejné nádorové antigeny jako buňky melanomu. Vědce proto čeká ještě mnoho práce v základním výzkumu odhalujícím principy léčby. Teprve až budeme znát všechna potenciální úskalí, bude možné přistoupit ke klinickým zkouškám, kdy už se budou bakterie testovat při léčbě pacientů se zhoubnými nádory.
Čípek v ohrožení
Pozitivní působení mikrobiomu lze využít i k předcházení závažným nádorovým onemocněním. Zásadní posun je v poslední době patrný u rakoviny děložního čípku vyvolané agresivními typy lidských papilomavirů, které stojí za 95 % všech případů. Ženám se tak rýsuje vyhlídka na účinnou prevenci i léčbu díky výzkumu mikrobiomu čípku.
Vědci prokázali, že některé bakterie vytvářejí prostředí, jemuž papilomaviry neodolají. V děložním čípku žije pestrá směs mikroorganismů, přičemž klíčové role náležejí rodům Lactobacillus, Gardnerella a Mycoplasma. Pokud začne dominovat druhý zmíněný, vznikají příhodné podmínky pro infekci velmi agresivními papilomaviry, ale komplikace může způsobit celá řada dalších druhů. Při nevhodné skladbě mikrobiomu propukají zánětlivé reakce a povrch čípku poškodí, takže je pak k nákaze papilomaviry náchylnější. Zánětlivá reakce snižuje i naději, že se organismus vypořádá s virovou infekcí sám.
Pod ochrannou vrstvou
Uchycení na zdravém děložním čípku přitom není pro papilomavirus snadné. Musí překonat hned čtyři vrstvy buněk chránících jeho povrch a teprve pod uvedenou bariérou se nacházejí buňky, v nichž se dokáže množit. Na zdravém čípku uvázne v ochranné vrstvě na celé dny i týdny, a nakonec zmizí s buňkami, jež dosloužily, odlouply se ze sliznice a byly nahrazeny novými. Při zánětech vyvolaných nevhodným mikrobiomem bývá ovšem ochranná bariéra často narušená a neplní svoji funkci. Papilomavirus si pak infikované buňky uzpůsobí vlastním potřebám, čímž je výrazně „popostrčí“ směrem k nádorovému bujení.
A tehdy musejí lékaři zasáhnout razantně: Nejprve pomocí antibiotik vyhubí nechtěné bakterie a následně sliznici ošetří žádoucími druhy, jako je Lactobacillus crispatus. Poté nasadí probiotický gel obsahující mimo jiné kyselinu hyaluronovou a ta na čípku vytvoří ochranný film, pod kterým sliznice poškozená papilomaviry získá příhodnější podmínky k hojení. Od podobných přípravků však nelze v žádném případě očekávat, že vyléčí již existující nádorové bujení. Hodí se tedy pro ženy, u nichž se podařilo infekci podchytit v rané fázi.
Bakterie a alzheimer
Velkou pozornost vzbudil výzkum, jenž dává do souvislosti skladbu střevního mikrobiomu s degenerativními onemocněními mozku, včetně Alzheimerovy choroby. Také v tomto případě vychází varovné poselství ze studie provedené na laboratorních myších. Vědci porovnávali mozky hlodavců, kteří zestárli s normálním střevním mikrobiomem, a těch, kteří prožili většinu života bez mikrobiomu. Myši bez střevních mikrobů měly přitom mozek poškozený méně a jejich mozková tkáň vykazovala slabší projevy zánětu, typického pro orgán postižený Alzheimerovou chorobou.
Zánětlivé reakce v mozku často rozpoutají buňky zvané mikroglie, které tam plní roli imunitního systému a jejichž aktivitu do značné míry ovlivňuje skladba střevního mikrobiomu. Když dostaly myši s plným mikrobiomem antibiotika, zánětlivé reakce v mozku ustoupily, přestože léky vyhubily jen některé střevní bakterie. Podle vědců se tedy právě mezi bakteriemi, jež antibiotikům podlehly, vyskytovali mikrobi vyvolávající v mozku zánět a následně i degeneraci tkáně odpovídající Alzheimerově chorobě.
Trochu zpomalíme
Ještě než se pustíme do velkých fantazií, musejí zaznít některá „ale“. Spojitost mikrobiomu s Alzheimerovou chorobou určitě není přímočará. Zánět se například podařilo potlačit u samců, ale nikoliv u samic, i když je vědci podrobili stejné proceduře. Vliv pohlaví ovšem až tak nepřekvapí vzhledem k faktu, že ženy trpí „alzheimerem“ výrazně častěji než muži, a to především po menopauze.
Mezi mozkem člověka a myši navíc zejí propastné rozdíly a dramaticky se od sebe liší i jejich genom, imunitní systém a v neposlední řadě také mikrobiom. Hlodavci zbavení veškerých střevních bakterií zároveň nepředstavují úplně nejspolehlivější model, protože bez podpory střevních mikrobů se u nich řádně nevyvine imunitní systém. Je tedy sice zřejmé, že má mikrobiom na mozek významný vliv, ale využití daných poznatků pro léčbu zatím zůstává nejasné.
