BACTERIAL FLORA IN INFLAMMATORY BOWEL DISEASE

We wrzodziejącym zapaleniu jelita grubego (WZJG) odpowiedź zapalna jest ograniczona do błony śluzowej i podśluzowej jelita grubego z wyraźnymi odgraniczeniami. W chorobie Leśniowskiego-Crohna (CD), cały przewód pokarmowy może być zajęty, a stan zapalny może rozciągać się przez ścianę jelita od błony śluzowej do błony surowiczej. Obszary zapalenia mogą być przeplatane względnie prawidłową błoną śluzową. W CD dominującymi objawami są biegunka, ból brzucha i utrata masy ciała, natomiast w UC głównym objawem jest biegunka, której często towarzyszy krwawienie z odbytu. Obie choroby są powszechne w krajach uprzemysłowionych, a największa ich częstość występowania występuje w Ameryce Północnej i Europie Północnej.5 W badaniu europejskim,6 średnia roczna zapadalność wynosiła 5,9/100 000 w przypadku CD i 11,2/100 000 w przypadku UC. Szczyt zachorowań w przypadku obu chorób przypada między 15 a 30 rokiem życia, a drugi, mniejszy szczyt zachorowań występuje między 55 a 80 rokiem życia. ChLC występuje częściej u kobiet niż u mężczyzn. UC wydaje się być bardziej równomiernie rozłożone między płciami, z tendencją do przewagi mężczyzn.5

Etiologia IBD jest nieznana, ale uważa się, że przyczyniają się do niej zarówno czynniki genetyczne, jak i środowiskowe. Nawyki żywieniowe, doustne środki antykoncepcyjne i karmienie piersią są uważane za czynniki warunkujące. Palenie tytoniu jest pozytywnie związane z CD, a niepalenie z UC. Uważa się, że flora bakteryjna jelit jest ważnym czynnikiem w rozwoju i nawrotach IBD, ale dokładnie nie zostało to jeszcze wyjaśnione. Obecne leczenie IBD opiera się głównie na lekach przeciwzapalnych, immunomodulatorach, suplementach diety i zabiegach chirurgicznych.

Przewód pokarmowy człowieka zawiera około 1014 bakterii, z małą liczbą w żołądku (<103/mL) wzrastającą wraz z zejściem przewodu do 1011-1012/mL w okrężnicy. Tutaj beztlenowce mają 100-1000-krotną przewagę liczebną nad tlenowcami.4,7 Wśród innych korzystnych efektów, flora bakteryjna jelit przyczynia się do trawienia składników odżywczych i metabolizmu (pro)karcynogenów oraz pełni ważną funkcję bariery przed patogenami. Na przykład, krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe są produkowane przez beztlenową bakteryjną fermentację luminalnych węglowodanów i białek; komórki nabłonka jelitowego zależą od krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (zwłaszcza maślanu) jako źródła energii. Ponadto, produkty jelitowej flory bakteryjnej, takie jak peptydoglikan i lipopolisacharydy są immunostymulantami.

Wywołanie przewlekłego zapalenia jelit wydaje się w jakiś sposób zależeć od flory. U zwierząt laboratoryjnych, takich jak myszy z niedoborem interleukiny (IL)-10 lub u szczurów leczonych chemicznie, jelitowe zapalenie podobne do IBD nie wystąpi bez obecności jelitowej flory bakteryjnej.8,9 U osób zdrowych, jelitowa odpowiedź immunologiczna na bakterie rezydenta będzie zwykle ograniczona przez trzy czynniki-homoeostazę flory bakteryjnej, względną nieprzepuszczalność bariery śluzówkowej i tłumioną odpowiedź immunologiczną. Genetycznie podatna osoba, u której jelitowa flora bakteryjna może wywołać przewlekłe zapalenie jelit, prawdopodobnie będzie charakteryzować się niską supresyjną odpowiedzią immunologiczną lub upośledzoną zdolnością do gojenia zranionej błony śluzowej jelita.10

Wadliwą supresyjną odpowiedź immunologiczną odnotowano u pacjentów z IBD.11,12 Normalnie antygeny jelitowe będą pobierane przez makrofagi lub komórki prezentujące antygen, a następnie rozpoznawane przez limfocyty T CD4+. Komórki T CD4+ można podzielić na podzbiory w zależności od profilu produkcji cytokin: Limfocyty Th1 produkują IL-2 oraz interferon-gamma i są związane z komórkową odpowiedzią immunologiczną oraz zwiększoną produkcją IgG2. Limfocyty Th2 produkują II-4, IL-5, IL-6 i IL-10 i są związane z reakcjami nadwrażliwości i zwiększoną produkcją IgG1. Równowaga między tymi profilami cytokin jest ważna dla skutecznej tłumiącej odpowiedzi immunologicznej.

Wzór produkcji cytokin wskazuje, że CD jest stanem Th1.11,12 W CD występuje nadprodukcja IgG ze względnym niedoborem śluzówkowej IgA. W UC występuje preferencyjna ekspresja cytokin Th2 – IL-4 i IL-5 – oraz odpowiedź autoimmunologiczna na komórki nabłonka.11,12

Hipoteza, że jelitowa flora bakteryjna przyczynia się do patogenezy IBD jest poparta kilkoma obserwacjami eksperymentalnymi i klinicznymi u ludzi. Części jelita z największą liczbą bakterii są miejscami najbardziej dotkniętymi przez IBD – tj. końcowe jelito kręte i okrężnica4 – a leczenie antybiotykami zmniejszyło aktywność choroby zarówno w UC, jak i CD.7 Bakterie jelitowe i ich produkty zostały wykryte w obrębie zapalnie zmienionej błony śluzowej pacjentów z chorobą Crohna.4 Choroba Crohna ulega poprawie poprzez odwrócenie strumienia kału od dotkniętego odcinka13 , a także poprzez wypłukanie zawartości światła jelita.14 Kilka grup badało skład jelitowej flory bakteryjnej u pacjentów z CD. W kale odnotowano większą liczbę bakterii beztlenowych, zwłaszcza Bacteroides spp. niż w zdrowych grupach kontrolnych.15,16,17 Giaffer i wsp.18 nie stwierdzili różnicy w całkowitej liczbie beztlenowców między aktywnymi pacjentami z CD, nieaktywnymi pacjentami z CD i zdrowymi grupami kontrolnymi; stwierdzili jednak więcej aerobów i enterobakterii w aktywnej CD oraz mniej bakterii z rodzaju Lactobacillus u pacjentów z CD niż w zdrowych grupach kontrolnych. Odnotowano również zmniejszenie liczby bifidobakterii, ale nie pałeczek mlekowych.19 Inne grupy badawcze skupiły się na roli specyficznych patogenów w CD, takich jak Mycobacterium paratuberculosis, Listeria monocytogenes i paramyksowirusy, ale wyniki są trudne do zinterpretowania.20

Ostatnio doniesiono, że mutacje w genie NOD2 (przemianowanym na CARD15) na chromosomie 16 (locus IBD1) są związane z CD, ale nie z UC. Białka NOD2 są białkami cytozolowymi, które biorą udział w wewnątrzkomórkowym rozpoznawaniu składników bakteryjnych i aktywują czynnik jądrowy κB (NF-κB), czynnik transkrypcyjny, który przyczynia się do odporności wrodzonej. Odporność wrodzona jest ważnym mechanizmem obronnym gospodarza wyrażającym się w monocytach, granulocytach i komórkach dendrytycznych.21 Mutacje w genie NOD2 występują u około 20% pacjentów z CD. Dokładna rola NOD2 nie jest jeszcze jasna, ale odkrycie to jest zgodne z hipotezą, że flora bakteryjna jest istotna w patogenezie CD.

U pacjentów z UC rzadko wykrywa się zakażenie jelitowe, ale obserwuje się zmiany w jelitowej florze bakteryjnej. W biopsjach błony śluzowej jelita grubego i w próbkach kału stwierdzono zwiększoną liczbę aerobów.15,17,22 Zmniejszenie liczby bakterii beztlenowych i pałeczek mlekowych w aktywnym, ale nie w nieaktywnym WZJG opisali Fabia i wsp.23 Odnotowano również zwiększoną liczbę beztlenowców,17,22 chociaż w mniejszym stopniu niż u pacjentów z ChLC.17 W tym kontekście stwierdzono możliwą rolę Bacteroides vulgatus: ich liczba była wysoka, a odpowiedź przeciwciał na tę bakterię była zwiększona.22 Bariera śluzówkowa pacjentów z UC charakteryzuje się cienką warstwą śluzu i nieprawidłowym metabolizmem maślanu w komórkach nabłonka.15,20 Metabolizm maślanu w nabłonku może być blokowany przez niedobór produkcji krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych15 oraz przez siarkowodór uwalniany przez nadmierną liczbę bakterii redukujących siarczany.24

Florę jelitową badano nie tylko w UC i CD, ale także w zapaleniu woreczka. Zapalenie woreczka jelitowego występuje u 7-45% pacjentów z woreczkiem krętym i jest najczęściej spotykane u pacjentów z WZJG.25 Charakteryzuje się wzrostem liczby aerobów, spadkiem liczby anaerobów, wzrostem zawartości kwasów żółciowych i spadkiem zawartości krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych z następowym wzrostem pH kału.25,26,27 Niektórzy badacze odnotowali wzrost liczby anaerobów.4,28 Prace w tej dziedzinie są niespójne. Badania są trudne do porównania, ponieważ metodologia hodowli jest różna, choroba aktywna i nieaktywna nie zawsze są analizowane oddzielnie, a stosowanie narkotyków i lokalizacja choroby często nie są brane pod uwagę. Chociaż wszystkie wyżej wymienione wyniki potwierdzają hipotezę, że jelitowa flora bakteryjna przyczynia się do patogenezy IBD, potrzebne są dalsze prace w celu wyjaśnienia mechanizmów.