Zaburzenia psychiczne oraz choroby neurodegeneracyjne to powszechne zjawisko XXI w. Mimo nieustannego postępu nauk medycznych, wciąż wzrasta liczba osób cierpiących z powodu schorzeń związanych z funkcjonowaniem ośrodkowego układu nerwowego. Patogeneza wielu chorób nie została jeszcze dobrze poznana, dlatego nie można podejmować leczenia przyczynowego, a terapia skupia się na łagodzeniu objawów. W świetle rosnącego zainteresowania mikrobiotą jelitową oraz jej wpływem na ludzkie zdrowie, coraz częściej przeprowadza się badania dotyczące wpływu bioty bakteryjnej jelit na funkcjonowanie mózgu. Jelita bowiem są organem o największej powierzchni, spośród wszystkich znajdujących się w ludzkim ciele, a przy tym są obficie skolonizowane przez symbiotyczne mikroorganizmy. Dwukierunkowa komunikacja między jelitami a mózgiem odbywa się za pośrednictwem osi jelitowo-mózgowej, w wyniku mechanizmów endokrynnych, neuronalnych oraz immunologicznych. Odkrycie tych zależności stało się podstawą badań dotyczących roli szczepów probiotycznych w chorobach układu nerwowego.
W artykule podsumowano aktualny stan wiedzy na temat zależności między składem mikrobioty jelitowej a występowaniem zaburzeń psychicznych i chorób neurodegeneracyjnych u ludzi oraz roli probiotyków w wyżej wymienionych schorzeniach.
Jelita to jeden z największych organów ludzkiego organizmu. Na skład mikrobioty wpływa wiele czynników zewnętrznych m.in. sposób porodu, biota bakteryjna matki, dieta, czynniki środowiskowe oraz przyjmowane leki, a zwłaszcza antybiotyki [1]. Skład mikrobioty nie jest identyczny przez całe życie człowieka i zmienia się wraz z wiekiem. Różnice te dotyczą rodzajów oraz liczebności poszczególnych bakterii bytujących w jelicie. Kolonizacja przewodu pokarmowego rozpoczyna się już podczas życia płodowego. W czasie porodu naturalnego noworodek ma kontakt z biotą bakteryjną pochwy oraz przewodu pokarmowego matki, dlatego dominującymi bakteriami u tych dzieci są organizmy z rodzaju
Drobnoustroje pełnią wielorakie funkcje istotne dla utrzymania zdrowia całego organizmu człowieka. Bakterie jelitowe mogą syntetyzować niezbędne dla człowieka witaminy: B1 (tiaminy), B2 (ryboflawiny), B6 (pirydoksyny), B12 (cyjanokobalaminy) oraz K, a także ułatwiają wchłanianie minerałów [8]. Ponadto przeprowadzają proces fermentacji polisacharydów, które nie zostały wcześniej strawione z udziałem enzymów układu pokarmowego. W wyniku tego procesu powstają krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA – short chain fatty acids), m.in. kwas octowy, propionowy i masłowy, które są źródłem energii kolonocytów [9]. Istotnym zadaniem bakterii jelitowych jest zapewnienie bariery na zasadzie stymulacji wytwarzania śluzu przez nabłonek oraz wytwarzanie różnych metabolitów hamujących wzrost bakterii chorobotwórczych. Przykładem mogą być wytwarzane przez bakterie niskocząsteczkowe kwasy tłuszczowe hamujące wzrost pałeczek z rodzaju
W warunkach fizjologicznego usuwania resztek pokarmowych duża część bakterii jelitowych jest wydalana z kałem. Mikrobiota ma jednak zdolność szybkiego namnażania, dzięki czemu możliwe jest jej ciągłe odnawianie. Niemniej, panująca w końcowym odcinku równowaga może zostać zachwiana na skutek wielu czynników [7]. Taki stan określa się mianem dysbiozy, która może polegać na ekspansji patogenetycznych drobnoustrojów, zredukowaniu różnorodności bakterii lub utracie korzystnych dla gospodarza mikroorganizmów [12]. Dysbioza jest stanem zaburzenia ilościowego i jakościowego bioty bakteryjnej jelit. Jednym z głównych czynników wpływających na skład mikrobioty jest stosowanie antybiotyków. Nawet krótkotrwała antybiotykoterapia często przyczynia się do obniżenia liczby korzystnych dla gospodarza drobnoustrojów jelitowych. Zbyt duże obniżenie liczebności wybranych taksonów może doprowadzić do całkowitej redukcji niektórych gatunków mikroorganizmów, czego skutkiem jest zmniejszona różnorodność. Oznacza to, że o ile u zdrowej osoby występuje bardzo wiele gatunkowo bytujących bakterii symbiotycznych, to u osoby, u której wystąpi dysbioza poantybiotykowa, niektóre z tych gatunków mogą być nieobecne. Jest to stan niekorzystny ze względu na to, że każdy z typów bakterii pełni określone funkcje w ustroju człowieka, a zatem brak któregoś z typów prowadzi do zachwiania homeostazy organizmu ludzkiego. Stosowanie antybiotyków przyczynia się także do zmian w zdolnościach metabolicznych mikrobioty jelit. Bakterie jelitowe tracą wówczas zdolność indukowania mechanizmów obronnych. Organizm ludzki staje się bardziej podatny na ekspansję patogennych szczepów opornych na działanie antybiotyków [13]. Coraz większą uwagę zwraca się na to, że istotny wpływ na zaburzenia w funkcjonowaniu mikrobioty ma również nieprawidłowy sposób odżywiania. Jest to przede wszystkim dieta typu zachodniego, czyli obfitująca w tłuszcze nasycone, cukier, sól, czerwone mięso i jednocześnie uboga w błonnik. Skutkiem takiego sposobu żywienia może być utrata kilku gatunków bakterii, a także późniejsze zmniejszenie liczności i stabilności drobnoustrojów [14]. Wykazano, że dieta typu zachodniego powoduje wyraźne zmniejszenie drobnoustrojów z rodzaju
Praca jelit jest kontrolowana przez ośrodki znajdujące się w centralnym układzie nerwowym (CUN). Jednak obecnie coraz większa liczba badań wskazuje na istnienie zależności między składem mikrobioty jelitowej a funkcjonowaniem mózgu. Połączenie umożliwiające dwukierunkową komunikację nosi nazwę osi jelitowo-mózgowej (bądź osi mózg-jelita-mikrobiota). Do jego składowych należą: centralny układ nerwowy, część sympatyczna i parasympatyczna autonomicznego układu nerwowego, układ neuroendokrynny i neuroimmunologiczny, unerwienie jelit oraz biota bakteryjna jelit. Przekaźnictwo sygnałów odbywa się za pośrednictwem mechanizmów neuronalnych, endokrynnych, metabolicznych i immunologicznych [1, 17]. Ścieżka nerwowa działa poprzez system nerwów jelitowych, główne nerwy autonomicznego układu nerwowego, które kontrolują pracę układu pokarmowego oraz nerw błędny. W ten sposób informacje zmysłowe są przekazywane z narządów wewnętrznych do CUN. Główną rolę odgrywa nerw błędny (X nerw czaszkowy). Aktywacja wyżej wymienionego nerwu jest konieczna do skutecznego oddziaływania mikrobioty jelitowej i probiotyków na mózg [17]. Na drodze endokrynnej mikrobiota jelitowa bierze udział w regulacji osi podwzgórze-przysadka-nadnercza (HPA – hypothalamic-pituitary-adrenal), która odgrywa istotną rolę w reakcji na stres. Działanie HPA opiera się na zasadzie sprzężenia zwrotnego ujemnego, a jego aktywacja pociąga za sobą wiele etapów endokrynologicznych. Wytwarzanie kortykoliberyny (CRH – corticotropin-releasing hormone) przez podwzgórze pobudza produkcję hormonu adrenokortykotropowego (ACTH – adrenocorticotropic hormone) w przysadce, a to stymuluje powstawanie kortyzolu – końcowego produktu reakcji, wydzielanego przez korę nadnerczy. W warunkach homeostazy kortyzol jest wydzielany pulsacyjnie przez całą dobę, a fizjologicznie wyższe stężenia we krwi odnotowuje się w pierwszej godzinie po przebudzeniu. Oprócz podstawowego wydzielania, kortyzol jest wydzielany w odpowiedzi na stresory wewnętrzne bądź zewnętrzne [17, 18]. Wpływ bioty bakteryjnej jelit na funkcjonowanie HPA jako pierwsi wykazali Sudo i wsp. [19]. W badaniach wykorzystali myszy GF (germ free) – dorastające w sterylnych warunkach, całkowicie pozbawione bioty bakteryjnej oraz myszy SPF (specific pathogen free) – pozbawione jedynie określonych drobnoustrojów. Zwierzęta zostały poddane czynnikom stresowym, a nadmierne podwyższenie ACTH oraz kortykosteronu zaobserwowano tylko u myszy GF [20]. Inne badanie Sudo i wsp. wykazało, że u myszy GF występują obniżone wartości neurotropowego czynnika pochodzenia mózgowego (BDNF – brain derived neurotropic factor), noradrenaliny, a także serotoniny (5-HT) [21]. Podobne wyniki otrzymał Crumeyrolle-Arias i wsp. [22]. Badanie wykazało, że u szczurów GF brak mikrobioty potęguje odpowiedź neuroendokrynną na stres przy jednoczesnych zmianach szybkości metabolizmu dopaminergicznego w wyższych strukturach mózgu odpowiedzialnych za odpowiedź na stres [22]. Istnieją dowody, że mikrobiota jelitowa odgrywa istotną rolę w aktywności osi HPA, jednak wciąż jeszcze nie wiadomo, jak dokładnie działa mechanizm regulacji. Prawdopodobnie omawiane procesy są pośrednio związane z wytwarzaniem przez układ immunologiczny cytokin proi przeciwzapalnych. Substancje te oddziałują na obszary, takie jak podwzgórze, gdzie interleukiny IL-1 i IL-6, które należą do cytokin prozapalnych, stymulują uwalnianie CRH. Ponadto dowiedziono, że bakterie mogą wytwarzać neurotransmitery i neuromodulatory. Przykładowo, pewne gatunki
Do opisywania zaburzeń psychicznych stosuje się głównie dwie metody klasyfikacji: ICD-10 oraz DSM-5. ICD-10 (International Statistical Classification of Diseases and Related Health Problems) to Międzynarodowa Statystyczna Klasyfikacja Chorób i Problemów Zdrowotnych opracowana przez Światową Organizację Zdrowia (WHO – World Health Organization). Została zatwierdzona w maju 1990 r. podczas 43. sesji Światowego Zgromadzenia Zdrowia (WHA
Depresja jest powszechnym zaburzeniem psychicznym, na całym świecie dotyka ponad 300 milionów ludzi w każdym wieku. Bardzo często uniemożliwia codzienne funkcjonowanie, może prowadzić do samobójstw, które są przyczyną śmierci prawie 800 tys. osób w skali roku [26]. Na podstawie ICD-10 można wyróżnić epizod depresyjny (F32) oraz zaburzenia depresyjne nawracające (F33). Epizod depresyjny, w zależności od liczby i nasilenia objawów, określa się jako łagodny, umiarkowany bądź ciężki. U pacjentów objawia się obniżeniem nastroju, ubytkiem energii, zmniejszeniem aktywności, trudnościami w koncentracji oraz zmęczeniem pojawiającym się nawet po niewielkim wysiłku. Mogą się pojawiać zaburzenia snu oraz brak apetytu. Niemal w każdym przypadku samoocena i pewność siebie są znacznie obniżone, często z towarzyszącym poczuciem winy. Obniżony nastrój nie ulega większym zmianom w kolejnych dniach, nawet pod wpływem bieżących wydarzeń [27]. Zaburzenia depresyjne nawracające są określane jako powtarzające się epizody depresyjne, bez jakichkolwiek niezależnych epizodów wzmożonego nastroju i zwiększonej energii (mania) w przeszłości. W tym przypadku jednak mogą się zdarzać krótkotrwałe stany podwyższenia nastroju i zwiększonej aktywności (hipomania), które mogą być związane ze stosowanymi lekami przeciwdepresyjnymi [27]. Według DSM-5 do zaburzeń depresyjnych można zaliczyć: dezorganizujące zaburzenie regulacji nastroju, większe zaburzenie depresyjne (w tym epizod większego zaburzenia depresyjnego), uporczywe zaburzenie depresyjne (dystymia), przedmenstruacyjne zaburzenie dysfotyczne, zaburzenie depresyjne wywołane substancją lub lekiem, zaburzenie depresyjne wywołane stanem ogólnomedycznym, inne określone zaburzenia depresyjne oraz nieokreślone zaburzenia depresyjne. Jako główną kategorię w tej grupie zaburzeń wyróżnia się większe zaburzenie depresyjne (MDD – major depressive disorder). Cechuje się odrębnymi epizodami, które trwają minimum 2 tygodnie (jednak w praktyce większość epizodów trwa dłużej) i pociągają za sobą wyraźne zmiany w zakresie afektu, poznania oraz funkcji neurowegetatywnych oddzielonych remisjami. Do rozpoznania MDD konieczne jest spełnienie określonych kryteriów diagnostycznych [28]. Występowanie depresji uwarunkowane jest czynnikami temperamentalnymi, środowiskowymi, genetycznymi i fizjologicznymi [28]. W ostatnich latach coraz większą uwagę zwraca się na istnienie zależności między składem mikrobioty jelitowej a występowaniem zaburzeń depresyjnych. Dotychczas zaproponowano kilka ogólnych mechanizmów wykazujących, jak mikrobiota jelitowa, za pośrednictwem osi jelitowo-mózgowej, przyczynia się do powstawania depresji. Proces ten może zostać wywołany np. toczącym się w organizmie stanem zapalnym. W obrębie układu pokarmowego u pacjentów z depresją wykazano zwiększoną aktywność reakcji zapalnych IgA- i IgM-zależnych skierowanych przeciwko lipopolisacharydom Gramujemnych bakterii chorobotwórczych. Inne prawdopodobne mechanizmy dotyczą pośrednictwa osi HPA lub interferencji neurotransmiterów sygnalizacyjnych [29]. Obecnie bardzo popularną hipotezą dotyczącą powiązań między biotą bakteryjną jelit a mózgiem w zaburzeniach psychicznych jest teoria zaburzonej funkcji bariery jelitowej, powszechnie znana jako zespół nieszczelnego jelita (LGS – leaky gut syndrome). Mechanizm ten opiera się na zjawisku uszkodzenia bariery nabłonkowej wywołanej przez dysbiozę jelitową, najczęściej powstającą w wyniku stresu psychicznego lub organicznego. To zwiększa przepuszczalność jelitową, a później translokację bakterii Gram-ujemnych przez błony śluzowe. Przemieszczenie bakterii prowadzi do aktywacji odpowiedzi immunologicznej charakteryzującej się zwiększonym wytwarzaniem cytokin prozapalnych, takich jak IL-6 oraz IFN-γ [30]. Maes i wsp. [31] pierwsi wykazali zależność między zespołem nieszczelnego jelita a depresją. W badaniach dotyczących jelita przesiąkliwego, u pacjentów z MDD w porównaniu do osób zdrowych, zaobserwowano istotnie wyższe stężenia w surowicy przeciwciał IgM i IgA skierowanych przeciwko lipopolisacharydom enterobakterii. Sugeruje to, że translokacja bakteryjna z jelit jest zwiększona u pacjentów z zaburzeniami depresyjnymi, a odpowiedź zapalna może się przyczyniać do zaburzeń nastroju [31]. Istotne różnice zaobserwowano również w składzie mikrobioty jelitowej u osób z zaburzeniami depresyjnymi w porównaniu do osób zdrowych. Naseribafrouei i wsp. [29] przeanalizowali próbki kału pobrane od pacjentów z depresją (n=37) i od grupy kontrolnej (n=14). Najbardziej istotna korelacja między składem bioty bakteryjnej jelit a występowaniem depresji dotyczyła typu Bacteroidetes. Ich ogólna liczba u pacjentów z MDD była niższa w porównaniu z grupą kontrolną, przy jednoczesnym wzroście liczby bakterii z rodzaju
Schizofrenia jest uznawana za jedną z najcięższych chorób psychicznych. Szacuje się, że na świecie dotyka ponad 23 miliony osób, z czego większość to mężczyźni [33]. Choroba utrudnia funkcjonowanie nie tylko chorego, ale i jego otoczenia, jest nieprzewidywalna i trudna do kontrolowania. Przebieg schizofrenii jest przewlekły, z okresami zaostrzeń i remisji, jednak zaostrzenia zazwyczaj nie są wynikiem czynników zewnętrznych bądź wewnętrznych [34]. Choroba ma typowe objawy, a rozpoznanie jest możliwe do ustalenia na podstawie kryteriów diagnostycznych. W Polsce rozpoznanie dokonuje się w oparciu o ICD-10. Zespół objawów jest często określany jako „4A” i obejmuje:
Objawy „ambi”:
ambiwalencja (występowanie sprzecznych uczuć) ambisentencja (występowanie sprzecznych sądów) ambitendencja (występowanie sprzecznych dążeń)
Autyzm: wycofanie, odizolowanie się od świata rzeczywistego i skoncentrowanie na życiu wewnętrznym.
Afekt tępy (sztywność emocjonalna): ekspresja emocjonalna nie odzwierciedla przeżyć wewnętrznych.
Asocjacje zaburzenia: brak logicznego związku między wypowiadanymi słowami i zdaniami, przy zachowanej świadomości i sprawności intelektualnej chorego.
W latach 80. XX w. zaobserwowano także, że objawy można podzielić na dwie odmienne grupy:
Objawy pozytywne (wytwórcze): urojenia, omamy, podejrzliwość, wrogość.
Objawy negatywne (ubytkowe): wycofanie się z kontaktów społecznych, anhedonia, sztywność emocjonalna, trudności w porozumiewaniu spowodowane ubóstwem mowy.
Warto zaznaczyć, że urojenia i omamy nie są typowymi objawami schizofrenii, choć często występują w jej przebiegu. Najczęściej są to omamy słuchowe oraz urojenia ksobne i prześladowcze. Zazwyczaj pojawiają się w fazie zaostrzenia, zatem mogą świadczyć o postępie choroby [34]. Mimo świadomości obrazu klinicznego schizofrenii jej etiologia, patogeneza, a także sposoby zapobiegania nie są dokładnie poznane. Wciąż trwają badania, które pomogłyby odnaleźć przyczynę choroby. Dotychczas określono czynniki, które mogą wpływać na ujawnienie się objawów. Są to głównie:
Czynniki organiczne – dotyczące zmian strukturalnych w mózgu;
Czynniki genetyczne – wiążą się z teorią genetycznego dziedziczenia; ryzyko zachorowania na schizofrenię wzrasta, im bliższe jest pokrewieństwo z chorującym;
Czynniki biochemiczne – dotyczą teorii dopaminowej, która zakłada nadaktywność układu dopaminergicznego;
Teoria neurorozwojowa – zakłada, że już w trakcie życia płodowego dochodzi do zmian w obrębie centralnego układu nerwowego.
Nie potwierdzono jednak, że wyżej wymienione czynniki są bezpośrednią przyczyną choroby [34]. W ostatnich latach są podejmowane badania mające na celu sprawdzenie istnienia potencjalnych zależności między składem mikrobioty jelitowej a występowaniem schizofrenii. Wyniki dotychczas przeprowadzonych badań sugerują, że zaburzenia psychiczne – w tym schizofrenia – mogą być związane z przewlekłym zapaleniem układu pokarmowego, stresem oksydacyjnym lub dysfunkcjami metabolicznymi [35]. Wykazano również, że u osób chorujących na schizofrenię występuje podwyższony poziom markerów serologicznych charakterystycznych dla translokacji mikrobioty jelitowej. Wskazuje to zatem na współwystępowanie zwiększonej przepuszczalności ściany jelita [36]. Shen i wsp. [37] poddali badaniom próbki kału od 64 pacjentów chorujących na schizofrenię i od 53 zdrowych osób. Wszyscy uczestnicy byli narodowości chińskiej. Próbki od osób zdrowych zawierały przede wszystkim bakterie typu
Zaburzenia odżywiania tworzą grupę zaburzeń psychicznych charakteryzujących się specyficznymi objawami psychopatologicznymi, które prowadzą do zaburzeń fizjologicznych oraz powikłań somatycznych. Jednym z najbardziej powszechnych zaburzeń odżywiania jest jadłowstręt psychiczny (AN – anorexia nervosa), potocznie nazywany anoreksją [34]. Jadłowstręt psychiczny ma przebieg przewlekły. Charakteryzuje się utratą masy ciała celowo wywołaną i/lub podtrzymywaną przez osobę chorą. Według ICD-10 typowe objawy to:
Masa ciała utrzymująca się na poziomie co najmniej 15% oczekiwanej albo wskaźnik masy ciała Queteleta (Body Mass Index, BMI) na poziomie 17,5 kg/m2 lub mniej;
Utrata masy ciała spowodowana przez celowe unikanie pokarmów, często za pomocą wymienionych czynności: prowokowanie wymiotów, stosowanie środków przeczyszczających i/lub moczopędnych, wyczerpujące ćwiczenia fizyczne, stosowanie leków tłumiących łaknienie;
Zaburzone postrzeganie własnego ciała, przyjmujące postać zespołu psychopatologicznego – obawa przed otyłością pojawia się w formie natrętnej myśli nadwartościowej;
Zaburzenia hormonalne prowadzące do zatrzymania miesiączki u kobiet oraz spadku popędu seksualnego u mężczyzn. Wyjątek: menstruacja u kobiet przyjmujących hormonalne leki substytucyjne (najczęściej antykoncepcja hormonalna).
Występowanie wszystkich wyżej wymienionych objawów jest podstawą rozpoznania [34]. Jadłowstręt psychiczny można podzielić na dwa typy: restrykcyjny i bulimicznooczyszczający. Pierwszy typ jest najbardziej powszechny i polega na surowych restrykcjach żywieniowych. W typie bulimiczno-oczyszczającym pacjenci również ograniczają ilość przyjmowanego pokarmu, jednak występują u nich często napady kompulsywnego objadania się. Każde spożycie jednorazowo dużej ilości żywności wywołuje poczucie winy u chorego, a to prowadzi do prowokowania wymiotów lub stosowania środków przeczyszczających [39]. W diagnozie jadłowstrętu psychicznego bardzo istotne jest różnicowanie symptomów, ponieważ zaburzenie to często współwystępuje z innymi chorobami. Często towarzyszy mu depresja, natręctwa czy zaburzenia osobowości. Spośród somatycznych objawów należy również wykluczyć przewlekłe choroby wyniszczające, guzy mózgu, zespół złego wchłaniania czy nieswoiste zapalenia jelit, tj. choroba Crohna, wrzodziejące zapalenie jelita grubego [34]. Etiologia jadłowstrętu psychicznego jest skomplikowana i wieloczynnikowa. Do czynników biologicznych można zaliczyć m.in. predyspozycje genetyczne, podwyższone stężenie greliny, obniżone stężenie leptyny, a także mniejszą aktywność obszaru mózgu zwanego wyspą (
Autyzm dziecięcy, według ICD-10, zaliczany jest do grupy całościowych zaburzeń rozwojowych i stanowi ich najcięższą postać. Charakteryzuje się nieprawidłowym lub zaburzonym rozwojem przed ukończeniem trzeciego roku życia, a także wadliwym funkcjonowaniem w trzech obszarach psychopatologii (interakcje społeczne, komunikacja, zachowanie) [27]. W klasyfikacji DSM-5 nie wyodrębnia się poszczególnych jednostek chorobowych. Wszystkie zaburzenia, w których występują objawy autystyczne (autyzm dziecięcy, zespół Aspergera, autyzm atypowy, dziecięce zaburzenia dezintegracyjne, całościowe zaburzenia rozwoju nieokreślone), zalicza się do „grupy zaburzeń ze spektrum autyzmu” (ASD – autism spectrum disorder) [34]. Najbardziej charakterystyczne objawy, występujące już w okresie niemowlęcym i wczesnodziecięcym to: obojętność lub awersja na kontakt fizyczny, zaburzenia kontaktu wzrokowego, brak reakcji na głos rodziców, brak zabaw związanych z naśladowaniem, trudności ze snem. Zazwyczaj u dzieci autystycznych występuje nieprawidłowy rozwój mowy, a część z nich nigdy nie zaczyna mówić. Zasadnicze symptomy w tym okresie dotyczą braku zdolności do dzielenia uwagi (np. dziecko nie podąża swoim wzrokiem za wzrokiem osoby dorosłej) oraz wskazywania protodeklaratywnego (dziecko nie wskazuje palcem przedmiotu lub sytuacji, które przykuły jego uwagę). W wieku przedszkolnym lub szkolnym można zaobserwować brak zdolności podtrzymania rozmowy, brak chęci uczestnictwa w zabawach grupowych, brak zrozumienia zasad współżycia, deficyty w myśleniu abstrakcyjnym czy też sprzeciwianie się zmianom i tendencja do zachowywania stałości [34]. Etiologia zaburzeń ze spektrum autyzmu pozostaje wciąż niejasna. Przypuszcza się, że przyczyny są uwarunkowane wieloczynnikowo i mają związek z nieprawidłowym rozwojem lub wczesnym uszkodzeniem struktur centralnego układu nerwowego [34]. Obecnie są prowadzone badania mające na celu przeanalizowanie powiązań między składem mikrobioty jelitowej a występowaniem ASD. Lee i wsp. [41] zaobserwowali, że istnieją różnice w składzie mikrobioty dzieci autystycznych i dzieci zdrowych. W badaniu tym poddano analizie próbki moczu, w których znajdowały się pęcherzyki zewnątrzbłonowe bakterii jelitowych. Próbki pobrano od 20 osób z zaburzeniami ze spektrum autyzmu (grupa badana) i od 28 zdrowych osób (grupa kontrolna). Wśród osób z grupy badanej zaobserwowano istotnie mniejszą liczebność bakterii typu
Badania przeprowadzone przez Lee i wsp. [41] oraz Coretti i wsp. [24] wskazują na istnienie różnic w składzie mikrobioty jelitowej osób zdrowych i osób z ASD. Jednak ze względu na to, że etiologia autyzmu nie została jak dotąd dobrze poznana i nie ustalono, czy za patogenezę tych zaburzeń odpowiadają konkretne substancje, trudno określić, czy dysbioza ma bezpośredni wpływ na rozwój zaburzeń ze spektrum autyzmu.
Choroby neurodegeneracyjne to grupa schorzeń, których istotą jest postępujący zanik komórek nerwowych. Tego typu zaburzenia objawiają się przede wszystkim u osób po 50. roku życia, a ich najczęstsza postać to choroba Alzheimera (AD – Alzheimer disease) oraz Parkinsona (PD – Parkinson disease). Ze względu na zjawisko starzenia się społeczeństw, wzrasta odsetek ludzi cierpiących na zespoły otępienne. W związku z tym, istotne znaczenie ma właściwa diagnostyka i terapia schorzeń wieku starczego [44].
Choroba Alzheimera stanowi ponad 50% przypadków otępienia; początek choroby objawia się głównie zaburzeniami pamięci, a z czasem także innych funkcji poznawczych. W wyniku postępu AD, osoba chora miewa trudności w nazywaniu przedmiotów, wykonywaniu prostych codziennych czynności, rozpoznawaniu znanych przedmiotów oraz twarzy. Przyczyną tych nieprawidłowości jest zanik neuronów, głównie układu limbicznego – struktur korowych i podkorowych mózgu odpowiedzialnych za pamięć oraz procesy emocjonalne. Charakteryzuje się występowaniem w mózgu m.in. blaszek amyloidowych (tzw. blaszek starczych) oraz zwyrodnień neurofibrylarnych (NFT – neurofibrillary tangles) [45]. W warunkach fizjologicznych prekursorowe białko amyloidu β (APP – amyloid precursor protein) jest składnikiem błony komórkowej neuronu, a także uczestniczy w transporcie aksonalnym. Może jednak dojść do zaburzeń w przemianach APP, co prowadzi do powstania nierozpuszczalnych form β-amyloidu, które odkładają się wewnątrz- oraz zewnątrzkomórkowo w postaci blaszek amyloidowych. Nierozpuszczalne formy β-amyloidu powodują hiperfosforylację białka tau, charakterystycznego dla komórek układu nerwowego. W wyniku tego procesu hiperfosforylowane białko tau odkłada się w postaci zwyrodnień neurofibrylarnych, które prowadzą do obumierania neuronów. Na podstawie liczby oraz rozmieszczenia blaszek starczych i neuronów z cechami zwyrodnienia neurofibrylarnego stawia się rozpoznanie choroby Alzheimera [44]. W ostatnim czasie obiektem badań w przebiegu AD stała się biota bakteryjna jelit. Vogt i wsp. [46] przeprowadzili badanie mające na celu przeanalizowanie składu mikrobioty jelitowej osób ze zdiagnozowaną chorobą Alzheimera. Od 25 pacjentów chorujących na AD (próba badana) i od 25 osób zdrowych (grupa kontrolna) zebrano próbki kału, które przebadano. Wyniki wykazały, że w próbkach grupy badanej liczba bakterii typu
Choroba Parkinsona to oprócz choroby Alzheimera najczęstsza choroba neurodegeneracyjna; dotyczy głównie osób po 50. roku życia [44]. Jednym z jej pierwszych symptomów jest drżenie spoczynkowe rąk. Z czasem pojawia się wzmożenie napięcia mięśniowego w postaci sztywności mięśniowej, chód drobnymi krokami, zmieniona mowa oraz zmiana charakteru pisma. Typowym objawem PD jest postawa zgięciowa (zgięcie w stawie krzyżowo-biodrowym). Ponadto chorzy odczuwają bóle mięśni, trudności w rozpoczęciu ruchu, a także kłopoty z utrzymaniem przez dłuższy czas jednej pozycji. Dla tego schorzenia charakterystyczne są także objawy wegetatywne, takie jak zaparcia czy trudności w oddawaniu moczu [45]. Patogeneza choroby Parkinsona jest związana ze zmianami neurozwyrodnieniowymi istoty czarnej śródmózgowia, odpowiedzialnej za wytwarzanie neurotransmitera – dopaminy. Następstwem zaniku neuronów istoty czarnej jest zmniejszenie ilości dopaminy w prążkowiu. Zaburza to równowagę między układem dopaminergicznym i układem cholinergicznym. Aktualny stan wiedzy na temat patogenezy PD uwzględnia zarówno czynniki genetyczne, jak i środowiskowe. Genetycznie uwarunkowana choroba Parkinsona jest związana z mutacją w genie białka zwanym α-synukleiną. Mutacja powoduje nieprawidłową budowę tego białka, które odkłada się w postaci wtrętów (ciała Lewy’ego) w komórkach nerwowych. Skutkiem tego zjawiska jest śmierć neuronów w procesie apoptozy. Do czynników środowiskowych zalicza się m.in. stres oksydacyjny, który jest związany z działaniem wolnych rodników [44]. Przypuszcza się także, że w przebiegu choroby istotną rolę odgrywa skład mikrobioty jelitowej pacjentów. Unger i wsp. [49] porównali próbki kału osób zdrowych (grupa kontrolna) i osób chorujących na PD (grupa badana). W badaniu wykazano, że w składzie mikrobioty jelitowej pacjentów z PD występuje zmniejszona liczba drobnoustrojów typu
Obecny stan wiedzy wskazuje na istnienie korelacji między składem mikrobioty jelitowej a występowaniem zaburzeń psychicznych i chorób neurodegeneracyjnych. W zależności od liczby drobnoustrojów z poszczególnych kategorii taksonomicznych, a także proporcji między nimi, do mózgu są wysyłane określone sygnały na drodze endokrynnej, immunologicznej i neuronalnej. Komunikacja odbywa się za pośrednictwem osi jelitowo-mózgowej. Wyniki analizowanego piśmiennictwa wykazują, że skład bioty bakteryjnej w wybranych zaburzeniach psychicznych i chorobach neurodegeneracyjnych jest odmienny od składu mikrobioty kolonizującej jelita osób bez powyższych schorzeń. Najpopularniejszą koncepcją tłumaczącą zależności między składem mikrobioty jelitowej a występowaniem chorób związanych z centralnym układem nerwowym, jest teoria nieszczelnego jelita. LGS jest przeważnie wywołany dysbiozą jelitową, czyli stanem zaburzenia ilościowego i jakościowego bioty bakteryjnej jelit. Skutkiem zmniejszenia integralności bariery jelitowej jest przemieszczenie się patogenów oraz wytwarzanych przez nich substancji szkodliwych do krążenia ogólnego. Następstwem tego zjawiska jest powstanie stanu zapalnego w organizmie ludzkim. W przypadku osób chorujących na depresję, szczególną uwagę zwrócono na zwiększoną liczbę bakterii z gatunku