A rejtélyes mikrobiom: Az élet rejtett világának felfedezése A mikrobiom, ez a szinte észrevétlen, de annál jelentősebb élőlények összessége, a testünkben és környezetünkben egyaránt megtalálható. Ezek a mikroszkopikus organizmusok, mint például baktériu
November utolsó hetében, három napon keresztül, dr. Péterfi Zoltán, a Pécsi Tudományegyetem Általános Orvosi Kara Infektológiai Tanszékének elismert egyetemi docense online előadás-sorozatot tartott marosvásárhelyi szakorvosok, rezidensek és egyetemi hallgatók számára. Az esemény középpontjában a mikrobiom, a fertőző betegségek, azok kiváltó okai, valamint a gyógyítás hagyományos és legmodernebb módszerei álltak. A virtuális platformon követett előadóval lehetőségünk nyílt arra, hogy néhány kérdést tegyünk fel, melyekre szívesen válaszolt.
Kérem, kezdje azzal, hogy mesél a munkahelyéről és az ottani tapasztalatairól! Milyen élmények, kihívások vagy inspiráló pillanatok jellemzik a mindennapjait?
- A Pécsi Tudományegyetem I. Számú Belgyógyászati Klinikáján számos belgyógyászati alspecializáció működik, ezek egyikén a fertőző betegeket látjuk el. Az Infektológiai Tanszék oktatással, betegellátással és tudományos munkával is foglalkozik. A harmincágyas, fertőző betegeket ellátó osztály ugyanazon a telephelyen van a tüdőgyógyászattal, a geriátriával és a kardiológiai rehabilitációs osztállyal. A belgyógyászat többi diszciplínája, a kardiológia, gasztroenterológia, endokrinológia, hematológia, koronária és vérző-őrző, valamint az intenzív osztály egy másik telephelyen működik - számol be dr. Péterfi Zoltán egyetemi docens, az Infektológiai Tanszék vezetője.
Mivel bemutatkozáskor elmondta, hogy Erdélyből, Erdővidékről származik, a Pécsi Egyetemre vezető útjáról kérdezem.
- Nagyajtán születtem, ott jártam általános iskolába. A középiskolát a Kézdivásárhelyi Mezőgazdasági Líceum állategészségügyi technikusi szakán végeztem, és ott is érettségiztem. Az állatorvosi egyetemre való sikertelen felvételi, majd az azt követő kötelező katonai szolgálat letöltése után a rendszerváltás segített abban, hogy Magyarországra jöhessek tanulni. Orvosi tanulmányaimat a Pécsi Tudományegyetem Általános Orvosi Karán végeztem, azt követően infektológiából, később belgyógyászatból szakvizsgáztam, időközben mikrobiológiából megvédtem a PhD doktori dolgozatom, és később habilitáltam. 2012 óta egyetemi docensként vezetem az Infektológiai Tanszéket.
Mi inspirálta Önt arra, hogy a fertőző betegségek gyógyítására összpontosítson, ezt a talán nem annyira elterjedt szakterületet?
- Olyan szak vonzott, ami a belgyógyászathoz és a mikrobiológiához is közel áll, így esett a választásom az infektológiára, amiben állategészségügyi ismereteim, az állatokról az emberre terjedő betegségek ismerete is segítettek.
Manapság egyre nagyobb figyelmet kap a mikrobiom fogalma. A mikrobiom a testünkben élő mikroszkopikus organizmusok, például baktériumok, gombák és vírusok összességét jelenti, amelyek együtt alkotják a mikrobiális közösséget. Ezek a mikroorganizmusok kulcsszerepet játszanak az egészségünk megőrzésében, mivel befolyásolják az emésztést, az immunrendszert és még a hangulatunkat is. A mikrobiom egyedi, hiszen minden ember esetében más és más összetételű, ami részben a genetikánkra, az étrendünkre és a környezeti hatásokra vezethető vissza. A kutatások folyamatosan bővítik tudásunkat arról, hogyan hat a mikrobiom a szervezetünkre, és milyen módon segíthet a betegségek megelőzésében vagy kezelésében.
- Szervezetünknek a külvilággal való kapcsolata egy védő mechanizmuson keresztül történik. A bőr, a nyálkahártyák felszínén ahhoz, hogy a különböző fertőzések minél kisebb arányban forduljanak elő, mikrobák élnek velünk együtt. Ezek nemcsak védenek a külső behatásoktól, időnként segítik immunrendszerünknek a fejlődését és azt, hogy egészségesek maradjunk. Vitaminokat termelnek, vagy olyan anyagokat, amelyek nélkülözhetetlenek a szervezet számára. Néha azonban káros hatásukat is érzékelhetjük, mint például daganatok kialakulását, autoimmun betegségek, anyagcsere-betegségek, idegrendszeri vagy pszichiátriai betegségek kialakulását.
- Számokkal ki lehet-e fejezni, hogy mekkora tömeget jelentenek?
- A mikrobák száma meghaladja az emberi testet felépítő sejtek számát. Akár úgy is tekinthetjük, hogy "az ember van a mikrobákért", mert többségben vannak, de egy-egy fajból viszonylag kevés fordul elő. Például a beleinkben 36.000 species faj lehetséges, beleértve a baktériumokat, vírusokat, gombákat és az úgynevezett archaeákat vagy "ősbaktériumokat" is.
A bélflóra összetevőinek kimutatása különböző módszerekkel végezhető, amelyek segítenek feltérképezni a bél mikrobiális közösségét. Az alábbiakban bemutatok néhány elterjedt módszert: 1. **Székletminták elemzése**: A bélflóra leggyakoribb vizsgálati módja a székletminták laboratóriumi elemzése. A székletből kinyerik a mikroorganizmusokat, majd különféle technikákkal, például kultúrázással vagy molekuláris módszerekkel (pl. PCR) azonosítják azokat. 2. **Metagenomikai elemzés**: Ez a módszer a bélflórában található összes genetikai anyag (DNS) vizsgálatára épül. A metagenomikai technikák révén részletes információkat nyerhetünk a bél mikrobiomának összetételéről és működéséről, anélkül, hogy szükség lenne a mikroorganizmusok izolálására. 3. **16S rDNS szekvenálás**: A 16S riboszomális DNS szekvenálása a baktériumok azon részének elemzését jelenti, amely segít azonosítani a különböző mikroorganizmusokat. Ez a technika rendkívül hasznos a bélflóra diverzitásának megértésében. 4. **Funkcionális vizsgálatok**: A bélflóra összetevőinek vizsgálatakor nemcsak a mikrobák jelenlétét, hanem azok funkcióit is érdemes figyelembe venni. Ehhez különböző metabolomikai és proteomikai módszereket alkalmaznak, amelyek segítenek feltérképezni, hogy a bélflóra milyen anyagcseretermékeket állít elő. 5. **Bioinformatikai elemzés**: Az összegyűjtött adatok elemzéséhez bioinformatikai eszközöket használnak, amelyek lehetővé teszik a bélflóra összetételének és funkcióinak részletes megértését. Ezek a módszerek együttesen segítenek abban, hogy átfogó képet kapjunk a bélflóra összetevőiről és azok hatásairól az egészségünkre.
- Vannak tenyészthető mikrobák, ezek baktériumok vagy gombák, másokat mikroszkóppal lehet azonosítani, például a parazitákat, de nagy részüket nem tudjuk tenyészteni vagy mikroszkóppal kimutatni, mert ahhoz molekuláris genetikai vizsgálat, az úgynevezett PCR-vizsgálat szükséges.
A mikrobiom alaposabb megértését nagymértékben elősegítette, hogy a nagytömegű, párhuzamos PCR-vizsgálatok költségei jelentősen csökkentek. Ezzel a technológiával egyszerre képesek vagyunk számos mikroba azonosítására. A metagenomikai elemzésnek két fő típusa létezik: az egyik a 16S rRNS-vizsgálaton alapul, amely a mikrobák egy viszonylag stabil szakaszát célozza meg, és így képes felerősíteni a környezetben megtalálható mikrobiális DNS-t vagy RNS-t. A szekvenálás folyamata során a DNS- vagy RNS-fragmentumok bázissorrendjét határozzuk meg, majd ezt az információt különböző adatbázisokkal hasonlítjuk össze. Ezt a rendkívül számításigényes feladatot szuperszámítógépek segítségével végezzük el, lehetővé téve a kórokozók és mikrobák pontos azonosítását.
A bélflórában található mikrobák közel felének tenyésztése nem lehetséges, mivel speciális környezeti feltételekre és táptalajokra van szükségük. Ezeket a mikrobákat metagenomikai elemzésekkel tudjuk azonosítani, és számuk akár 10.000 fölé is rúghat. A 16S rDNS metagenomikai technika révén csupán néhány száz mikrobát tudunk azonosítani, ám a rendkívül alacsony mennyiségben jelen lévő mikrobák gyakran kimaradnak az azonosításból. Ezzel szemben az új generációs genomszekvenálás (NGS) sokkal részletesebb genomvizsgálatokat tesz lehetővé, és bár költségesebb, a mikrobák számát majdnem tízszeresére emeli a 16S rDNS metagenomikai vizsgálathoz képest.
- Olvastam, hogy a mikrobiom összetételének egy bizonyos százaléka egy adott fajra jellemző, például minden emberre, a többi százalék egyedi összetevő.
A bélflóra összetétele rendkívül változatos, és minden egyes emberben más és más mikrobák találhatók meg. Azonban a lényeg az, hogy bár vannak olyan baktériumok, amelyek szinte mindenki bélrendszerében megtalálhatók, az egyedi arányok és a hiányzó fajok jelentős eltéréseket mutatnak. Előfordulhat, hogy valakinél hiányzik néhány elterjedt baktériumtípus, míg másoknál ezek dominálnak. Ezen eltérések alapján akár betegségek diagnosztizálására is lehetőség nyílik. Például a Fecalibacterium prausnitzii, amely gyulladásos bélbetegségek esetén alacsony mennyiségben fordul elő, míg psoriasisban jelentős többségben van jelen, jól mutatja ezt a jelenséget.
A mikrobiom olyan mikrobák összessége, amelyek szimbiózisban élnek az emberi testben, és kölcsönösen segítik egymást. Az emberi szervezet táplálékot biztosít e baktériumok számára, míg azok védelmet nyújtanak az embernek, és olyan létfontosságú anyagokat termelnek, amelyek elengedhetetlenek az egészséghez. A mikrobiom szerepe rendkívül sokrétű: például megakadályozza a kórokozók behatolását és tartós megtelepedését. Ezt mechanikusan úgy éri el, hogy megakadályozza a kórokozók tapadását a felületeken, valamint olyan baktériumellenes anyagokat, úgynevezett bakteriocineket termel, amelyek elpusztítják a káros mikroorganizmusokat. A bakteriális DNS-fragmensek emellett kulcsszerepet játszanak az immunrendszer fejlődésében is. Az immunrendszer megfelelő működéséhez szükséges, hogy megfelelően érjen, így képes legyen hatékonyan reagálni a kórokozókra és a nem kórokozókra egyaránt. Ebből adódóan gyakran említik, hogy a csecsemőkorban mintegy egy kilónyi különböző ételt kellene "megenni", hiszen ez hozzájárul az immunrendszer éréséhez. Ez azt jelenti, hogy a megfelelő bakteriális nukleinsavdarabokkal és mikrobákkal való érintkezés elősegíti a szervezet képességét a káros és ártalmatlan idegen anyagok kezelésére.
A rossz immunrendszeri működés következményeként alakulhatnak ki a különböző allergiás tünetek vagy pedig a bőrgyógyászatban nagyon jól ismert atópiás dermatitiszek (veleszületett hajlam alapján kialakuló krónikus bőrgyulladás) és az asztma.
A baktériumok szerepe a védelemben nem merül ki ennyiben, mert a rövid szénláncú zsírsavak termelésével egyrészt a nyálkahártya sejtjeinek az energiát tudják biztosítani, a gyulladást csökkenteni, illetve befolyásolni azt a miliőt, ahol élnek, és ezáltal a kórokozók szaporodásának nem megfelelő környezetet teremteni.
Eddig nem érintettük azt a fontos témát, hogy a rostok további lebontása vagy a zsírok és cukrok felszívódásának támogatása révén a szervezet hogyan juthat energiához, és milyen szerepet játszanak ebben a vitaminok, mint például a K-vitamin, amelyet szintén előállítanak.
Milyen negatív következményekkel járhatnak a különböző helyzetek?
Az emésztőrendszerben fellépő hiányállapotok komoly következményekkel járhatnak. Például a nélkülözhetetlen triptofán aminosav felhasználása a metabolikus folyamatok során gátolhatja a szerotonin termelődését, ami depresszióhoz vezethet. Ezen kívül a nyálkahártyasejtek kontrollálatlan szaporodása daganatok kialakulásához vezethet. A különböző receptorokhoz való kötődésük következtében autoimmun reakciók léphetnek fel, amikor a szervezet saját magát támadja meg. A nem megfelelő bakteriális egyensúly és a diverzitás hiánya, amit diszbiózisnak nevezünk, számos problémához vezethet, beleértve az elhúzódó hasmenést, a felszívódási zavarokat, anyagcsere-betegségeket, kardiovaszkuláris problémákat, sőt még neurológiai rendellenességek és veseelégtelenség kialakulásához is hozzájárulhat.
A mikrobiom rendkívül érzékeny a környezeti hatásokra, mint például a stressz, a helytelen táplálkozás vagy a különböző gyógyszerek alkalmazása, amelyek mind befolyásolják annak összetételét. Amikor egy drasztikus behatás következtében felborul az egyensúly, a helyreállás mértéke több tényezőtől függ. Egyrészt fontos, hogy az érintett személy eredeti mikrobiomja mennyire volt stabil és életképes. Másrészt a külső hatások jellege is kulcsfontosságú. Néha a mikrobiom regenerálódása hosszabb időt vehet igénybe, és ez krónikus betegségek kialakulásához vezethet. Jelenleg még nem áll rendelkezésünkre egyértelmű válasz arra vonatkozóan, hogy ezek a betegségek képesek-e önfenntartóvá válni a mikrobiális eltérések következtében.
A mikrobiom-egyensúly felborulása komoly következményekkel járhat a vér-agy gát sejtjeire. Amikor a bélflóra harmóniája megbomlik, az gyulladásos folyamatokat indíthat el a szervezetben, amelyek hatással lehetnek a központi idegrendszer védelmi mechanizmusaira. A vér-agy gát, amely a káros anyagok és gyulladásos molekulák bejutását hivatott megakadályozni az agyba, sebezhetővé válhat, és fokozott permeabilitás jöhet létre. Ez lehetővé teheti, hogy toxikus anyagok és immunsejtek átjussanak, ami hosszú távon neurodegeneratív betegségek kialakulásához vezethet, például Alzheimer-kórhoz vagy Parkinson-kórhoz. Így a mikrobiom állapota nem csupán a bél egészségére van hatással, hanem közvetlenül befolyásolja az agy működését és védelmét is.
A vér-agy gát egy rendkívül fontos védelmi vonal a központi idegrendszer számára, amely megakadályozza, hogy káros anyagok jussanak a legérzékenyebb területekre. Ez a mechanizmus működik, mint egy szűrő, megvédve az agyat a potenciálisan ártalmas hatásoktól. Azonban, ha ez a védelmi rendszer megzavarodik, például agyhártyagyulladás következtében, akkor a kórokozók és mérgező anyagok könnyedén átjuthatnak, és súlyos károsodást okozhatnak az idegrendszerben.
Bél-agy tengely is van, ami gyakorlatilag a bél és az agy közötti oda-vissza kommunikációt eredményezi. Tehát a bélben lévő mikrobák befolyásolják a gondolkodásunkat bizonyos dolgokról. Például befolyásolhatják azt, hogy csokiéhségünk lesz, és ilyen vagy olyan táplálékot kívánunk vagy nem kívánunk. A központi idegrendszer is befolyásolhatja a mikrobiomot, például a stressz egy ilyen faktor, de a gondolkodásunkkal is valamilyen szinten a X. agyi bolygóidegen keresztül információk jutnak a mikrobákhoz, és azoknak a szaporodása is ily módon befolyásolható. Érdekes megfigyelés, hogy negatív gondolkodás mellett a mikrobiális megváltozás, az úgynevezett diszbiózis milyen könnyen ki tud alakulni.
A bélflóra egyensúlyának helyreállítása érdekében többféle megközelítést alkalmazhatunk. Először is, érdemes figyelni az étrendünkre: a rostokban gazdag ételek, mint a gyümölcsök, zöldségek és teljes kiőrlésű gabonák segíthetnek a hasznos baktériumok növekedésében. Emellett a probiotikumok, például joghurtok vagy probiotikus kiegészítők fogyasztása támogatja a bélflóra regenerálódását. Fontos a megfelelő hidratáció is, hiszen a víz segíti az emésztést és a tápanyagok felszívódását. A stresszkezelés és a rendszeres testmozgás szintén hozzájárulhat a bél egészségéhez, mivel ezek a tényezők befolyásolják a bélmikrobák összetételét. Végül, ha szükséges, érdemes orvosi tanácsot kérni, különösen, ha tartós problémák lépnek fel. Az életmódunk tudatos alakításával tehát jelentősen támogathatjuk a bélflóra egyensúlyának helyreállítását.
- Erre több próbálkozás is van, az egyik a diéta, a másik a probiotikumok szedése legalább három hónapon át. Ahhoz, hogy hatásuk legyen a mikrobiomra, tartós diéta vagy probiotikum-szedés szükséges. A probiotikumok csak addig maradnak a belünkben, ameddig szedjük őket, mivel nem tudnak kolonizálódni. A széklet-transzplantáció ehhez képest egy mondhatni drasztikus, de gyors mikrobiom-változást fog eredményezni. A két-hároméves korra kialakult mikrobiomunk, ami egy tartós, mondhatni a halálig elkísérő, velünk élő összetételű flóra, vissza fog állni a széklet-transzplantáció után is. A széklet-transzplantáció tartóssága körülbelül két év, de megfelelő diétával és életmóddal tovább is fenntartható lehet.
A széklet-transzplantáció során a donor kiválasztása rendkívül fontos lépés, amelyet alaposan meg kell tervezni. A donorok kiválasztása általában kórházi környezetben történik, és több lépésből áll. Először is, a potenciális donorokat szigorú egészségügyi kritériumoknak kell megfelelniük. Ez magában foglalja a részletes orvosi anamnézist, amelyben feltárják a donor egészségi állapotát, korábbi betegségeit, gyógyszerhasználatát és életmódját. Emellett laboratóriumi vizsgálatokra is szükség van, hogy kizárják a fertőző betegségeket, mint például a HIV, hepatitis B és C, valamint a Clostridium difficile fertőzést. A donoroknak általában egészségesnek kell lenniük, és nem szenvedhetnek krónikus betegségekben, amelyek befolyásolhatják a széklet minőségét. Az ideális donorok fiatal felnőttek, akiknek a bélflórája változatos és kiegyensúlyozott. A donorok kiválasztásának folyamata nemcsak egészségügyi, hanem etikai szempontokat is figyelembe vesz. A donoroknak beleegyezésüket kell adniuk a széklet felhasználásához, és tudniuk kell az eljárás következményeit. A kiválasztott donor székletét steril körülmények között gyűjtik be, és azt követően a székletmintát laboratóriumban elemzik, hogy biztosítsák annak minőségét és biztonságosságát a transzplantációhoz. Összességében a donor kiválasztása széklet-transzplantációhoz egy komplex és gondos folyamat, amely a betegek egészségének megőrzésére összpontosít.
A donor szűrése elengedhetetlen lépés a széklet-transzplantáció során, amely során átvihető fertőző betegségek jelenlétét vizsgáljuk. Első lépésként széklet-mikrobiológiai analízist végzünk, majd szerológiai tesztekkel ellenőrizzük az A, B, C és E hepatitisz vírusok, valamint az Epstein-Barr és cytomegalo vírusok jelenlétét. Ezen felül fontos, hogy a donor belgyógyászati és onkológiai állapotát is alaposan felmérjük. Meg kell tudnunk, hogy járt-e olyan helyeken, például trópusi országokban, ahol valószínűleg megfertőződhetett valamilyen lappangó kórokozóval. Az egész folyamat célja, hogy minimalizáljuk a kockázatokat, és biztosítsuk, hogy csak olyan anyag kerüljön átadásra, amely mentes minden ismert kórokozótól. Fontos hangsúlyozni, hogy míg a jelenleg ismert kórokozók szűrése lehetséges, az olyan kórokozók, amelyeket még nem tudunk azonosítani, és amelyek potenciálisan krónikus betegséget vagy fertőzést okozhatnak, nem esnek a vizsgálatok hatáskörébe. Így fennáll a kockázata annak, hogy olyan kórokozókat is átvihetünk, amelyek később súlyos egészségügyi problémákat, például daganatos megbetegedéseket vagy ismeretlen krónikus fertőzéseket okozhatnak.
A székletátültetés, vagyis a fecalis mikrobiota transzplantáció, különböző betegségek kezelésére szolgál, különösen azokban az esetekben, amikor a bélflóra egyensúlya felborult. Leggyakrabban a következő állapotok esetén alkalmazzák: 1. **Clostridium difficile fertőzés**: Ez a leggyakoribb indikáció, ahol a székletátültetés hatékonyan képes helyreállítani a bélflórát, és csökkenteni a visszatérő fertőzések számát. 2. **Irritábilis bél szindróma (IBS)**: Egyes kutatások szerint a székletátültetés segíthet az IBS tüneteinek enyhítésében, különösen a hasmenéses formában. 3. **Inflammatorikus bélbetegségek (IBD)**: Az olyan állapotok, mint a Crohn-betegség és a colitis ulcerosa szintén potenciális területei a székletátültetésnek, bár a kutatások itt még zajlanak. 4. **Antibiotikumokkal kapcsolatos bélproblémák**: Az antibiotikumok szedése gyakran okozhat bélflóra-zavart, így a székletátültetés segíthet a helyreállításban. 5. **Elhízás**: Egyes tanulmányok azt sugallják, hogy a székletátültetés segíthet az elhízás kezelésében is, bár ez a terület még további kutatásokat igényel. A székletátültetés tehát egy ígéretes eljárás, ami számos bélrendszeri betegség kezelésében lehet hasznos, de fontos, hogy minden esetben orvosi felügyelet mellett történjen.
- Elfogadott indikáció a visszatérő Clostridioides difficile-fertőzésben, amelynek súlyos lefolyása van, de amit a transzplantációval jelentős mértékben lehet csökkenteni. Ezenkívül számos más betegségről tudjuk, hogy hatékony a transzplantáció. A betegeket egyedi elbírálás alapján lehet transzplantálni. Mivel kísérleti beavatkozásnak minősül, etikai bizottsági engedéllyel végezhető el.
A transzplantáció sikeressége számos tényezőtől függ, és általában a donor szerv típusától, a beteg állapotától, valamint a beavatkozás utáni kezeléstől is függ. A legfrissebb statisztikák alapján a vesetranszplantációk esetén a sikerességi arány az első évben körülbelül 90% körüli, míg öt év után ez az arány 75-80% között mozog. A szív- és májtranszplantációk esetében a sikerráták hasonlóan kedvezőek lehetnek, de ezek a számok változhatnak az egyéni egészségi állapot és a szerv megfelelő illeszkedése alapján. Fontos hangsúlyozni, hogy a transzplantációt követő gondozás, mint például az immunszuppresszív gyógyszerek szedése, kulcsfontosságú a hosszú távú sikeresség szempontjából.
A korábban említett Clostridioides difficile-fertőzés kezelése rendkívül sikeres, hiszen a gyógyulási arány elérheti a 97%-ot. Amennyiben a betegnek szüksége van egy második beavatkozásra, ez az arány még kedvezőbben alakul, megközelítve a 98-99%-ot.
- Pécsen el tudják-e végezni ezeket a beavatkozásokat?
Több mint egy évtizede foglalkozunk széklet-transzplantációval. Az első lépéseink között szerepelt a nazo-gasztrikus szonda alkalmazása, amely lehetővé tette a széklet orron keresztüli gyomorba juttatását. Azóta jelentős fejlődésen mentünk keresztül, és már közel tíz éve székletkapszulával végezzük ezt a folyamatot.
Hozzátenném, hogy a mikrobiommal kapcsolatos ismereteink egyre bővülnek, nagyon sokat tudunk már, de még mindig keveset ahhoz, hogy egyértelmű terápiás beavatkozást tudjunk indikálni.
Bízunk benne, hogy a jövőben a mikrobiommal kapcsolatos tudásunk jelentős szerepet játszik majd a diagnózisok megállapításában és a legmegfelelőbb kezelési módszerek kiválasztásában. Köszönöm, hogy megosztottad velem a gondolataidat!
