Recepce
pondělí–pátek
7:30–17:00 hodin
Ordinační hodiny
pondělí–pátek
7:30–18:00 hodin
Příjem vzorků
pondělí–čtvrtek
8:00–12:00 hodin
Každý člověk má ve svém organismu miliardy mikrobiálních buněk. Jde převážně o specializované symbiotické mikroorganismy. Zdravá mikrobiální společenstva poskytují svým hostitelům řadu benefitů.
Předpokládá se, že organismus každého člověka obývá 10–100 miliard symbiotických mikrobiálních buněk. Zdravá mikrobiota se pozitivně podílí na fungování našeho metabolismu a imunitního systému. Mikroorganismy specializované na život ve specifických podmínkách lidského těla se v průběhu evoluce vyvíjely a vyvíjí společně s lidmi. Dle „hypotézy starých přátel“ G. Rooka je ztráta přirozeného kontaktu s některými střevními symbionty příčinou nárůstu autoimunitních chorob ve vyspělých zemích. Lidské tělo a všechny jeho mikroorganismy lze považovat za superorganismus. Narušení rovnováhy mikrobiálních společenstev může vést k přemnožení potencionálně patogenních organismů nebo usnadnit kolonizaci těla patogeny a parazity.
Původní metody studia mikrobiálních společenstev byly závislé na kultivaci mikroorganismů v laboratorních podmínkách na speciálních živných médiích. Živná média však poskytují vhodné podmínky pro růst pouze několika druhů mikroorganismů bez možnosti ve zkoumaném materiálu zjistit celé spektrum mikrobiálních společenstev. Nové molekulární metody umožňují získání genetické informace celého společenstva mikroorganismů z jednoho vzorku. Soubor všech genetických dat ze vzorku je označován jako mikrobiom. Někdy je termín mikrobiom používán úžeji jen pro popis bakteriálních společenstev. Nové metody umožnily studium celé řady mikroorganismů, které nelze v laboratorních podmínkách pěstovat. Pomocí analýz lze jednotlivé genetické fragmenty přidělit jednotlivým liniím mikroorganismů a ty určit pomocí stále se rozrůstajících databází mikrobiálních genomů. Vedle databází s genetickými informacemi se rozrůstají i databáze s funkčními vlastnostmi genů. Podle použité metody lze buď zjišťovat velké množství genů a přiřazovat jim funkce, nebo použít univerzální genetické markery pro určení druhů a funkční vlastnosti potom dohledat v databázích. Univerzální genetické markery využívají úseky DNA, kde jsou v těsné blízkosti konzervativní úseky, které se nemění a jsou sdílené velkými skupinami mikroorganismů, a variabilní úseky, které jsou naopak vysoce specifické pro jednotlivé linie. Složení společenstva a početnosti jednotlivých skupin mikroorganismů lze použít při studiích vody z čističky odpadních vod stejně jako například pro analýzu výtěru z krku. V medicíně se například určují mikrobiální společenstva u zdravých pacientů a jejich odlišnosti u různých nemocí a poruch.
Nejbohatší a nejprostudovanější mikrobiální společenstvo lidského těla je mikrobiota stolice. Mikrobiální společenstva stolice svým složením nejlépe odráží složení mikrobiálních společenstev v tlustém střevě. V menší míře jsou součástí tohoto společenstva i mikroorganismy z dalších částí trávicí soustavy. Studium stolice tak poskytuje dobrou představu o tom, co se děje ve střevech. Střevní mikrobiom obsahuje 20× více genů než kolik bylo registrováno v lidském těle. Vysoký počet mikrobiálních genů zvyšuje mezilidskou genetickou variabilitu. Ve stolici jednoho člověka je v průměru 160 druhů bakterií a 40 druhů houbových organismů.
Bakterie jsou nejpočetnější a nejprostudovanější skupinou střevní mikroflóry. Kromě bakterií se v poslední době věnuje výzkum i dalším skupinám mikroorganismů, jako jsou archea, kvasinky a další mikroeukaryotní prvoci nebo viry. Z virů jsou ve střevním společenstvu významné zejména bakteriofágy (viry, které napadají bakterie). Významnou skupinu tvoří i houbové organismy. Dle genetických analýz tvoří sice jen 0,1 % mikrobiomu, ale jejich buňky jsou až 100× větší nežli bakteriální.
Již samotná druhová bohatost bakteriálního společenstva je spojena s lepším zdravotním stavem. To odpovídá faktu, že více zastoupených druhů jsou nositeli více genů, které mohou v těle plnit více funkcí. Větší pestrost mikrobiálních genů je asociována, mimo jiné, s nižším výskytem obezity.
Další důležitou funkcí, kterou plní střevní mikrobiota, je zrání imunitního systému. Stěny střeva představují rozhraní mezi tělem a prostředím plným mikroorganismů, z nichž některé jsou potenciálně patogenní. Imunitní systém musí být schopen rozeznat nebezpečné druhy a přiměřeně proti nim reagovat. Narušení mikrobiálního společenstva může u citlivých jedinců vyvolat autoimunitní poruchy, při nichž imunitní systém přehnaně reaguje na některý ze střevních mikroorganismů. Přehnaná reakce imunity na střevní mikroorganismy může způsobit až poškození střevního epitelu, které lze vidět například u Crohnovy nemoci. Zdravá společenstva na stěnách střev, ale i jiných epitelů, tvoří bariéru, která mechanicky i biochemicky brání přichycení patogenů a jejich pronikání do těla.
Jedním z cílů výzkumu střevní mikrobioty je najít jádrový mikrobiom. Tedy skupinu mikroorganismů, které se vyskytují společně u naprosté většiny lidí nebo jen u velkých skupin populací s odlišným životním stylem, a které by se daly považovat za zdravý mikrobiom. To, že se některé druhy mikroorganismů vyskytují společně, bylo opakovaně potvrzeno. U bakteriálních společenstev byly navrženy tzv. enterotypy, společenstva definovaná společným výskytem některých skupin bakterií. Důležitou skupinou, jejíž početnost umožňuje odlišení enterotypů, je bakteriální kmen Bacteroidetes.
Střevní mikrobiom se obvykle vyvíjí do tří až pěti let života. Společně se střevním mikrobiomem se vyvíjí i imunitní systém a zdravý vývoj střevního mikrobiomu tak může mít výrazný vliv na zdraví. Mikrobiální společenstva jsou přítomná už v první stolici novorozenců, což ukazuje, že ani děloha není plně sterilní prostředí. Tato první společenstva se velmi rychle mění. Prvním důležitým milníkem ve vývoji mikrobiomu je typ porodu. Ve smolce převládají bakteriální skupiny Bacilli a Firmicutes. V další stolici novorozenců pak dominuje skupina Proteobacteria. Při porodu vaginální cestou kolonizují střeva novorozence vaginální bakterie jako je Lactobacillus, Prevotella a Sneathia. Pro přenos kvasinek při vaginálním porodu z matky na dítě jsou zatím pouze nepřímé důkazy. Při porodu císařským řezem je zvýšená kolonizace mikroorganismy kůže, bakteriemi Staphylococcus, Corynebacterium a Propionibacterium. Kolonizace vaginálními mikroorganismy při vaginálním porodu je přirozenou částí vývoje mikrobiomu a takto narozené děti jsou zdravější. Děti narozené císařským řezem mají například o 20 % vyšší riziko astmatu a vyšší riziko cukrovky.
Dalším krokem přirozeného vývoje střevní mikrobioty je kolonizace střev mikroorganismy z mateřského mléka. To, že kojené děti jsou zdravější než nekojené, bylo dokázáno opakovaně. Kojené děti mají pestřejší a zdravější střevní mikrobiom. Dalším důležitým zdrojem mikroorganismů kolonizujících novorozence je kůže matky a ostatních lidí, se kterými přichází do kontaktu. Novorozenec je také kolonizován mikroorganismy z okolního prostředí.
Zásadním faktorem u vyvíjejícího se mikrobiálního společenstva je podávání antibiotik. Nespecifická antibiotika mohou u malých dětí způsobit narušení přirozené kolonizace střev až po dobu dvou měsíců. Antibiotika narušují střevní mikrobiotu i u dospělých lidí s již plně vyvinutým mikrobiálním společenstvem. Narozdíl od dětí dochází u dospělých vlivem antibiotik k méně výraznému ochuzení mikrobioty. Roli hraje i druh, koncentrace a doba užívání antibiotika.
Dalším mezníkem vývoje střevní mikrobioty je přechod na pevnou stravu. Studie ukázaly, že podle mikrobiomu lze odlišit skupiny lidí s různým životním stylem a dietou. Například lze odlišit mikrobiom dětí z vyspělých západních zemí a z chudých zemědělských komunit. Jedním takovým příkladem jsou děti vesničanů z Burkina Faso a děti z Itálie. Strava afrických dětí byla téměř výhradně vegetariánská a ve střevech měly více druhů bakterií a zvýšené počty bakterií ze skupiny Bacteroidetes. Jejich mikrobiom byl lépe uzpůsoben pro trávení vlákniny a rostlinných polysacharidů. Italské děti konzumující převážně tzv. západní stravu s vysokým obsahem tuků, živočišných proteinů a cukrů měly nižší počty bakterií Bacteroidetes a vyšší počty bakterií ze skupiny Firmicutes. Obdobné výsledky mělo srovnání mikrobioty rodin v USA a v Malawi. Vyšší početnosti Firmicutes a nižší Bacteroidetes byly ve více studiích asociovány s obezitou.
Ještě u adolescentů se liší složení početnosti některých bakteriálních skupin od dospělých lidí. Adolescenti mají oproti dospělým vyšší početnosti bifidobakterií a bakterií rodu Clostridium.
V dospělém věku je mikrobiom vysoce stabilní. Další přirozená změna střevního mikrobiomu nastává až ve velmi vysokém věku. U lidí starších 100 let se zvyšují počty fakultativně anaerobních druhů a specifickým druhem bakterie vysokého věku je Eubacterium limosum.
Některé skupiny mikroorganismů se liší i mezi pohlavími. Tento rozdíl je vysvětlován rozdílným působením pohlavních hormonů v průběhu života. Muži mají ve střevech vyšší početnosti bakterií Prevotella a Bacteroidetes.
Členové rodiny mají vyšší podobnost mikrobiomu než nepříbuzní lidé. Zčásti může jít o důsledek sdílených stravovacích návyků a života ve stejném prostoru. Studie ale ukázaly, že mikrobiom dětí je podobnější mikrobiomu rodičů než si je podobný mikrobiom partnerů, kteří žijí dlouhodobě ve stejné domácnosti. Vliv genetických faktorů potvrzují i studie na skupinách jednovaječných a dvojvaječných dvojčat. Jednovaječná dvojčata mají podobnější mikrobiom. Vliv genetických faktorů na celkové uspořádání mikroflóry existuje, ale jde o velmi komplexní vztah s mnoha geny s různými efekty. O něco jasnější je situace u některých nemocí, pro které jsou do určité míry známy jak genetické predispozice, tak charakteristické složení mikrobiomu. Pokud se u jedince objevují jak genetické predispozice pro vznik onemocnění, tak mikroorganismy spojené s jednotlivými nemocemi, dochází ke vzájemnému podněcování rozvoje nemoci.
Vývoj mikrobiomu v dětství má celoživotní vliv na zdraví jedince. V bohatých společnostech dochází v posledních letech k výraznému nárůstu metabolických a imunitních chorob u dětí. Někdy je to dáváno do souvislosti se zvýšenou mírou porodů císařským řezem. Při porodu císařským řezem nemůže dojít ke kolonizaci střev dítěte vaginální a střevní mikrobiotou matky a takové děti mají chudší společenstva střevních mikroorganismů. Porod císařským řezem je asociován s o 20 % větší šancí na vývoj astmatu a vyšším rizikem rozvoje diabetu prvního typu. Císařský řez je také dáván do souvislosti s vyšší šancí rozvoje celiakie.
Zdravotní potíže způsobené nedostatečně vyvinutým mikrobiomem souvisí s hygienickou teorií. Podle této hypotézy je zvýšený výskyt autoimunitních chorob a alergií způsoben nedostatečnou expozicí infekčním činitelům a symbiotickým organismům v raném dětství. Dětství strávené v “nepřirozeně” čistém prostředí brání přirozenému vývoji mikrobiomu a imunitního systému. Děti, které vyrůstaly na farmách, mají méně alergií a méně často trpí astmatem.
Ukázalo se, že na základě složení vzorků stolice lze predikovat rozvoj obezity. Rozdíly ve složení společenstev stolice jeden rok starých dětí korelovaly s obezitou těchto dětí ve věku sedmi let. Děti, které měly v jednom roce ve svém střevním mikrobiomu větší zastoupení Stapphylococcus aureus a menší početnosti bifidobakterií, měly v sedmi letech nadváhu nebo byly obézní. Jak je napsáno výše, vyšší počet bifidobakterií je asociován s kojením a vyšší počet Staphlyococcus s porodem císařským řezem.
Nové studie ukazují vztah mezi střevními mikroorganismy a psychickými stavy. Tyto typy studií jsou teprve na počátku, zatím byl například zjištěn vztah mezi střevní mikrobiotou a některými formami deprese a pocitu zoufalství. Přesný mechanismus, jakým působí mikroorganismy na mentální stav svého hostitele, zatím není znám.
Naprostá většina dosud citovaných studií o střevním mikrobiomu vycházela z analýzy stolice, která odráží spíše bakteriální společenstvo tlustého střeva. Studiem společenstva tenkého střeva se zabývá jen malý počet studií. Tyto studie odhalily proměnlivost bakteriálního společenstva tenkého střeva v různých částech dne. Složení mikrobiomu ráno se liší od složení mikrobiomu odpoledne, což souvisí s příjmem potravy. Ukázalo se například, že společenstvo tenkého střeva má nadbytek bakterií z řádu Lactobacillales a Clostridiales v porovnání s fekálními vzorky.
Kromě toho, že se společenstva mikroorganismů liší mezi jednotlivými úseky trávicího traktu, lze pozorovat i další členění komunit na menší prostorové škále podle typu tkáně apod. Při pitvách myších střev byly například odhaleny skupiny bakterií převažující na sliznici záhybů střev.
Příkladem dalšího unikátního společenstva trávicího traktu vně tlustého střeva je mikrobiom žaludku. Narušení jeho rovnováhy hraje klíčovou roli při rozvoji žaludečních vředů a rakoviny žaludku. Pro rozvoj obou těchto poruch je nezbytná infekce žaludeční stěny bakterií Helicobacter pylori v kombinaci s dalšími mikroorganismy, roli hrají i genetická predispozice a faktory prostředí.
Transplantace střevního mikrobiomu je léčebný postup, který vychází z myšlenky obnovení zdravé mikroflóry u nemocného transplantací fekální hmoty zdravého dárce. Nejde o nový objev. Fekální transplantace, byť v odlišné formě než v současnosti, se používala už ve čtvrtém století v Číně. V současnosti se fekální transplantace smí používat pro léčbu vracejících se infekcí Clostridium difficile v případě, že jde o kmeny rezistentní na antibiotika. Clostridium difficile je původcem střevních infekcí, které mohou být v rozsahu lehkého až život ohrožujícího průjmu. Kmeny rezistentní na antibiotika jsou běžné převážně v nemocnicích, často těmito infekcemi trpí oslabení pacienti, u kterých vyvolávají život ohrožující stav.
Vlastní proces spočívá v odběru 30 g stolice zdravého dárce, kterým je často příbuzný nemocného. Stolice se homogenizuje v trojnásobném objemu slabého roztoku soli a přefiltruje se, aby se odstranily větší částice. Homogenizovaná kapalina se pak pacientovi podává sondou přes ústa nebo nos přímo do střev. Alternativně lze transplantát podat formou klystýru.
