Oś mózg-jelita: drugi mózg w brzuchu, który wpływa na Twoje decyzje

Czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, dlaczego podczas stresujących sytuacji możesz odczuwać dyskomfort w jamie brzusznej? Odpowiedź na to pytanie odnajdujemy w coraz lepiej rozpoznanym mechanizmie komunikacji pomiędzy naszym mózgiem a jelitami, określanym jako oś mózg-jelita. Jest to niezwykle złożony i wielokierunkowy system przekazywania sygnałów, który może mieć istotne znaczenie dla naszego samopoczucia i zdrowia. Oś ta opiera się na intensywnej wymianie informacji między układem nerwowym, hormonalnym, immunologicznym oraz mikrobiotą jelitową. Coraz liczniejsze badania naukowe sugerują, że nasze jelita wyposażone są w rozbudowaną sieć komórek nerwowych, nazywaną jelitowym układem nerwowym, funkcjonującym częściowo niezależnie od mózgu. To właśnie dlatego jelita często określane są mianem „drugiego mózgu”[1]. Zrozumienie tej komunikacji otwiera nowe perspektywy i prowadzi do ciekawych wniosków dotyczących naszego zdrowia i dobrostanu.

Historyczne spojrzenie na badania osi mózg-jelita

Koncepcja połączenia mózgu i jelit może wydawać się nowa, jednak jej korzenie sięgają już XIX wieku. W 1822 roku szkocki lekarz William Beaumont prowadził pionierskie obserwacje nad trawieniem, podczas których zauważył wpływ emocji na procesy zachodzące w żołądku pacjenta. W kolejnych dekadach naukowcy coraz częściej opisywali wzajemne zależności między funkcjonowaniem układu pokarmowego a stanem psychicznym. Przełom nastąpił w latach 50. XX wieku, kiedy odkryto istnienie rozbudowanej sieci komórek nerwowych w ścianie przewodu pokarmowego – tzw. jelitowego układu nerwowego (ENS), zdolnego również do działania niezależnie od centralnego układu nerwowego. W latach 90. XX wieku naukowcy odkryli, że mikroorganizmy jelitowe mogą wytwarzać związki o aktywności neuroaktywnej, co zrewolucjonizowało podejście do badań nad osią mózg-jelita. Dziś wiemy, że komunikacja ta opiera się nie tylko na impulsach nerwowych, lecz także na interakcjach hormonalnych, immunologicznych oraz wpływie metabolitów bakteryjnych [2].

Dwukierunkowa komunikacja – jak mózg i jelita się porozumiewają?

Oś mózg-jelita stanowi przykład skomplikowanej, wielopoziomowej komunikacji. Przepływ informacji odbywa się tu w obu kierunkach. Mózg może wpływać na funkcjonowanie jelit poprzez regulację ich motoryki, wydzielania enzymów trawiennych czy modulację reakcji immunologicznych. Z kolei jelita przekazują do mózgu informacje dotyczące swojego stanu, obecności pokarmu czy składu mikrobioty. Ta wymiana sygnałów odbywa się przez kilka równoległych szlaków. Najważniejsze z nich to:

Szlak neuronalny – dominuje tutaj nerw błędny, przekazujący impulsy między przewodem pokarmowym a mózgiem.

Szlak hormonalny – komunikacja poprzez hormony przewodu pokarmowego, np. grelinę czy cholecystokininę.

Szlak immunologiczny – cytokiny i inne cząsteczki układu odpornościowego pośredniczą w przekazywaniu informacji.

Szlak metaboliczny – obejmuje oddziaływanie metabolitów wytwarzanych przez bakterie jelitowe, takich jak krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe.

Wszystkie te ścieżki funkcjonują równolegle, co sprawia, że system jest bardzo złożony i elastyczny [3]. Tak skoordynowana komunikacja jest podstawą utrzymania homeostazy (równowagi) całego organizmu.

Kluczowa rola nerwu błędnego

W tej sieci komunikacyjnej szczególną rolę odgrywa nerw błędny (nervus vagus), będący najdłuższym z nerwów czaszkowych. Łączy on mózg z wieloma narządami, w tym z sercem, płucami i przewodem pokarmowym. Około 80-90% włókien nerwu błędnego przesyła informacje z jelit do mózgu, a jedynie 10-20% w przeciwnym kierunku. Pokazuje to, jak duże znaczenie mają sygnały pochodzące z układu pokarmowego i trafiające do centralnego układu nerwowego [4]. Nerw błędny reaguje na bodźce mechaniczne i chemiczne w jelitach, przekazując je do pnia mózgu, a następnie do innych struktur odpowiedzialnych m.in. za nastrój i reakcje emocjonalne. Badania sugerują, że modulacja aktywności nerwu błędnego może mieć związek z naszym samopoczuciem psychicznym, a nawet ze stanem zapalnym jelit [5]. Trwają intensywne prace nad zrozumieniem, jak zaburzenia tej komunikacji mogą wpływać na rozwój różnych chorób przewlekłych.

Mikrobiom jelitowy jako kluczowy element

Jednym z najważniejszych elementów osi mózg-jelita jest mikrobiom jelitowy, czyli zróżnicowana społeczność mikroorganizmów zasiedlających nasze jelita. Uważa się, że w ludzkim przewodzie pokarmowym żyje ok. 38 bilionów bakterii reprezentujących setki gatunków [6]. Skład mikrobiomu jest indywidualny, zależny od wielu czynników - od diety, porodu, stosowania antybiotyków, aż po styl życia. Nie jest on stały - zmienia się na przestrzeni życia, pod wpływem czynników zewnętrznych i wewnętrznych. Mikrobiom uczestniczy w wielu kluczowych procesach, takich jak trawienie pokarmów, produkcja witamin (np. K, B12), wsparcie układu odpornościowego, a także wytwarzanie związków oddziałujących na organizm gospodarza [7]. Różnorodność i równowaga mikrobiomu mają znaczenie dla ogólnego stanu zdrowia, a zaburzenia tej równowagi mogą być związane z rozwojem chorób przewlekłych.

Bakterie jelitowe a neurotransmitery

Wyjątkowo interesującym aspektem mikrobiomu jest jego zdolność do produkcji i modulowania neurotransmiterów, czyli substancji chemicznych przekazujących sygnały między neuronami. Szacuje się, że nawet 90% serotoniny, znanej jako „hormon szczęścia”, powstaje w przewodzie pokarmowym, a nie w mózgu (należy jednak pamiętać, że jelitowa serotonina działa głównie lokalnie) [8]. Bakterie jelitowe mogą zarówno wytwarzać, jak i wpływać na produkcję takich neurotransmiterów jak serotonina, dopamina, kwas gamma-aminomasłowy (GABA) czy noradrenalina. Produkty metabolizmu bakterii, w tym krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (maślan, propionian, octan), powstające w wyniku fermentacji błonnika pokarmowego, mogą wpływać na pracę jelit, układ odpornościowy i potencjalnie na funkcje mózgu [9].

Stres a oś mózg-jelita

Stres jest jednym z najważniejszych czynników wpływających na oś mózg-jelita. Pod wpływem stresu aktywuje się oś podwzgórze–przysadka–nadnercza (HPA), prowadząc do wydzielania hormonów stresu, głównie kortyzolu. Hormony te mogą wpływać na motorykę przewodu pokarmowego, zwiększać przepuszczalność bariery jelitowej oraz zmieniać skład mikrobiomu [10]. Często w sytuacjach stresowych pojawiają się objawy ze strony układu pokarmowego, takie jak bóle brzucha, biegunki czy zaparcia. Przewlekły stres może prowadzić do zaburzeń funkcjonowania jelit, czego przykładem jest zespół jelita drażliwego (IBS), gdzie stwierdza się wzmożoną reaktywność na stres oraz zmieniony skład mikrobiomu [11]. Istnieją doniesienia, że techniki redukcji stresu, takie jak mindfulness czy joga, mogą poprawiać samopoczucie i wpływać korzystnie na układ pokarmowy [12]. Co ciekawe, niektóre szczepy probiotyczne badane są pod kątem ich potencjalnego wpływu na reakcje na stres, jednak potrzeba dalszych badań w tym zakresie.

Jelita a funkcje poznawcze

Zainteresowanie naukowców wzbudza również wpływ stanu jelit na funkcje poznawcze, takie jak pamięć, koncentracja czy proces podejmowania decyzji. Mechanizmy tej zależności są złożone i obejmują wpływ mikrobiomu na produkcję neurotransmiterów oraz na układ odpornościowy i hormonalny. Badania na modelach zwierzęcych wykazały, że zmiany w składzie mikrobiomu mogą wpływać na uczenie się oraz zachowania lękowe [13]. U ludzi obserwuje się korelacje pomiędzy różnorodnością mikrobiomu a funkcjami poznawczymi, jednak mechanizmy tych zależności wciąż wymagają dalszych badań. Pojawia się też hipoteza, że niektóre związki produkowane przez bakterie jelitowe mogą oddziaływać na procesy decyzyjne i preferencje żywieniowe, jednak dotychczasowe dowody są wstępne i nie pozwalają na wyciągnięcie jednoznacznych wniosków.

Wpływ diety na oś mózg-jelita

Dieta jest jednym z najważniejszych czynników modulujących mikrobiom jelitowy, a co za tym idzie - całą oś mózg-jelita. To, co jemy, wpływa zarówno na skład, jak i aktywność bakterii jelitowych. Szczególną rolę przypisuje się błonnikowi pokarmowemu, będącemu głównym substratem dla fermentujących bakterii. Dieta bogata w błonnik, obecny m.in. w warzywach, owocach, nasionach czy produktach pełnoziarnistych, sprzyja rozwojowi korzystnych szczepów bakterii [14]. Fermentacja błonnika prowadzi do powstawania krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, które mogą wpływać korzystnie na funkcjonowanie przewodu pokarmowego. Naturalne probiotyki, obecne w fermentowanych produktach spożywczych, takich jak jogurt czy kefir, mogą wspierać różnorodność mikrobiomu, a prebiotyki (np. inulina w cykorii) stanowić pożywkę dla korzystnych bakterii. Wyniki badań wskazują, że dieta śródziemnomorska, bogata w warzywa, owoce, orzechy i oliwę z oliwek, sprzyja zdrowiu mikrobiomu, podczas gdy dieta wysoko przetworzona i bogata w cukry proste może zaburzać jego równowagę [15].

Wpływ stylu życia na oś mózg-jelita

Nie tylko dieta, ale także inne elementy stylu życia mogą wpływać na oś mózg-jelita. Regularna aktywność fizyczna sprzyja większej różnorodności mikrobiomu jelitowego oraz poprawia perystaltykę jelit i ogólną kondycję zdrowotną. Nawet umiarkowane formy aktywności, takie jak codzienne spacery, mogą przynosić wymierne korzyści [16]. Istotne znaczenie ma również długość i jakość snu - niedobór snu może negatywnie wpływać na mikrobiom, a zrównoważony mikrobiom może być z kolei powiązany z lepszą jakością snu [17]. Zarządzanie stresem poprzez techniki relaksacyjne, medytację czy ćwiczenia oddechowe może łagodzić negatywne skutki stresu na przewód pokarmowy. Warto także zwrócić uwagę na ograniczenie spożycia alkoholu oraz rozważne stosowanie antybiotyków, które mogą prowadzić do zaburzenia równowagi mikrobiomu [18].

Praktyczne wskazówki dla zdrowia osi mózg-jelita

Dbając o zdrowie osi mózg-jelita, warto wdrożyć kilka prostych zasad, które wspierają zarówno mikrobiom, jak i dobrostan psychofizyczny. Zwiększ różnorodność diety, sięgając po warzywa, owoce, rośliny strączkowe, pełnoziarniste produkty zbożowe, orzechy i nasiona. Staraj się spożywać posiłki w spokojnej atmosferze i regularnych odstępach czasu. Podejmuj codzienną aktywność fizyczną, nawet w umiarkowanym wymiarze. Zadbaj o odpowiednią długość snu oraz jakość odpoczynku. Wdrażaj techniki relaksacyjne. Ogranicz spożycie wysoko przetworzonej żywności oraz alkoholu. W ten sposób wspierasz naturalną równowagę mikrobiomu i funkcjonowanie osi mózg-jelita, co może korzystnie wpływać na ogólne samopoczucie [19].

Literatura

1. Furness, J. B. (2012). The enteric nervous system and neurogastroenterology. Nature reviews Gastroenterology & hepatology, 9(5), 286-294.
2. Mayer, E. A., Knight, R., Mazmanian, S. K., Cryan, J. F., & Tillisch, K. (2014). Gut microbes and the brain: paradigm shift in neuroscience. Journal of Neuroscience, 34(46), 15490-15496.
3. Carabotti, M., Scirocco, A., Maselli, M. A., & Severi, C. (2015). The gut-brain axis: interactions between enteric microbiota, central and enteric nervous systems. Annals of gastroenterology: quarterly publication of the Hellenic Society of Gastroenterology, 28(2), 203.
4. Bonaz, B., Bazin, T., & Pellissier, S. (2018). The vagus nerve at the interface of the microbiota-gut-brain axis. Frontiers in neuroscience, 12, 336468.
5. Breit, S., Kupferberg, A., Rogler, G., & Hasler, G. (2018). Vagus nerve as modulator of the brain–gut axis in psychiatric and inflammatory disorders. Frontiers in psychiatry, 9, 298797.
6. Sender, R., Fuchs, S., & Milo, R. (2016). Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body. PLoS biology, 14(8), e1002533.
7. Valdes, A. M., Walter, J., Segal, E., & Spector, T. D. (2018). Role of the gut microbiota in nutrition and health. Bmj, 361.
8. Yano, J. M., Yu, K., Donaldson, G. P., Shastri, G. G., Ann, P., Ma, L., ... & Hsiao, E. Y. (2015). Indigenous bacteria from the gut microbiota regulate host serotonin biosynthesis. Cell, 161(2), 264-276.
9. Dalile, B., Van Oudenhove, L., Vervliet, B., & Verbeke, K. (2019). The role of short-chain fatty acids in microbiota–gut–brain communication. Nature reviews Gastroenterology & hepatology, 16(8), 461-478.
10. Moloney, R. D., Desbonnet, L., Clarke, G., Dinan, T. G., & Cryan, J. F. (2014). The microbiome: stress, health and disease. Mammalian genome, 25(1), 49-74.
11. Simrén, M., Barbara, G., Flint, H. J., Spiegel, B. M., Spiller, R. C., Vanner, S., ... & Zoetendal, E. G. (2013). Intestinal microbiota in functional bowel disorders: a Rome foundation report. Gut, 62(1), 159-176.
12. Garland, E. L., Geschwind, N., Peeters, F., & Wichers, M. (2015). Mindfulness training promotes upward spirals of positive affect and cognition: multilevel and autoregressive latent trajectory modeling analyses. Frontiers in psychology, 6, 15.
13. Cryan, J. F., & Dinan, T. G. (2012). Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behaviour. Nature reviews neuroscience, 13(10), 701-712.
14. Makki, K., Deehan, E. C., Walter, J., & Bäckhed, F. (2018). The impact of dietary fiber on gut microbiota in host health and disease. Cell host & microbe, 23(6), 705-715.
15. De Filippis, F., Pellegrini, N., Vannini, L., Jeffery, I. B., La Storia, A., Laghi, L., ... & Ercolini, D. (2016). High-level adherence to a Mediterranean diet beneficially impacts the gut microbiota and associated metabolome. Gut, 65(11), 1812-1821.
16. Allen, J. M., Mailing, L. J., Niemiro, G. M., Moore, R., Cook, M. D., White, B. A., ... & Woods, J. A. (2018). Exercise alters gut microbiota composition and function in lean and obese humans. Med Sci Sports Exerc, 50(4), 747-757.
17. Benedict, C., Vogel, H., Jonas, W., Woting, A., Blaut, M., Schürmann, A., & Cedernaes, J. (2016). Gut microbiota and glucometabolic alterations in response to recurrent partial sleep deprivation in normal-weight young individuals. Molecular metabolism, 5(12), 1175-1186.
18. Becattini, S., Taur, Y., & Pamer, E. G. (2016). Antibiotic-induced changes in the intestinal microbiota and disease. Trends in molecular medicine, 22(6), 458-478.
19. Zmora, N., Suez, J., & Elinav, E. (2019). You are what you eat: diet, health and the gut microbiota. Nature reviews Gastroenterology & hepatology, 16(1), 35-56.