Mikroorganizmy, w tym przede wszystkim bakterie, kolonizują każdą powierzchnię naszego ciała kontaktującą się ze środowiskiem zewnętrznym tzn. skórę, nos, gardło, zatoki, narządy moczowo-płciowe oraz przewód pokarmowy. Nawet w wydawałoby się w sterylnych narządach, takich jak płuca [1], gruczoł piersiowy [2] i łożysko [3], bytują ściśle określone i unikatowe bakterie.
Największa i najbardziej zróżnicowana populacja mikroorganizmów bytuje w przewodzie pokarmowym, a zwłaszcza w jelicie grubym, którego ekosystem zasiedla ponad 1000 różnych gatunków bakterii [4] (określonych metodami genetycznymi – hodowla większości z nich jest niemożliwa lub niezwykle trudna) należących do czterech zasadniczych gromad – Bacteroidetes, Firmicutes, Proteobacteria i Acinetobacteria [5]. Spośród nich (tego 1000) u każdego z nas można znaleźć ok. 160 gatunków [6] w niezwykle zindywidualizowanej, unikatowej kompozycji. Liczba komórek bakteryjnych znajdujących się w jelicie grubym wynosi 1014 i 10-krotnie przekracza liczbę wszystkich komórek ciała ludzkiego [7]. Liczba genów bakteryjnych stukrotnie przekracza liczbę genów człowieka [8]. Wśród tych bakterii znajdują się zarówno stali rezydenci naszego mikrobiomu, jak i bakterie zasiedlające ten kompleks tylko czasowo [9]. Coraz więcej danych wskazuje także, że w tym całym konglomeracie mikrobioty jelitowej poza bakteriami odgrywają rolę także grzyby i wirusy, wiedza na ten temat jest jednak na dzień dzisiejszy dość ograniczona.
Wykazano znaczne zróżnicowanie indywidualne między stosunkiem Firmicutes do Bacteroidetes u różnych ludzi. Choć to nie jest całkiem pewne, wydaje się, że ubytek nawet jednej bakterii z gromady Firmicutes, jak np. Faecalibacterium prausnitzii może mieć związek z rozwojem nieswoistych zapaleń jelit [9].
W ostatnim dziesięcioleciu dzięki technikom sekwencjonowania oraz określania profili metabolicznych, badania nad mikrobiotą jelitową wykazały, że ma ona istotny wpływ zarówno na zdrowie, jak i choroby związane z przewodem pokarmowym oraz poza nim. Korzystna rola zrównoważonej mikrobioty jelitowej polega między innymi na: działaniu odżywczym (poprawa biodostępności pokarmów, synteza krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych i takich witamin jak B12, K czy kwas foliowy), wpływie na odpowiedź odpornościową (rozwój układu odpornościowego noworodka i małego niemowlęcia, zapewnienie tolerancji pokarmowej, zapobieganie rozwojowi chorób autoimmunizacyjnych), stymulowaniu dojrzewania przewodu pokarmowego oraz bariery jelitowej, zapobieganiu infekcjom i szeroko rozumianych wpływach metaboliczno-czynnościowych (zapewnienie równowagi energetycznej, rozwijanie i utrzymywanie prawidłowej czynności motorycznej i czuciowej) [9].
Kompozycja bakterii znajdujących się w przewodzie pokarmowym zależy m.in. od: rodzaju porodu (naturalny vs. cięcie cesarskie), wieku ciążowego w chwili porodu, środowiska rodzinnego, diety, przebytych chorób, stresu, sposobu życia, warunków higienicznych i przebytych antybiotykoterapii [11, 12, 13].
Wiele stanów chorobowych wiąże się dzisiaj ze zmianami mikrobioty jelitowej, stąd próby przywrócenia jej równowagi poprzez m.in. stosowanie prebiotyków, probiotyków, synbiotyków oraz drogą transplantacji mikrobioty jelitowej pochodzącej od zdrowego człowieka (ang. faecal microbiota transplantation, FMT).
Potencjalne terapeutyczne sposoby modulacji mikrobioty jelitowej
- Probiotyki – żywe mikroorganizmy, które podawane w dostatecznej dawce wywierają korzystny efekt u gospodarza [14]. Najczęściej są to ściśle zdefiniowane szczepy Bifidobacterium i Lactobacillus. Ich działanie może się opierać na kompetytywnym hamowaniu rozwoju innych bakterii, wpływie na barierę jelitową i interakcji z komórkami dendrytycznymi prezentującymi antygen [15].
- Prebiotyki – powstające na drodze fermentacji składniki działające poprzez zmianę kompozycji lub funkcji mikrobioty jelitowej i na tej drodze wywierające korzystny wpływ na gospodarza [16]. Są to zazwyczaj niepoddające się trawieniu węglowodany, oligosacharydy i krótkie polisacharydy. Spośród nich najlepiej przebadanymi są: inulina, oligofruktoza, galaktofruktoza, galaktooligosacharydy, fruktooligosacharydy i ksylooligosacharydy.
- Transplantacja mikrobioty jelitowej (FMT, Faecal microbiota transplantation) – przeniesienie bakterii jelitowej od zdrowego dawcy do pacjenta poprzez infuzję próbki stolca drogą sondy nosowo-żołądkowej, nosowo-dwunastniczej, enemy lub przez kanał biopsyjny kolonoskopu [17].
FMT – nieco historii
Pierwsze opisy doustnej podaży zawiesiny mikrobioty jelitowej sięgają Chin i IV w.n.e., gdzie stosowano tę metodę w leczeniu zatruć pokarmowych i ciężkiej biegunki [18]. W XVII w. FMT zaczęto stosować w weterynarii w leczeniu ruminacji [19]. Choć metodę tę stosowano incydentalnie także u dzieci, to pierwszego opisu leczenia rzekomobłoniastego zapalenia jelita grubego za pomocą FMT u czterech dorosłych pacjentów dokonał wraz ze współpracownikami w 1958 r. chirurg Ben Eiseman [20]. Metoda ta uległa prawie całkowitemu zapomnieniu aż do 1983 r., kiedy to pojawił się udokumentowany opis przypadku leczenia zakażenia wywołanego przez C. difficile za pomocą doodbytniczego FMT [21]. Od tego czasu obserwuje się rosnące zainteresowanie FMT w terapii różnych schorzeń, w tym głównie nawrotowej postaci zakażeń wywoływanych przez C. difficile (CDI, ang. Clostridium difficile infection) [22, 23]. Obecnie na stronie ClinicalTrials.gov zarejestrowane są 184 badania dotyczące FMT (dane z 27.11.2016) [24].
Drogi podaży i przygotowywania materiału
Jeśli chodzi o drogę podaży, brak jest standaryzacji i stosuje się podaż do górnego odcinka przewodu pokarmowego (endoskopowo, sondą dojelitowo, kapsułki z liofilizatem) i do dolnego odcinka przewodu pokarmowego (kolonoskopowo do proksymalnej części jelita grubego, drogą wlewek i sigmoidoskopii do obwodowego odcinka jelita grubego). Zastosowanie znajdują także techniki mieszane.
Bezpośrednie przygotowanie materiału polega na jego rozcieńczeniu, homogenizacji i filtracji. Następnie materiał jest bezpośrednio podawany choremu lub może ulec mrożeniu lub liofilizacji. W formie liofilizowanej może być podawany w kapsułkach.
Zasadniczą kwestią jest jednak dobór dawcy. U potencjalnego dawcy należy bezwzględnie wykluczyć: ogólne lub miejscowe zakażenia, aktualne choroby zakaźne, nowotwory i chemioterapię, przewlekłe choroby przewodu pokarmowego (chorobę wrzodową, chorobę refluksową przełyku – GERD), polipowatość rodzinną, nieswoiste zapalenia jelit, zespół jelita nadwrażliwego (IBS), przewlekłe zaparcie, biegunkę podróżników, antybiotykoterapię, stosowanie leków immunosupresyjnych i leków biologicznych oraz innych leków wpływających na mikrobiotę jelitową (np. IPP, prokinetyki, sterydy, aspiryna, probiotyki itp.) a także, co niełatwe, ryzykowny styl życia (narkomania, ryzykowne zachowania seksualne itp.).
Względnymi ograniczeniami są: wiek < 18 i > 70 lat, duże operacje w obrębie przewodu pokarmowego, zespół metaboliczny, cukrzyca, wskaźnik masy ciała – BMI (< lub >
> 18–25 kg/m2), choroby autoimmunizacyjne, skaza atopowa
(np. astma i wyprysk), przewlekłe zespoły bólowe (np. zespół zmęczenia i fibromialgia), choroby neuropsychiatryczne.
U dawcy wykluczyć trzeba także cały szereg chorób infekcyjnych i pasożytniczych [25], co wymaga znacznych nakładów finansowych.
Zastosowania FMT
Zakażenie C. difficile
Podstawowym zastosowaniem, najlepiej udokumentowanym i potwierdzonym, jest: leczenie nawrotowej postaci CDI, terapia zakażeń C. difficile niepoddających się terapii standardowej lub ciężkich postaci tego zakażenia niereagujących na standardowe leczenie w ciągu 24–48 godzin [19].
Metaanaliza Kassama i wsp. [26] obejmująca analizy przypadków, retrospektywne analizy serii przypadków i jedno badanie kontrolowane z randomizacją wykazała u chorych z ciężkim lub nawrotowym CDI (> 500 przypadków) blisko 100% skuteczność (87–90%). Droga podawania FMT nie odgrywała roli.
Mechanizm działania FMT w tym zastosowaniu jest wieloczynnikowy i, jak się wydaje, związany z: pojawieniem się w mikrobiocie jelitowej biorcy nowych bakterii i wzrostem liczby bakterii występujących w znikomych ilościach, wypieraniem z niszy i konkurencją o składniki odżywcze, co stwarza niekorzystne warunki dla C. difficile. Ważnym mechanizmem jest także odnowa kluczowych Firmicutes i Bacteroidetes z towarzyszącym spadkiem niekorzystnych Proteobacteria. Zaobserwowano, że ciężkiemu CDI towarzyszy spadek w jelicie Lachnospiraceae [27]. Podanie „koktailu” zawierającego Lachnospiraceae prowadził np. do wyleczenia CDI u myszy. Dodatkowo Bacillus thuringiensis zawarty w FMT wydziela bakteriocynę (thuricynę) o działaniu hamującym C. difficile [28]; podobne działanie wykazują także inne bakterie występujące FMT. Ponadto po antybiotykoterapii stwierdza się wzrost stężenia w kale pierwotnych kwasów żółciowych korzystnych dla rozwoju C. difficile, podczas gdy po FMT obserwuje się wzrost stężenia wtórnych kwasów żółciowych niekorzystnie wpływających na namnażanie się C. difficile [29].
Inne zastosowania
Nieswoiste zapalenia jelit
Systematyczny przegląd piśmiennictwa z metaanalizą Colmana i Runina [30] obejmującą 18 badań (9 kohortowych, 8 analiz przypadków, 1 RCT), w których uczestniczyło 122 chorych (79 UC, ulcerative colitis; 39 CD, Crohn’s disease; 4 IC, indeterminate colitis) wykazał średnią remisję wynoszącą 45% (54/119). Wyniki były zdecydowanie lepsze w chorobie Leśniowskiego-Crohna – 60,5% (95% CI 28,4%–85,6%) i wyraźnie gorsze w colitis ulcerosa – 22% (95% CI 10,4%–40,8%). W tych badaniach FMT okazało się także bezpieczne.
Otyłość
Badania na modelach zwierzęcych wykazały możliwość korzystnego oddziaływania FMT na otyłość. Aktualne badanie z randomizacją i podwójnie ślepą próbą wykazało, że FMT od osób szczupłych wywoływało u otyłych wzrost wrażliwości na insulinę i wzrost zróżnicowania bakteryjnego jelit oraz wzrost syntezy kwasu masłowego w jelitach [31]. Jest to przyczynek wskazujący, że tego typu badania niosą ze sobą nadzieję na znalezienie nowego sposobu na narastający problem otyłości.
Zespół jelita nadwrażliwego
Choć wstępne badania wskazują na bardzo korzystny wpływ FMT na zespół jelita nadwrażliwego [32], to małe grupy pacjentów objęte tymi badaniami nakazują ostrożność we wnioskowaniu i wskazują na konieczność dalszych dobrze zaplanowanych badań.
Potencjalne inne zastosowania
Potencjalne inne zastosowania to cukrzyca typu 2, autyzm, zespół metaboliczny, astma oskrzelowa itp.
Bezpieczeństwo
Dziś wydaje się, że FMT jest metodą bezpieczną, choć uwzględnić należy doraźne i odległe skutki jej stosowania. Doraźne łagodne skutki to: bóle brzucha, wzdęcia, biegunka, gorączka, wymioty. Ciężkie doraźne następstwa, choć bardzo rzadkie, to: posocznica, perforacja przewodu pokarmowego, krwawienie, aspiracja, zaostrzenie nieswoistego zapalenia jelit. Rozważyć trzeba także odległe (hipotetyczne) następstwa FMT, trudne do oceny w chwili obecnej, takie jak: otyłość, zespół metaboliczny, cukrzyca, arterioskleroza, rak jelita grubego, astma, autyzm, niealkoholowa stłuszczeniowa choroba wątroby (NAFLD), zakażenia [19].
Doświadczenia własne
W naszej klinice, jako jedyni w Polsce i nieliczni w Europie, od pewnego czasu próbujemy stosowania FMT w leczeniu nie tylko nawrotowej postaci zakażenia C. difficile, ale także w terapii ciężkich przypadków nieswoistych zapaleń jelit czy aktywacji zakażenia CMV. Dla zilustrowania możliwości i potencjalnej siły tej niekonwencjonalnej terapii przedstawiam poniższy przypadek.
Pięcioletnia dziewczynka przyjęta została do Kliniki w Bydgoszczy z powodu bólów brzucha zlokalizowanych w podbrzuszu i biegunką, która pojawiła się dwa tygodnie po antybiotykoterapii zapalenia płuc (amoksycylina z kwasem klawulanowym). Wywiad i dodatni test na toksyny C. difficile w kale pozwoliły na rozpoznanie biegunki poantybiotykowej. Zgodnie z rekomendacjami zastosowano przez 10 dni metronidazol doustnie w standardowej dawce z dobrym efektem klinicznym. Po 10 dniach nastąpił nawrót dolegliwości i objawów. W badaniu kału wykryto ponownie toksynotwórczy szczep C. difficile. Zastosowano zgodnie z rekomendacjami wankomycynę w standardowej dawce doustnie z przejściową poprawą i szybkim nawrotem objawów. Zastosowano ponownie metronidazol doustnie znów z poprawą, ale bardzo szybkim nawrotem (po dwóch dniach). W związku z tym po porozumieniu telefonicznym już w naszej Klinice zastosowano próbnie doodbytniczy wlew FMT. Pierwsza podaż dała dobry, ale przejściowy, efekt. Dopiero cztery kolejne wlewy przyniosły ostateczny trwały efekt.
Podsumowanie
Wraz z rozwojem wiedzy na temat roli mikrobioty jelitowej w zdrowiu i chorobie coraz śmielej i liczniej próbuje się stosować w terapii różnych schorzeń FMT w celu korekcji szeroko rozumianej dysbiozy.
Jak na razie niewątpliwie korzystne efekty tej metody terapii, zdecydowanie lepsze niż wszystkich dotychczas stosowanych metod konwencjonalnych, zaobserwowano w CDI. Inne zastosowania, choć ciekawe i niekiedy obiecujące, wymagają dalszych dobrze zaplanowanych badań. Metoda wymaga także standaryzacji oraz stworzenia banków mikrobioty jelitowej.
Piśmiennictwo załączone do artykułu dostępne w redakcji.
