Střevní mikrobiom novorozence

Súhrn

Střevní mikrobiom je právem označovaný jako neviditelný orgán, který významně ovlivňuje lidský organismus po celý jeho život. Procesů, na kterých se podílí, je mnoho. Kromě dobře známé role v oblasti trávení dále ovlivňuje maturaci imunitního systému, metabolické programování a propojuje i poměrně vzdálené orgány (např. osa střevo–mozek). Vývoj střevního mikrobiomu začíná záhy po narození a působící faktory můžeme rozdělit na modifikovatelné (výživa, antibiotická léčba, prostředí) a neovlivnitelné (gestační stáří, způsob porodu). Alterace střevního mikrobiomu těmito faktory je spojována jak s krátkodobou, tak dlouhodobou morbiditou. Cílem současného výzkumu je porozumět nejen vývoji samotnému, ale i všem činitelům, které mohou do tohoto přirozeného procesu zasahovat. Poznání a pochopení komplexity střevního mikrobiomu nám umožní činit taková medicínská rozhodnutí, která budou mít pro novorozence značné benefity. Tento přehledový článek přináší vhled do problematiky vzniku a vývoje střevního mikrobiomu a s tím spojené možné klinické aspekty u donošeného i nedonošeného novorozence. Součástí našeho sdělení jsou i doporučení, která vycházejí ze současného poznání, k ovlivnění negativních následků alterace střevního mikrobiomu v tomto křehkém období.

Klíčová slova:

antibiotiká – mikrobiom – novorozenec – střevní mikrobiom – kojení – císařský řez – nezralost

ÚVOD

Historicky vznikaly různé definice pojmu mikrobiom spolu s opakovanými revizemi a redefinicemi. V současné době je na globální úrovni preferována jedna, tzv. holistická definice. Dle této definice představuje mikrobiom dynamický a interaktivní mikro-ekosystém podléhající změnám v čase a prostoru. Je propojen s makro-ekosystémy včetně eukaryotických hostitelů, pro jejichž fungování a zdraví je klíčový. Termín rovněž zahrnuje pole působnosti těchto mikroorganismů, ve kterém se formují specifické ekologické niky (obr. 1).⁽¹⁾

Druhovou bohatost a vyváženost mikrobiomu v rámci jednoho vzorku popisuje tzv. alfa diverzita.⁽²⁾ Je charakterizována parametry richness (počet taxonomických skupin) a eveness (distribuce jednotlivých taxonomických skupin). Vyšší diverzitu střevního mikrobiomu považujeme za zdraví prospěšnější.⁽³⁾ Rozdíly ve složení mikrobiálních druhů mezi vzorky nebo prostředími popisuje tzv. beta diverzita. Vysoká beta diverzita naznačuje značné rozdíly mezi vzorky, zatímco nízká ukazuje na podobnost ve složení mikrobiomu mezi různými vzorky.⁽²⁾

Mikrobiota, dříve označována také jako mikroflóra, je soubor všech mikroorganismů (bakterie, archebakterie, plísně, prvoci, řasy, viry), které jsou součástí mikrobiomu.⁽¹⁾
Ztráta diverzity střevní mikrobioty vedoucí ke změně rovnováhy mezi jednotlivými organismy se nazývá dysbióza a je pozorována u mnoha onemocnění.⁽⁴⁾

Lidský organismus a mikrobiom tvoří jeden celek, tzv. holobiont.⁽⁵⁾ V současné době je navíc známo, že mezi střevním mikrobiomem a ostatními soustavami probíhá důležitá výměna informací s následnými konsekvencemi na fyzické a mentální zdraví organismu.^(6,7) V rámci těchto soustav je mikrobiom vzájemně a obousměrně s ostatními systémy propojen (obr. 2).⁽⁸⁾

INICIÁLNÍ BAKTERIÁLNÍ KOLONIZACE

Poslední dekáda přinesla v otázce iniciální mikrobiální kolonizace určité kontroverze. Tradiční dogma sterilního in utero prostředí bylo zpochybňováno,^(9–11) a to díky moderním molekulárně biologickým metodám, zejména multiparalelnímu sekvenování. Na základě těchto vyšetřovacích metod přibývaly důkazy o tom, že prostředí dělohy a fetus samotný sterilní nejsou.

Je důležité zmínit, že podstatnou limitací studií, které na podkladě sekvenování potvrdily přítomnost bakteriální DNA v placentě⁽¹⁰⁾, plodové vodě⁽¹¹⁾ nebo mekoniu⁽¹²⁾, je stopová bakteriální nálož v testovaných vzorcích. Nízká bakteriální biomasa je v tomto ohledu spojována spíše s kontaminací vzorků, ať už během odběru, nebo zpracování, než s vlastní kolonizací.⁽¹³⁾ Například klasická kultivace vzorků plodové vody ve druhém trimestru nepotvrdila přítomnost viabilních bakterií, tato studie byla doplněna o sekvenační techniky, které rovněž nepřinesly rozdíly mezi testovanými vzorky a negativními kontrolami.⁽¹⁴⁾

Naproti tomu je bakteriální kolonizace začínající porodem pravidelně potvrzována studiemi, které využívaly k detekci jak standardně používanou techniku sekvenování genu pro 16S rRNA (profilování 16S rDNA), tak kultivační techniky.^(15–17)

Z výše zmíněného vyplývá, že prvotní mikrobiální kolonizace začíná během porodu, naproti tomu intrauterinně nebyla prokázána kolonizace bakteriemi.

VÝVOJ STŘEVNÍHO MIKROBIOMU U NOVOROZENCE

Záhy po narození převažuje v lumen střeva aerobní prostředí, které podporuje kolonizace primárně aerobními a fakultativně anaerobními bakteriemi.⁽¹⁸⁾ Tito první kolonizátoři začnou využívat kyslík pro své metabolické procesy, což vede k postupnému poklesu parciálního tlaku kyslíku. Vzniká prostředí, které umožňuje naopak růst striktně anaerobních a fakultativně anaerobních bakterií. U nedonošených novorozenců je tento přirozený proces negativně ovlivněn způsobem porodu (císařský řez), pobytem na jednotce intenzivní péče pro novorozence, invazivními výkony a způsobem výživy. Tento iniciální proces je znázorněn na obrázku 3.⁽¹⁸⁾ Poté následuje druhá fáze vývoje střevního mikrobiomu, která trvá po celou dobu kojení. Díky tomu převažují bifidobakterie.⁽¹⁹⁾ Ke stěžejním změnám ve složení střevního mikrobiomu dochází v době ukončení kojení^(20,21) a se zařazením komplementární stravy, což podporuje nárůst diverzity střevního mikrobiomu.^(21,22) Kromě postupného poklesu bifidobakterií byl pozorován nárůst čeledí Bacteroidaceae (kmen Bacteroidota), Lachnospiraceae, Ruminococcaceae (kmen Firmicutes), tedy vývoj směrem k adultnímu typu střevního mikrobiomu.^(21,23) Za zmínku stojí význam zařazení komplexních polysacharidů do výživy dítěte. To je důvodem nárůstu počtu bakterií, které jsou schopné degradovat vlákninu, jedná se například o rody Bacteroides a Clostri-
dium cluster IV.⁽²⁰⁾ Díky tomu se zvyšuje produkce mastných kyselin s krátkými řetězci (SCFAs, short chain fatty acids). SCFAs se v organismu podílejí na řadě fyziologických dějů, jako je např. glukózový metabolismus, imunomodulace, dále se podílejí na integritě střevní stěny, ale hrají roli i v rozvoji obezity.⁽²⁴⁾ Vývoj střevního mikrobiomu intenzivně pokračuje v prvních 2 až 3 letech života, kdy je postupně dosaženo stability a mikrobiom svým složením začíná odpovídat mikrobiomu dospělého jedince.^(19,25)

Vývoj střevního mikrobiomu na úrovni kmenů u donošeného a nedonošeného novorozence v závislosti na způsobu porodu znázorňují grafy na obrázcích 4 až 6. Donošení přirozeně rození novorozenci vykazují v prvním měsíci života relativně stabilní složení střevního mikrobiomu, a to jak na úrovni kmene, tak rodu.⁽²⁵⁾ Naproti tomu děti rozené per S. C. mají zpočátku vyšší zastoupení bakterií kmene Firmicutes, zatímco Actinobacteria spolu s Bacteroidota jsou méně zastoupena. U nezralých novorozenců rozených per S. C. je složení střevního mikrobiomu iniciálně s vyšším zastoupením Proteobacteria. Složením na úrovni kmenů je střevní mikrobiom nedonošených podobný tomu u donošených novorozenců až ve 4. týdnu života.⁽²⁵⁾ Nedonošení novorozenci rození spontánně vaginálně nebyli do statistického zpracování zahrnuti z důvodu nízkého počtu subjektů. Pro detailnější zastoupení na úrovni rodů autoři odkazují na článek Hill a kol.⁽²⁵⁾

VLIVY NA SLOŽENÍ STŘEVNÍHO MIKROBIOMU

Do vývoje střevního mikrobiomu zasahuje řada různých faktorů, ke kterým patří: strava těhotné ženy⁽²⁶⁾, způsob porodu⁽²⁷⁾, antenatální komplikace (intraamniální zánět, porucha materno-fetální tolerance a další)⁽²⁸⁾, antibiotika⁽²⁹⁾, termín porodu (donošenost vs. nezralost)⁽²⁵⁾, prostředí (nemocniční vs. domácí prostředí)⁽³⁰⁾, genetické a epigenetické faktory⁽³¹⁾, typ výživy⁽²¹⁾.

V následujícím textu budou podrobněji rozebrány některé významné faktory.

Strava těhotné ženy

V těhotenství dochází k významným fyziologickým změnám (hormonálním, endokrinním, metabolickým), které ovlivňují složení střevního mikrobiomu těhotné ženy.⁽³²⁾ Další změny jsou podmíněny typem stravy těhotné ženy.^(33,34) Doposud proběhlo pouze několik studií, jejichž data je proto potřeba interpretovat opatrně. Z těchto studií nicméně vyplývá, že množství tuku, vlákniny (ovoce, zelenina), masa a vitaminů rozpustných v tucích mělo zásadní vliv na složení střevního mikrobiomu těhotné a novorozence.^(33,34) Chu a kol. pozorovali, že vysokotučná dieta vedla u novorozence k nižšímu zastoupení Bacteroides a k vyššímu zastoupení Enterococcus v době narození.⁽³³⁾ Pokles množství Bacteroides bylo pozorováno ještě v 6. týdnu života. Právě nižší zastoupení Bacteroides může vest k poruše energetického metabolismu, jelikož rod Bacteroides je významný v produkci SCFAs.⁽²⁴⁾
Lundgren a kol. naproti tomu pozorovali rozdíly nejen v závislosti na typu stravy těhotné ženy, ale taky na způsobu porodu.⁽³⁴⁾ Například u vaginálně rozených dětí s každým zařazeným kusem ovoce do denní diety těhotné ženy byla vyšší šance převahy rodů Streptococcus a Clostridium v neprospěch Bifidobacterium.⁽³⁴⁾ Vyšší příjem vlákniny měl vliv na složení střevního mikrobiomu kojence ještě ve dvou měsících věku.⁽³⁵⁾ Zajímavé je zjištění, že příjem umělých sladidel u těhotných žen vedl u novorozenců k nižšímu zastoupení Bacteroides a vyššímu zastoupení Prevotella copri, tyto děti měly navíc v 1 roce věku vyšší BMI.⁽³⁶⁾

Tyto studie a pozorování otevírají bránu možnostem pozitivního ovlivnění střevního mikrobiomu novorozence skrze racionální výživu u těhotné. Vzhledem k limitujícímu počtu dosavadních studií je potřeba výsledky interpretovat obezřetně a brát v potaz i studie, které tuto asociaci neprokázaly.⁽³⁷⁾

Způsob porodu

Způsob porodu patří k dobře známým a nejvýznamnějším faktorům ovlivňujícím iniciální kolonizaci střeva novorozence.^(27,38) Během spontánního porodu je novorozenec vystaven vaginálním a střevním bakteriím. Zdá se, že potenciál osídlit střevo novorozence mají především střevní bakterie matky a z nich pouze některé rody.^(39,40) Díky tomu je střevní mikrobiom novorozence po vaginálním porodu obohacen zejména o rody Bifidobacterium. Bacteroides, Escherichia.⁽⁴⁰⁾ Některé druhy těchto rodů (bifidobakterie, bakteroidy) se podílí na zpracování oligosacharidů mateřského mléka (HMOs, human milk oligosaccharides). To může vysvětlovat jejich úspěch v osídlování a perzistenci ve střevě novorozence.⁽⁴¹⁾

Naproti tomu novorozenci rození císařským řezem (per S. C.) se iniciálně setkávají s mikroby přítomnými na kůži matky a s bakteriemi z nemocničního prostředí (rody Staphylococcus, Corynebacterium, Streptococcus, Propiniobacte-
rium).^(38,42). Dalším důležitým faktorem, který je potřeba vzít v potaz, je administrace antibiotik, která je u operačních porodů standardem. V porovnání s novorozenci po vaginálním porodu je střevní mikrobiom novorozenců rozených per S. C. s větší pravděpodobností osídlován potenciálními patogeny, jako je Enterococcus, Enterobacter a Klebsiella.^(38,42) Dále bylo pozorováno, že střevní mikrobiom dětí rozených per S. C. disponuje nižší diverzitou, a to až do dvou let života.⁽⁴³⁾ Rody Bifidobacterium a Bacteroides jsou zastoupeny s nižší četností.^(25,27)
V dalším průběhu, a to i po dosažení jednoho měsíce věku, zůstává způsob porodu jedním z nejdůležitějších faktorů ovlivňujících kompozici střevního mikrobiomu (více než výživa mateřským mlékem a vliv okolního prostředí).⁽³⁸⁾

U předčasně narozených novorozenců je vztah způsobu vedení porodu a vývoje střevního mikrobiomu málo prozkoumán. Roli zde jistě hraje i gestační věk, fyziologická nevyzrálost, expozice novorozenecké jednotce intenzivní péče a podávání antibiotik. To vše může maskovat vliv způsobu porodu na kompozici střevního mikrobiomu.⁽¹⁸⁾ K možným následkům ne zcela ideálního/fyziologického složení střevního mikrobiomu některých nedonošených novorozenců, ke kterému přispívají výše zmiňované faktory a rovněž porod per S. C., je vyšší riziko rozvoje obezity, astmatu, alergií či imunodeficitů.^(18,44) Za pozornost stojí i výsledky prací dávající do souvislosti složení střevního mikrobiomu nedonošeného novorozence a neurokognitivní vývoj.⁽⁴⁵⁾

Dle dostupných metaanalýz přetrvávají tyto změny po S. C. porodu minimálně do 12. měsíce.⁽⁴⁰⁾ Během prvního roku života je mikrobiom vaginálně rozených novorozenců stabilnější,⁽³⁷⁾ zatímco u dětí rozených per S. C. má nižší celkovou diverzitu, dle některých publikací až do dvou let života.^(37,43) Vzniklé následky mohou provázet jedince po celý život, jelikož změny vyvolané porodem per S. C. mohou zvyšovat riziko některých chronických chorob (atopie, astma, IBD, DM I, II), a to pravděpodobně na podkladě interakce mezi mikrobiomem a vyvíjejícím se imunitním systémem.⁽⁴⁴⁾ Kojení spolu s probiotiky (především těmi obsahujícími rod Bifidobacterium) jsou doporučenými způsoby pro zmírnění následků porodu per S. C.⁽⁴⁰⁾ Probiotika podporují obnovu diverzity střevního mikrobiomu u novorozenců rozených per S. C.⁽⁴²⁾

Typ výživy

Složení střevního mikrobiomu novorozence je zásadně ovlivněno typem výživy.⁽⁴⁶⁾ Mluvíme o mateřském mléce (kojení nebo odstříkané mateřské mléko), donorském mléce (mléko od dárkyň, které je pasterizováno a skladováno v bance mateřského mléka) a umělé výživě pro novorozence a kojence.

Mateřské mléko obsahuje esenciální makronutrienty (např. kasein, syrovátka, mastné kyseliny, HMOs) a mikronutrienty (imunoglobuliny, vitaminy a další).⁽⁴⁷⁾ Význam kojení a mateřského mléka pro zdraví a vývoj střevního mikrobiomu novorozence je značný. Např. HMOs jsou důležitými prebiotiky podporujícími růst Bifidobacterium a Bacte-
roides.^(48,49) Neméně významný je samotný mikrobiální obsah mateřského mléka.^(48,49) Ten zahrnuje bakterie nacházející se na kůži (Staphylococcus), v dutině ústní (Streptococcus), ale rovněž bakterie typické pro střevní trakt (Enterococcus, Bifidobacterium).⁽⁵⁰⁾ Předpokládá se, že za původem těchto bakterií stojí hned několik zdrojů. Jednak je to kůže matky a novorozence, dále zpětný tok mléčných kanálků (tzv. back-wash proces). K tomu dochází během kojení a vede ke zpětnému přesunu tekutiny z dutiny ústní novorozence do vývodných mléčných žláz, čímž je mamární mikrobiom obohacován o mikroby orální dutiny dítěte.⁽⁴⁸⁾ V literatuře najdeme informace i o tzv. entero-mamárním oběhu, při kterém by mělo docházet k selektivnímu přesunu (resp. aktivní migraci) střevních bakterií matky do mléčné žlázy, a to prostřednictvím leukocytů a lymfatického oběhu.⁽⁵¹⁾

Střevní mikrobiom kojených dětí je obohacován zejména o bifidobakterie (např. B. breve, B. longum, B. bifidum) a laktobacily (např. L. gasseri, L. fermentum, L. salivarius).⁽⁵⁰⁾
Výsledkem je větší stabilita střevního mikrobiomu a jeho relativně nízká diverzita, která má v tomto věkovém období protektivní vliv např. před infekcemi respiračního a gastrointestinálního traktu.⁽⁵²⁾ K dalším výhodám kojení patří mj. snížení rizika výskytu imuno-metabolických komplikací (atopie, respirační infekce, diabetes mellitus I. typu).⁽⁵³⁾ U nezralých novorozenců byl navíc prokázán pozitivní vliv na neurologický vývoj a snížení rizika vzniku nekrotizující enterokolitidy a retinopatie nedonošených novorozenců.⁽⁴⁸⁾

V případě donorského mateřského mléka jsou některé makronutrienty a mikronutrienty procesem pasterizace zredukovány, či zcela chybí. Dochází k redukci mikrobiálního obsahu, poklesu enzymatické aktivity, poklesu imunoglobulinu A, laktoferinu a lyzozomální obsahu. Jiné bioaktivní složky, jako např. HMOs, nukleotidy a polynenasycené mastné kyseliny, jsou zachovány.⁽⁴⁶⁾ Donorské mléko formuje střevní mikrobiom podobně jako mateřské mléko. Ochranný efekt je v porovnání s umělou výživou pro novorozence významný, i když nižší oproti mateřskému mléku.⁽⁴⁶⁾

Posledním typem je umělá výživa pro novorozence a kojence. Novorozenci, kteří jsou krmeni touto stravou, mají střevní mikrobiom s vyšší bakteriální diverzitou a vyšším relativním zastoupením potenciálně patogenních agens (čeledi Enterobacteriaceae, Bacteroidaceae, Clostridiaceae).^(18,48)
Současně dochází k urychlení maturace jejich střevního mikrobiomu směrem k adultnímu typu.⁽⁴⁴⁾ U předčasně narozených novorozenců nejsou závěry týkající se vlivu umělé stravy na střevní mikrobiom jednoznačné. Některé studie popisují nižší relativní zastoupení bifidobakterií a celkově nízkou bakteriální bohatost ve srovnání s nezralými novorozenci, kteří byli krmeni mateřským mlékem.⁽¹⁸⁾ Naproti tomu recentní randomizovaná studie neprokázala rozdíly v alfa a beta diverzitě střevního mikrobiomu u nedonošených novorozenců krmených výlučně mateřským mlékem nebo umělou formulí.⁽⁵⁴⁾
I přes nejednoznačné výsledky je známo, že časná iniciace krmení nedonošených novorozenců umělou výživou významně přispívá k riziku rozvoje nekrotizující enterokolitidy.⁽⁵⁵⁾

Antibiotika

Dopad antibiotik (ATB) na vývoj střevního mikrobiomu se odvíjí od spektra užitých přípravků, dávky a délky podání. Již intrapartálně podaná ATB (IAP, intrapartum antibiotics prophylaxis) mohou ovlivnit složení střevního mikrobiomu novorozence. IAP se užívá jednak k prevenci sepse novorozence způsobené bakterií Streptococcus agalactiae (GBS, group B Streptococcus),⁽⁵⁶⁾ ale také během operačního porodu. Celosvětově narůstá podávání intrapartální ATB profylaxe. Například v USA je to u více než 40 % rodiček.⁽⁵⁶⁾ IAP je asociována u donošených novorozenců s poklesem kmenů Actinobacteria a Bacteroidota a relativně vyšším zastoupením Firmicutes a Proteobacteria ve srovnání s novorozenci bez profylaxe.^(57,58) Některé z těchto změn přetrvávaly až do dvanáctého měsíce života.⁽²⁹⁾ Zároveň platí, že riziko nepodání ATB s možným rozvojem infekce vždy převažuje riziko nežádoucích změn v mikrobiomu.⁽⁵⁹⁾ Obecně má mikrobiom novorozenců léčených antibiotiky postnatálně nižší alfa diverzitu s přetrváváním do jednoho roku věku. Významně méně byl zastoupen rod Bifidobacterium a dále Escherichia, Staphylococcus a Bacte-
roides, a to ve prospěch rodů Klebsiella a Enterococcus.⁽⁴²⁾

Interpretace závěrů vlivu ATB na změny složení mikrobiomu ve skupině nezralých dětí je komplikovaná z hlediska mnoha zavádějících faktorů a vysoké heterogenity v designu jednotlivých studií. Dlouhodobější prenatální a postnatální expozice antibiotikům (≥ 1 týden) může ovlivnit složení rané střevní mikrobioty u předčasně narozených novorozenců, současně se u těchto dětí častěji setkáváme s bakteriemi rezistentními na antibiotika.⁽⁶⁰⁾ Studie REASON byla první studií, která randomizovala symptomatické předčasně narozené novorozence s podezřením na infekci do dvou skupin dle užití ATB terapie.⁽⁶¹⁾ V první skupině novorozenci dostávali, ve druhé nedostávali ATB terapii během prvních 48 hodin po narození. Výsledky této studie naznačují, že užívání antibiotik do 48 hodin po narození by nemělo mít trvalý účinek na vývoj střevního mikrobiomu (alfa diverzita se mezi probandy v období 28.–39. gestačního týdne nelišila).

Jak ve skupině zralých, tak nezralých novorozenců je časná, antibiotiky navozená dysbióza spojována s možnými nežádoucími klinickými událostmi (rozvoj atopie, nespecifických střevních zánětů, diabetu a obezity).⁽⁸⁾ U nezralých novorozenců navíc narůstá riziko rozvoje nekrotizující enterokolitidy nebo sepse.⁽⁴⁰⁾

Snížení dopadů podávání antibiotik nebo ATB léčby lze dosáhnout při dodržování zásad antibiotické politiky. Jedná se o pečlivou indikaci ATB terapie, redukci užívání širokospektrých ATB a neprodlužování ATB terapie (při negativní hemokultuře nebo nízkých ukazatelích zánětu vysadit ATB ideálně do 48 hodin). Dále je třeba dbát na pečlivou hygienu rukou u zdravotníků a návštěv k redukci rizika kolonizace oportunními patogeny. Bylo prokázáno, že dlouhodobá suplementace probiotickými kmeny Bifidobacterium breve a Lactobacillus rhamnosus (minimálně tři měsíce) v kombinaci s alespoň částečným kojením vedla k téměř kompletní restoraci střevního mikrobiomu jak po antibiotické terapii, tak rovněž po porodu císařským řezem.⁽⁶²⁾

Prostředí

Prostředí, kterým je novorozenec obklopen, je dalším důležitým faktorem, který ovlivňuje výsledné složení střevního mikrobiomu. Roli hraje samotné okolí, tj. nemocniční vs. domácí prostředí, ale i přítomnost starších sourozenců nebo zvířat.

Během hospitalizace je novorozenec obklopen bakteriemi typickými pro nemocniční prostředí, často se jedná o oportunní patogeny. Čím delší dobu novorozenec v nemocnici pobývá, tím větší je šance, že bude těmito bakteriemi kolonizován.⁽⁶³⁾ Tato situace se zpravidla týká nedonošených novorozenců.⁽⁶⁴⁾ V riziku jsou nicméně i děti po císařském řezu.⁽³⁸⁾ K přenosu bakterií dochází nejčastěji při manipulaci s dítětem (tedy z rukou zdravotníků), riziko dále zvyšují nejrůznější invazivní metody (katetrizace, nazogastrická sonda atd.).⁽⁶³⁾ K typickým nozokomiálním patogenům patří Staphylococcus aureus, koaguláza-negativní stafylokoky, enterokoky, enterobakterie a kandidy.⁽⁶⁵⁾

Ani druhá extrémní situace, a sice nadměrně čisté prostředí v okolí novorozence, není pro vývoj mikrobiomu a pozdější zdraví dítěte ideální. To nám ostatně potvrzuje již přes 30 let známá hygienická hypotéza.⁽⁶⁶⁾ Mikrobiální deprivace vyvolaná excesivní dezinfekcí bezprostředního okolí novorozence může mít za následek nevyváženost přirozené antigenní stimulace, která je však naprosto zásadní pro fyziologický vývoj a maturaci imunitního systému.⁽⁶⁷⁾

Dalším aspektem je soužití novorozence se starším sourozencem nebo zvířaty, kteří jsou dalším potenciálním zdrojem bakterií.^(68,69) Důkazem je signifikantně vyšší pravděpodobnost přítomnosti animálního druhu Bifidobacterium pseudolongum u měsíčních kojenců v porovnání s novorozenci žijícími v prostředí bez srstnatých zvířat.⁽⁷⁰⁾ V dalším průběhu života, ve třech měsíců věku, byl střevní mikrobiom obohacen o méně běžné rody Oscillospira a Ruminococcus.⁽⁶⁹⁾
Ve stejné kohortě, ale ve čtyřech měsících věku bylo potvrzeno menší zastoupení čeledi Bifidobacteriaceae ve prospěch Peptostreptococcaceae,⁽⁶⁷⁾ rozdíly byly pozorovány ještě v 18 měsících věku. V této studii nicméně nebyl zaznamenán vliv na celkovou diverzitu. Tyto změny, a to na podkladě časné IgE senzibilizace k běžným alergenům, mohou působit protektivně před rozvojem atopických onemocnění.⁽⁷¹⁾ Soužití se starším sourozencem, podobně jako přítomnost srstnatých zvířat v prvních letech života je spojováno s rychlejší maturací střevního mikrobiomu.^(67,68)

KLINICKÉ ASPEKTY SLOŽENÍ STŘEVNÍHO MIKROBIOMU

(Nejen) u donošeného novorozence

Alergická onemocnění

Nárůst incidence atopie je v posledních letech dáván mimo jiné také do souvislosti s časnou střevní dysbiózou. Největší vliv je přisuzován způsobu porodu a typu výživy.⁽⁷²⁾ Dle recentních poznatků, vycházejících ze studií na myších modelech, dochází již během fetálního vývoje ke stimulaci maturace střevního epitelu a v něm působících imunitních buněk, a to i bez kolonizace sliznic živými bakteriemi.⁽⁷³⁾ Velmi málo se ví o procesech, které tento jev podněcují. Jednou z teorií je působení produktů mateřských bakterií jako např. SCFAs nebo agonistů Toll-like receptorů (TLRs), které přirozeně prostupují placentou k fetu.⁽⁷⁴⁾ Experimentálně bylo zjištěno, že zvýšené množství SCFAs u březích myší, díky stravě bohaté na vlákninu, vedlo u potomků skrze indukci regulačních T lymfocytů k supresi rozvoje alergických onemocnění dýchacích cest.⁽⁷³⁾

Jiná situace nastane po porodu, kdy se imunitní systém u všech novorozenců nadále rozvíjí (lymfocyty jsou tzv. naivní, intestinální bariéra je nedostatečná, sekrece slizničního imunoglobulinu A je nízká). Tyto aspekty jsou ještě více vyjádřeny u nedonošeného novorozence.⁽⁷⁴⁾ Po narození se tak osídlující bakterie stávají prvními antigenními stimuly, se kterými se novorozenec setkává a které se podílejí na vzniku imunitní tolerance. Děje se tak mimo jiné pomocí TLRs, které podporují produkci IgA. Aktivita TLRs je v prvních dnech života nízká, pravděpodobně proto, aby nedocházelo k nadměrné imunitní stimulaci, která by interferovala s osídlujícími bakteriemi.⁽⁷⁵⁾

V dalším novorozeneckém a kojeneckém období je vývoj imunitního systému velmi složitou záležitostí. Možných interakcí mezi osídlujícím střevním mikrobiomem a imunitním systémem je mnoho. Příkladem jsou mikrobiomem indukované T regulační lymfocyty, které jsou kritické v udržování imunitní homeostázy. CD4+ T regulační lymfocyty, které exprimují transkripční faktor Foxp3 (někdy značené jako CD4+Foxp3 Treg), jsou důležitou skupinou buněk schopných tlumit prozánětlivou odpověď skrze produkci IL-10, čímž se podílejí na udržování imunitní homeostázy.⁽⁷⁶⁾  Na myších modelech bylo zjištěno, že bakteriální klustery IV a XIVa rodu Clostridium, které se přirozeně vyskytují v našich střevech, podněcovaly ve střevní mukóze akumulaci a funkci těchto buněk.^(77,78) Konkrétně orální inokulace sterilních myších mláďat těmito kmeny vedla k rezistenci rozvoje kolitidy a nadměrné alergické odpovědi v podobě nižší hladiny cirkulujících IgE u dospělých jedinců.

Obezita

Od roku 1975 došlo k trojnásobnému nárůstu obezity celosvětově.⁽⁷⁹⁾ Obezita je komplexní onemocnění, na kterém se podílí nejen nerovnováha mezi energetickým příjmem a výdejem, ale rovněž genetické pozadí jedince a environmentální prostředí (životní styl, stres atd.). Jedním z dalších faktorů je i složení střevního mikrobiomu.⁽⁸⁰⁾ Proběhlé observační studie jak v případě myších, tak lidských jedinců prokázaly asociaci mezi obezitou a změnami ve složení střevního mikrobiomu.^(80–82) Konkrétně se jednalo o změnu v zastoupení dvou hlavních kmenů střevního mikrobiomu, a sice pokles Bacteroidota ve prospěch Firmicutes.^(82,83) Tento tzv. obezitogenní mikrobiom vykazuje schopnost získávání většího množství energie ze stejného druhu a množství stravy, a to fermentací nestravitelných polysacharidů obsažených ve vláknině,⁽⁸⁴⁾ čímž jsou produkovány ve zvýšené míře SCFAs, které se mj. podílí na uvolňování peptidových hormonů, které kontrolují náš apetit.⁽⁸⁵⁾ V získání tohoto tzv. obezitogenního mikrobiomu hraje roli především typ a množství potravy.⁽⁸⁶⁾ Hyperkalorická strava, v současné době tzv. strava západního typu, tyto změny podněcuje,⁽⁸⁶⁾ rostlinná strava působí opačně.⁽⁸⁷⁾ Přenos obezitogenního mikrobiomu může proběhnout i vertikálně z matky na dítě.⁽⁸⁸⁾
Nemalou roli hrají také ATB podávaná v prvním roce života, která způsobují podobné změny, jaké pozorujeme u obezitogenního mikrobiomu.⁽⁸⁹⁾ Navíc se zdá, že tyto bakterie působí i na vyšší úrovni, a to ovlivněním aktivity hostitelských genů, které regulují výdej a ukládání energie.⁽⁸³⁾

Jedním z účinných způsobů, jak ovlivnit složení střevního mikrobiomu ve prospěch méně obezitogenního složení, je strava bohatá na vlákninu a neživočišné produkty, a to již v těhotenství.^(33,34) Je doporučeno vyvarovat se umělým sladidlům, rafinovaným a zpracovaným potravinám. Neméně důležitá je pravidelná sportovní aktivita.⁽⁸⁷⁾

U nedonošeného novorozence

Nezralost imunitního systému a fyziologických bariér spolu s častými mikrobiálními změnami v této skupině novorozenců mohou vést k rozvoji závažné neonatální morbidity, jako je nekrotizující enterokolitida (NEC, necrotizing enterocolitis) nebo pozdní sepse novorozence (LOS, late onset sepsis). Střevní mikrobiom může mít také systémové účinky na jiné orgány, např. na centrální nervový systém.⁽²⁶⁾

Nekrotizující enterokolitida

Přestože patogeneze NEC nebyla doposud plně objasněna, nejrozšířenější teorií vzniku je proces, při kterém dochází k aktivaci tzv. Toll-like 4 receptorů (TLR4), které se nachází na střevních epiteliálních buňkách.⁽⁹⁰⁾ Na tyto TLR4 se vážou bakteriální endotoxiny s následnou aktivací tzv. PAMP receptorů (pathogen-associated molecular patterns receptor). Výsledkem této signalizace je buněčná apoptóza a epiteliální poškození, čímž je odstartována bouřlivá zánětlivá kaskáda, která začíná v oblasti exponované lamina propria. Přitom dochází k aktivaci prozánětlivých cytokinů (např. tumor necrosis factor alfa – TNFα, IL-1, IL-8), což podmiňuje další šíření zánětu.⁽⁹⁰⁾

V současné době se předpokládá, že rozvoj NEC není spojen s konkrétními bakteriálními druhy jakožto vyvolávajícími agens, ale spíše s nestabilním a druhově málo bohatým mikrobiomem. Tuto asociaci dokazuje i rozsáhlá studie Stewarta a kol., kde žádný ze šesti bakteriálních klastrů, tzv. PGCT (preterm gut community types, blíže viz tab. 1), nebyl signifikantně asociovaný s rozvojem NEC.⁽⁹¹⁾ Zajímavým výstupem nicméně je, že PGCT 6, ve kterém dominovaly bifidobakterie, jako jediný nikdy nebyl detekován u dětí s NEC. Vysoký relativní nadbytek bifidobakterií u nedonošených novorozenců se tedy zdá být protektivní vůči rozvoji NEC.⁽⁹¹⁾

Pozdní sepse u novorozence

Neonatální sepse je jednou z nejzávažnějších komplikací novorozeneckého období s vysokou mortalitou a závažnou dlouhodobou morbiditou.⁽⁹²⁾ Pozdní sepse novorozence (LOS, late onset sepsis) vzniká horizontálním přenosem mikrobů z prostředí po 72 hodinách života novorozence.⁽⁹²⁾ Nezralí novorozenci jsou náchylnější k rozvoji infekce z důvodu svého nezralého imunitního systému a nedokonalých kožních a slizničních bariér. Riziko se dále zvyšuje s použitím invazivních procedur, s protrahovanou parenterální nutricí a s alterací střevního mikrobiomu.⁽¹⁸⁾ Patogeny prokázané v případech LOS jsou pravidelně detekovány ve střevním mikrobiomu postižených jedinců, kde často tvoří dominantní druh v době diagnózy.⁽⁹³⁾ Přemnožení těchto bakterií zvyšuje riziko jejich průniku do krevního oběhu skrze nezralou střevní sliznici.^(18,93) Stewart a kol. nepotvrdili signifikantní asociaci mezi kterýmkoliv z PGCTs, nicméně PGCT 2 a 6 nebyly nikdy nalezeny v žádném vzorku u dětí s LOS před vypuknutím onemocnění. PGCT 6 nebyl taktéž nikdy přítomen po stanovení diagnózy pozdní infekce. Z výsledků studie vyplývá, že vyšší diverzita střevního mikrobiomu s relativním nadbytkem bifidobakterií se zdá být protektivní vůči rozvoji LOS.⁽⁹³⁾

Vývoj mozku a osa střevo–mozek u nezralých novorozenců

Neuronální maturace pokračuje po předčasném porodu velmi pravděpodobně odlišným způsobem než nitroděložně.⁽⁹⁴⁾ Tomu odpovídá skutečnost, kdy až u 1/6 extrémně nezralých dětí pozorujeme alterovaný vývoj mozkových funkcí bez ultrazvukem popsané intrakraniální patologie a bez předešlého klinického inzultu, který by tento stav vysvětloval.⁽⁹⁵⁾ Předpokládá se, že střevní bakterie ovlivňují vývoj mozku skrze produkci neuromodulačních molekul.⁽⁹⁶⁾ Patří k nim serotonin, dopamin a kyselina gama-aminomáselná (GABA). Například hladina GABA je asociována se zastoupením bakterií rodu Veilonella, které za produkci GABA nebo jejího prekurzoru odpovídají. K redukci počtu Veilonella dochází po ATB terapii.^(61,97) Dalším popisovaným vztahem je bidirektivní výměna informací mezi mikrobiomem a neurony. Děje se tak zřejmě skrze peptidoglykanové receptory v mozku a bakteriální peptidoglykany (polysacharidové součásti buněčné stěny), které se přirozeně uvolňují do našeho krevního oběhu.⁽⁶⁵⁾ Časné a časté změny ve střevním mikrobiomu nezralých dětí jsou spojovány s trvalou psychiatrickou morbiditou.⁽²⁶⁾

ZÁVĚR

Střevní mikrobiom spolu s lidským jedincem tvoří jeden celek, tzv. holobiont. K jeho vývoji dochází již záhy po narození. V kontextu jeho nesporného významu pro zdraví lidského jedince je potřeba myslet na všechny aspekty (způsob porodu, gestační týden, způsob výživy, ATB terapie atd.), které mohou jeho přirozený vývoj ovlivnit. Náš klinický přístup by měl směřovat k podpoře přirozeného vývoje střevního mikrobiomu a nápravě eventuálních alterací (redukce počtu císařských řezů, podpora kojení, nabídka donorského mléka, neprodlužování ATB terapie). Dalším z odkrývajících se aspektů jsou dosud neznámé interakce mezi prvními bakteriálními kolonizátory a novorozencem, které mají na zdraví novorozenců a kojenců mnohem větší vliv, než si v současnosti uvědomujeme. Je velmi pravděpodobné, že v budoucnu bude klinickou praxí personalizovaný přístup založený na analýze střevního mikrobiomu, díky kterému budeme schopni predikovat vznik a vývoj některých závažných klinických jednotek (např. NEC, LOS). |