Jak dożyć do setki? To zaskakujące, jak wiele zależy od naszego mikrobiomu

Gigantyczne imperium bakterii, grzybów i wirusów zamieszkujących nasze jelita – w książce „Świat mikrobiomu” James Kinross odsłania tajemnice tytułowego mikrobiomu, czyli zbiorowiska drobnoustrojów, które mają wpływ na każdy aspekt naszego życia, od trawienia kolacji i odporności na choroby po samopoczucie i wybory miłosne. Hello Zdrowie objęło tę fascynującą lekturę swoim matronatem medialnym. Przeczytajcie jej fragment.

„Świat mikrobiomu” (Wydawnictwo Naukowe Helion) to nieoceniona skarbnica wiedzy o fascynujących procesach zachodzących w naszych jelitach i całym ludzkim organizmie. Poniżej publikujemy fragment rozdziału „Jak dożyć setki” poświęcony linii GEM.

Legenda głosi, że w 1513 roku hiszpański odkrywca i konkwistador Juan Ponce de León wyruszył z Portoryko w poszukiwaniu wyspy Bimini i przypadkowo odkrył na swej drodze Florydę. Bimini, jak powiedziano Ponce de Leónowi, było miejscem, w którym znajdowała się fontanna młodości: zbiornik wody otoczony gigantycznymi magnoliami, które przez wieki pozostawały w stanie „świeżym jak fiołki” dzięki magicznym właściwościom wody z fontanny. Woda ta mogła zawierać pierwotniaki, bakteriofagi, grzyby oraz bakterie i według mnie to najprawdopodobniej właśnie ta symbioza, a nie żadne czary, zapewniła magnoliom ich długowieczność. Nie wiemy, czy Juan kiedykolwiek odnalazł tę wyspę, ale jeśli tak, to odmładzające właściwości Bimini nie mogły być tak wspaniałe, jak mówiono: Ponce de León odszedł z tego świata w wieku około 47 lat. Odpowiedzialne za to były bakterie; zmarł na sepsę po tym, jak zraniono go strzałą w udo.

Fontanna młodości to powracający motyw w ludzkiej wyobraźni, po raz pierwszy wspomniany przez Herodota w V wieku p.n.e. i odkrywany na nowo przez kolejne pokolenia. Jest to koncepcja uwielbiana przez miliarderów, którzy wcześniej czy później dochodzą do tego samego wniosku: wszystkie pieniądze świata nie mogą zmienić tego jednego nieuchronnego procesu wspólnego dla wszystkich form życia. Niedawno Jeff Bezos, założyciel Amazona, zainwestował w start-up o nazwie Altos, którego celem jest odwrócenie procesu starzenia. Bogaci zawsze będą szukać Bimini.

Naukowcy również od dawna zmagają się z problemami starzenia i śmiertelności – chyba nikt nie doszedł do tak radykalnych wniosków, jak rosyjski immunolog Ilja Miecznikow, dla którego jelita były „szczątkową kloaką” fermentujących drobnoustrojów w samym centrum tej odwiecznej walki. Jego werdykt jest wprost potępiający:

Flora jelitowa człowieka wydaje się być główną przyczyną krótkiego trwania ludzkiego życia i trzeba obudzić ludzką świadomość, aby naprawić tę niesprawiedliwość.

Miecznikow nalegał, aby ludzie, jeśli to możliwe, unikali spożywania surowej żywności, ponieważ był przekonany, że jest ona źródłem prymitywnych drobnoustrojów i toksyn. Opowiadał się nawet za operacją usunięcia całej okrężnicy, aby można było całkowicie wyeliminować mikrobiom jelitowy.

Jeśli chcecie żyć długo i zdrowo, nie potrzebujecie wycinać sobie okrężnicy; tak naprawdę gorąco polecam, abyście ją sobie zatrzymali. Jeśli chodzi o przedłużanie życia, nie musicie nic nawet wiedzieć o mikrobiomie. Wystarczy przestrzegać tych czterech prostych zasad:

1. Nie palić (i nie używać e-papierosów).
2. Nie mieć nadwagi.
3. Nie jeździć na motocyklu.
4. Mieszkać w kraju z dostępnym systemem opieki zdrowotnej.

Problem polega na tym, że nie wszystkie te kwestie podlegają wyborowi. Większość osób z nadwagą nie wybiera otyłości; nie możemy dokonać wyboru miejsca urodzenia; palenie jest chemicznie uzależniające; a warunki ekonomiczne lub ubóstwo mają wpływ na to, gdzie wielu ludzi mieszka. Jeśli jesteście szczupłą, niepalącą, dużo chodzącą pieszo osobą czytającą tę książkę w Japonii, to moje gratulacje: statystycznie macie ogromną szansę, że dożyjecie przynajmniej 84,2 roku życia. Jeśli czytacie ten akapit, paląc papierosa w trakcie oczekiwania na swojego hamburgera w barze motocyklowym w Charleston w Wirginii Zachodniej, to prawdopodobnie będziecie żyć 74,4 lata lub krócej. Wirginia Zachodnia ma najniższą średnią długość życia w Stanach Zjednoczonych. Ale nie martwcie się, ponieważ można umrzeć na milion sposobów i, co ważniejsze, jest milion sposobów na przedłużenie życia. Jazda na motocyklu jest ekscytująca i nie ma lepszego miejsca do realizacji tej pasji niż wiejskie drogi Wirginii Zachodniej, które zawsze zaprowadzą was do domu (nawiązanie do piosenki Johna Denvera Take Me Home, Country Roads).

Jestem zagorzałym zwolennikiem niegodnego starzenia się i wielkiego znaczenia dobrej zabawy. Ale muszę również przyznać, że jako gatunek bardzo słabo radzimy sobie z wdrażaniem prostych zachowań, które w zdecydowany sposób wydłużają życie w zdrowiu. Częściowo dlatego, że tak naprawdę nie jesteśmy do tego zmuszeni. Nowoczesna medycyna rekompensuje nasze złe decyzje i jeśli nas na to stać, będziemy obecnie żyć dłużej niż było dla nas przewidziane. Zjawisko starzenia się społeczeństwa jest wyraźne i dotychczas niespotykane w historii. W ciągu następnych czterech dekad około 22% światowej populacji osiągnie wiek powyżej sześćdziesięciu lat, co oznacza drastyczny wzrost z 800 milionów do dwóch miliardów ludzi. Po raz pierwszy w historii ludzkości osoby w wieku powyżej 65 lat będą przewyższać liczebnie dzieci do piątego roku życia.

Chociaż dane demograficzne sugerują, że ludzie starsi są zdrowsi niż kiedykolwiek wcześniej, nadal utrzymują się duże różnice w średniej długości życia pomiędzy krajami osiągającymi najgorsze wyniki (Sierra Leone) i krajami z najlepszymi wynikami (Japonia), z dysproporcją średniej długości życia w chwili urodzenia wynoszącej 36 lat. W krajach rozwiniętych wyzwaniem nie jest to, jak żyć długo, ale jak cieszyć się dobrą jakością życia, podczas gdy w krajach rozwijających się priorytetem pozostaje przetrwanie.

Starzenie się to złożony proces biologiczny, którego każdy doświadcza w inny sposób, ale definiuje się go jako postępujące pogorszenie funkcjonowania związane z osłabieniem, chorobami i śmiercią. Osoby starsze cierpią na wiele chorób współistniejących, które objawiają się osłabieniem funkcji fizjologicznych i szeroko rozumianymi zespołami geriatrycznymi polegającymi na zaburzeniach funkcji poznawczych, chodu i równowagi oraz trzymania moczu i stolca4. Mikrobiom jelitowy odgrywa kluczową rolę w określaniu anatomicznych i fizjologicznych reakcji na starzenie się. Wpływa na funkcje trawienne, gęstość kości, aktywność neuronalną, odporność i naszą odpowiedź na infekcje patogenne. Odgrywa także kluczową rolę w skuteczności strategii zapobiegawczych lub leczenia farmakologicznego, które są powszechnie stosowane w leczeniu chorób wieku podeszłego. Ostatecznie każdy, kto próbuje kształtować politykę zdrowego starzenia się, musi dowiedzieć się o mikrobiomie jelitowym.

Linia GEM

Chociaż istnieje nieskończona liczba czynników, które będą decydować o tym, jak się starzejemy, możemy je pogrupować w trzy główne siły: genom, ekspozom i mikrobiom. Są to trzy elementy, które kształtują nie tylko nasze ryzyko zachorowania, ale także doświadczenie dobrego samopoczucia i zdrowego starzenia się. Pomyślmy o nich jako o osiach trójwymiarowego wykresu, na którym możemy zaznaczać upływ naszego życia.

Na pierwszym miejscu znajduje się genom: informacja genetyczna zawarta w całym ciele, która odgrywa główną rolę w naszej zdolności do normalnego rozwoju, funkcjonowania i starzenia się. Dla mniejszej części z nas odziedziczone mutacje genetyczne ustalą nasze ryzyko zachorowania lub przedwczesnej śmierci. Jednak tylko 25% naszego zdrowia i funkcjonowania w podeszłym wieku zależy od naszych genów, a na pozostałe 75% silnie wpływają łącznie nasze zachowania i środowisko. Dzieje się tak, ponieważ toksyny środowiskowe i szkodliwe czynniki nieuchronnie prowadzą do uszkodzenia naszego kodu genetycznego. „Epigenetyka” opisuje, w jaki sposób komórki kontrolują aktywność genów bez trwałego mutowania lub zmiany samej sekwencji DNA. Zasadniczo jest to genetyczne wyrażenie interakcji gen-środowisko, które zmienia sposób włączania i wyłączania genów bez trwałego uszkodzenia samego kodu genetycznego. Jak można się spodziewać, epigenetyczne modyfikacje genów są również głównym czynnikiem determinującym ryzyko chorób.

Następny w kolejności jest ekspozom: wszystkie siły środowiskowe, które oddziałują z naszym genomem w ciągu naszego życia. Obejmuje on miejsce, w którym mieszkacie, morze,  którym pływacie, i grunt, na którym stoicie, jedzenie, które spożywacie, ludzi, których całujecie, papierosy, które palicie (lub nie), samochód, którym jeździcie, platformy mediów społecznościowych, z których korzystacie, rodzinę, z którą się kontaktujecie, kościół, do którego chodzicie, pracę, którą wykonujecie, leki, które zażywacie i klasę społeczną, w której się urodziliście. W przeciwieństwie do stabilnego genomu, ekspozom jest dynamiczny – wpływa na niego wiele substancji chemicznych, białek, toksyn, tworzyw sztucznych, gazów i światło słoneczne, z którymi macie kontakt. Wasz przewód pokarmowy to największy narząd kontaktujący się ze środowiskiem i będzie on smakował, wąchał i pochłaniał wszystkie te rzeczy. W ciągu jednego dnia jelitowy układ odpornościowy jest narażony na większe obciążenie antygenami niż to, z jakim spotyka się ogólnoustrojowy układ odpornościowy w ciągu całego życia. Właśnie dlatego ma złożoną budowę anatomiczną i fizjologiczną, która pozwala mu funkcjonować i wykształcać wrodzoną odpowiedź immunologiczną – główny wyznacznik zarówno zdrowia, jak i starzenia się. Przewód pokarmowy stanowi największy organ immunologiczny pod względem liczby limfocytów (białych krwinek zwalczających infekcje), a tkanka limfatyczna jelit (GALT, gut-associated lymphoid tissue) w dowolnym momencie zawiera do 20% całkowitej liczby limfocytów w organizmie.

Wreszcie czas na mikrobiom, czyli zbiór mikroskopijnych form życia we wszystkich miejscach w waszym organizmie i na nim, w tym wszelkie formy symbiontów, amensalistów i patogenów. Mikrobiom posiada niestabilną i dynamiczną konstrukcję, która ma największy wpływ na rozwój naszej linii życiowej przed ukończeniem trzeciego roku życia, i w tym okresie pozostaje pod wpływem mikrobiomu rodzicielskiego. Następnie rozwija się w bardziej stabilnego przedstawiciela dorosłego przewodu pokarmowego, zasadniczo utrzymując się na stałym poziomie przez całe dorosłe życie aż do wieku około sześćdziesięciu lub siedemdziesięciu lat, kiedy to zaczyna zanikać.

Te trzy siły życiowe genów, ekspozomu i mikrobiomu – czyli GEM – nieustannie oddziałują na nas i na siebie. Zamiast rozważać naszą linię życia, możemy zacząć myśleć o naszej linii GEM.

Nasza linia GEM to coś, co naukowcy nazywają naszym „fenomem”, który opisuje wszystkie mierzalne cechy fizyczne i chemiczne ludzkiego ciała. Wpływ tych cech zmienia się wraz z wiekiem, więc linia GEM nie przebiega prosto, lecz jest zakrzywiona i zniekształcona. Zachowuje stabilność wewnętrzną, dostosowując się do zmieniających się warunków zewnętrznych, i potrafi adaptować się poprzez rozwój i reorganizację. Cechą charakterystyczną zdrowia mikrobiomu jest jego odporność na wahania ekpozomu lub genomu. W tym celu zdrowy mikrobiom musi mieć dużą rezerwę funkcjonalną, która wynika z jego różnorodności. Zdrowe starzenie się nie oznacza zatem po prostu braku choroby. Lepiej myśleć o nim jak o szeregu dynamicznych cech, które utrzymują równowagę wzdłuż linii GEM na wszystkich skalach życia komórkowego i we wszystkich częściach ciała.

Sytuację dodatkowo komplikuje fakt, że starzejący się organizm nieustannie się regeneruje, zastępując zniszczone komórki i tworząc nowe, odbudowując uszkodzone mechanizmy obronne, które chronią nas przed szkodliwymi cząsteczkami i mikrobami. Czasami dla naszego dobra tkanka musi zostać zniszczona, a następnie w idealny sposób zrekonstruowana przez nasz genom. Tempo regeneracji znacznie się różni w przypadku takich narządów, jak skóra, płuca czy jelita (szybko) i nerwy (bardzo wolno). Programowana śmierć komórki nazywa się apoptozą – jest to proces kontrolowany przez geny samobójcze, ale może zostać przejęty przez mikrobiom. Zastępowanie martwych komórek komórkami macierzystymi (takimi, które mają zdolność do przekształcenia się w dowolny typ komórek) również nie jest łatwe, ponieważ musi zostać zachowana wielkość, integralność genomu i tożsamość epigenetyczna mikrobiomu – trzy najistotniejsze cechy, które zwykle tracimy z wiekiem. Nic więc dziwnego, że proces ten jest również podatny na ingerencję drobnoustrojów. Linia GEM nie tylko zmienia się zgodnie z wzorcem waszego snu, cyklu menstruacyjnego (jeśli to was dotyczy) lub wywoływanych środowiskowo zmian hormonalnych, takich jak kryzys wieku średniego. Modeluje swój kształt zgodnie z każdą oscylacją wzdłuż wszystkich trzech osi życia. Występuje w stanie kwantowym, który może być jednocześnie korzystny i szkodliwy, ponieważ konsekwencją tych fluktuacji jest stan zapalny, który odgrywa rolę głównego regulatora biologicznego procesu starzenia.

Przychodzi taki moment – lub kilka momentów – w naszym życiu, kiedy jedna z osi wywiera na nas tak znaczący wpływ, że trajektoria linii GEM zmienia się radykalnie, co objawia się „chorobą”. I dla nas wszystkich w pewnym momencie linia życia zatrzyma się na zawsze w nieruchomym mroku, podczas gdy życie mikroorganiczne będzie toczyć się dalej, obracając nasze ciała z powrotem w proch.

Czy możemy przewidzieć, którą trajektorią podąża każdy z nas, i co ważniejsze, czy możemy mieć na to wpływ? Nie da się łatwo zmienić swoich genów (jeszcze), ale możecie przekształcić swój ekspozom i zaprojektować mikrobiom. W naszym dążeniu do wiecznego życia mikrobiom stanowi ważny cel, gdy jesteśmy zbyt leniwi, uparci, biedni lub zmanipulowani, aby zmienić swoje zachowania. Obecnie możemy jedynie dokonywać ogólnych przewidywań, gdzie i kiedy przypuszczalnie zakończy się linia GEM danej osoby, ponieważ nie dysponujemy historycznymi pomiarami tych skomplikowanych interakcji molekularnych, na których moglibyśmy oprzeć dokładniejsze modele. Genetycznie jesteśmy jednak bardzo podobni, nasze zachowania są w dużej mierze przewidywalne, a określone grupy ludzi prawdopodobnie doświadczą podobnych ekspozomów. Traktując to jako punkt wyjścia i wykluczając wszystkie wypadki, epidemiolodzy mogą stosować przybliżone miary do przewidywania, jak długo prawdopodobnie będziemy żyć. Naprawdę dobre modele epidemiologiczne mogą nawet dostarczyć nam przydatnych porad, jak utrzymać zdrowie. Jednak linia GEM jest tak wyjątkowa jak odcisk palca i te zalecenia nie mogą uwzględniać waszej osobniczej biologii ogólnoustrojowej ani wpływu mikrobiomu na wasze zdrowie. W naszych modelach matematycznych brakuje precyzji lub personalizacji i dopóki nie uwzględnimy mikrobiomu w tych obliczeniach, te statystyczne narzędzia pozostaną bezużyteczne.

Linia GEM pozwala nam wyobrazić sobie, jak trzy dominujące siły wpływają na nasze zdrowie w ciągu kilku pokoleń. Młodzi ludzie, urodzeni w epoce hiperglobalizacji, która rozpoczęła się w latach dziewięćdziesiątych XX wieku wraz z szybkim rozwojem globalizacji gospodarczej, kulturowej i politycznej, doświadczyli tak głębokiego zakłócenia swojego mikrobiomu i ekspozomu, że ryzyko zaburzeń dla ich układu odpornościowego dramatycznie wzrosło. Przebieg ich linii GEM bardzo różni się od tych z nas, którzy urodzili się przed tą epoką, a ta z kolei ma niewiele wspólnego z kształtem linii w przypadku kogoś, kto urodził się przed II wojną światową.

Oczywiście nie wszystkie chorobotwórcze czynniki ekspozomu są sobie równe, a niektóre działają w odmiennych mikrobiomach w różnych częściach naszego ciała. Palenie jest tego szczególnie jaskrawym przykładem.

Z kolejnych podrozdziałów dowiemy się więcej m.in. jak starzeje się mikrobiom, czym jest zapalenie starcze, a także co dzieje się z naszym mikrobem po śmierci.

Dr James Kinross — starszy wykładowca chirurgii kolorektalnej oraz konsultant chirurgiczny w Imperial College London, profesor wizytujący w Royal College of Surgeons of Ireland. Kieruje zespołem badawczym zajmującym się określaniem, w jaki sposób mikrobiom przyczynia się do powstawania raka i innych przewlekłych chorób jelit.

„Świat mikrobiomu. Bogactwo niewidzialnego życia w naszym ciele”, autor: dr James Kinross (Wydawnictwo Helion)