Spis treści
- Czym są LPS?
- Jelito jako bariera: ochrona przed intruzami
- Wpływ LPS na organizm: ryzyko stanu zapalnego i objawy
- Endotoksemia metaboliczna: przyczyna wielu chorób?
- Skąd bierze się nadmiar LPS w jelitach?
- Jak diagnozuje się endotoksemię i zbyt wysokie poziomy LPS?
- Jak w myBioma wykrywamy LPS i potencjał zapalny?
- Metody terapii endotoksemii spowodowanej zbyt wysokim poziomem LPS
Czym są LPS?
Lipopolisacharydy (LPS), nazywane też endotoksynami, to glikolipidy (połączenia węglowodanów i lipidów), które tworzą zewnętrzną warstwę bakterii Gram-ujemnych i chronią je przed szkodliwymi substancjami. LPS są uwalniane podczas normalnej aktywności metabolicznej bakterii lub gdy te obumierają. Gdy ściana jelita jest nieszczelna, LPS mogą przedostać się do krwiobiegu i wywołać ogólnoustrojowe stany zapalne, czyli stany zapalne w najróżniejszych miejscach w organizmie (1).
Gram-ujemne bakterie, a tym samym także LPS, naturalnie występują w jelitach. Dopóki nie namnażają się nadmiernie, jest to zupełnie normalne i zwykle nie powoduje problemów. Tak jak często bywa, także w jelitach liczy się zdrowa równowaga!
Jelito jako bariera: ochrona przed intruzami
Bariera jelitowa działa jak fizyczna i funkcjonalna zapora, która reguluje wymianę substancji między jelitem a resztą organizmu.
W zdrowym jelicie bariera jelitowa chroni przed przedostawaniem się niepożądanych substancji do krwiobiegu. LPS również w większości pozostają w świetle jelita. Jeśli jednak bariera jelitowa jest uszkodzona, LPS mogą bez przeszkód dostać się do organizmu.
Zwiększona przepuszczalność błony śluzowej jelita może mieć kilka przyczyn:
- Zaburzenie równowagi w mikrobiomie jelitowym (=dysbioza)
- Dieta z wysoką zawartością (niezdrowych) tłuszczów
- Alkohol
- Przewlekły stres
- Stany zapalne w przewodzie pokarmowym
Także w przypadku SIBO lub zespołu nieszczelnego jelita (leaky gut) do krwiobiegu może przedostawać się więcej bakterii i ich produktów ubocznych, takich jak LPS (1, 2).
Wpływ LPS na organizm: ryzyko stanu zapalnego i objawy
Gdy LPS pokonają barierę jelitową i dostaną się do krwiobiegu, wchodzą w interakcję z wrodzonym układem odpornościowym i wywołują stany zapalne. Jeśli poziom LPS w organizmie jest stale podwyższony, mówimy o przewlekłych stanach zapalnych. Mogą one wpływać na niemal wszystkie narządy i różne obszary ciała (2, 3, 4).
Na przewlekłe stany zapalne mogą wskazywać następujące objawy (4, 5, 6):
- Zmęczenie i osłabienie: uporczywe wyczerpanie i mało energii
- Bóle: w stawach, mięśniach lub kończynach
- Słaby sen: sen niedający wypoczynku i niespokojny, trudności z zasypianiem, częste wybudzanie się
- Problemy trawienne: takie jak wzdęty brzuch, wzdęcia, zmiany częstotliwości lub konsystencji stolca
- Brain fog: trudności z koncentracją, problemy z pamięcią
- Wahania nastroju: zwiększona drażliwość, stany lękowe, obniżony nastrój
- Przyrost masy ciała lub trudności z odchudzaniem
- Insulinooporność
- Zwiększone ryzyko chorób układu sercowo-naczyniowego
- Problemy ze skórą
- Skłonność do infekcji
W cięższych przypadkach LPS mogą też powodować sepsę, wstrząs septyczny lub niewydolność wielonarządową (2, 6).
Endotoksemia metaboliczna: przyczyna wielu chorób?
Endotoksemia metaboliczna oznacza nadmierną obecność LPS w krwiobiegu. Niektóre badania wskazują, że podwyższony poziom LPS we krwi wiąże się z różnymi chorobami. Nadmierna stymulacja układu odpornościowego i wynikające z niej stany zapalne mogą uszkadzać komórki i sprzyjać rozwojowi następujących chorób:
Choroby metaboliczne: stany zapalne wywołane przez LPS sprzyjają zaburzeniom metabolizmu tłuszczów i insulinooporności. Prowadzi to do zwiększonego ryzyka otyłości oraz cukrzycy typu 2 (7).
Również w rozwoju niealkoholowego stłuszczenia wątroby podwyższony poziom LPS może odgrywać ważną rolę (2, 5, 6).
Choroby neurodegeneracyjne: LPS wywołują stany zapalne w mózgu, co może zwiększać ryzyko lub nasilenie chorób takich jak choroba Alzheimera i choroba Parkinsona. Zbyt duża ilość LPS może uszkadzać komórki nerwowe, zakłócać działanie komórek odpornościowych oraz sprzyjać szkodliwym złogom w mózgu (5).
Choroby układu sercowo-naczyniowego: LPS mogą prowadzić do odkładania się tłuszczu w komórkach, sprzyjać reakcjom zapalnym i powstawaniu blaszek miażdżycowych, co zwiększa ryzyko chorób serca. Ponadto LPS silnie pobudzają krzepnięcie krwi, a tym samym mogą zwiększać ryzyko zakrzepicy (5, 6).
Nieswoiste choroby zapalne jelit: LPS mogą zmieniać skład mikrobiomu jelitowego, zaburzać funkcję barierową jelita oraz sprzyjać reakcjom zapalnym. Może to w istotny sposób przyczyniać się do powstawania nieswoistych chorób zapalnych jelit, takich jak choroba Leśniowskiego-Crohna czy wrzodziejące zapalenie jelita grubego (6, 8).
Skąd bierze się nadmiar LPS w jelitach?
Wiemy już, jak LPS przedostają się do krwiobiegu i co mogą tam wywołać. Ale skąd w ogóle bierze się nadmiar LPS w jelitach?
Przyczyną zbyt dużej ilości LPS jest zazwyczaj zaburzenie równowagi (=dysbioza) w jelitach, które charakteryzuje się zmniejszeniem różnorodności mikrobiologicznej i zwiększonym występowaniem bakterii Gram-ujemnych, takich jak Bacteroidetes (3).
Jak diagnozuje się endotoksemię i zbyt wysokie poziomy LPS?
W praktyce klinicznej (jeszcze) nie ma standaryzowanego badania do oznaczania LPS w jelitach. Istnieje jednak kilka pośrednich metod pomiaru LPS.
- W surowicy krwi: w niektórych metodach badawczych mierzy się poziom LPS we krwi i na tej podstawie wnioskuje o jego obecności w jelitach.
- Za pomocą testu laktuloza–mannitol lub biopsji: sprawdza się wówczas przepuszczalność jelita. Nieszczelne jelito nie może już pełnić swojej funkcji barierowej, w związku z czym LPS mogą w większej ilości przedostawać się z jelita do krwiobiegu.
- Za pomocą określonych markerów stanu zapalnego: nadmierna obecność niektórych markerów zapalnych we krwi może wskazywać na podwyższony poziom LPS w organizmie.
- Testy mikrobiomu jelitowego: badanie kału może wykazać dysbiozę oraz nadmierny rozrost bakterii Gram-ujemnych. Dzięki temu można również pośrednio wnioskować o LPS.
Choć wszystkie te metody diagnostyczne mogą dostarczyć cennych informacji, należy pamiętać, że są to metody pośrednie. Do rozpoznania problemów związanych z LPS zazwyczaj potrzebna jest kombinacja tych badań oraz interpretacja w połączeniu z innymi wynikami klinicznymi i objawami.
Jak w myBioma wykrywamy LPS i potencjał zapalny?
W naszym teście mikrobiomu jelitowego analizujemy DNA (=materiał genetyczny) bakterii w jelitach. Wszystkie funkcje, które dana bakteria może wykonywać, są zapisane w jej DNA. Dotyczy to na przykład określonych szlaków sygnałowych (=pathways), których bakterie używają do produkcji prozapalnych LPS. Jak dotąd wszystko jasne.
Analiza genów nie pozwala jednak ustalić, czy te geny są aktywne, czy nieaktywne. Oznacza to, że widzimy, iż geny odpowiedzialne za określone reakcje zapalne są obecne, ale nie wiemy, czy rzeczywiście są „włączone” czy „wyłączone”.
Dlatego idziemy o krok dalej dzięki predykcyjnej analizie funkcjonalnej. Dzięki niej możemy z dużym prawdopodobieństwem przewidzieć, ile LPS jest wytwarzanych i jak wysoki jest związany z tym potencjał zapalny. Analiza predykcyjna jest w 95% zgodna z bardzo czasochłonną i kosztowną analizą metabolomiczną, w której produkty metabolizmu, takie jak LPS, można mierzyć bezpośrednio.
Metody terapii endotoksemii spowodowanej zbyt wysokim poziomem LPS
Istnieje kilka sposobów, by zawalczyć ze zbyt wysokim poziomem LPS. Koniecznie zwróć się do dietetyka lub lekarza, aby uzyskać poradę i wsparcie w terapii.
Budowanie zrównoważonej flory jelitowej i silnej bariery jelitowej
Twój styl życia ma duży wpływ na skład bakterii jelitowych, dlatego można go traktować zarówno jako środek profilaktyczny, jak i terapię. Celem jest zbudowanie i utrzymanie zróżnicowanego i zrównoważonego mikrobiomu (=bez nadmiernego rozrostu bakterii produkujących LPS) oraz silnej bariery jelitowej (2, 5, 6, 9, 10, 11):
Właściwa dieta:
- Dieta bogata w błonnik: produkty z pełnego ziarna, orzechy, rośliny strączkowe
- Włączaj produkty prebiotyczne i probiotyczne : cykoria, por, karczochy, topinambur, żyto, owies, jogurt, kimchi, kiszona kapusta, kefir (mleczny), tempeh
- Unikaj bardzo tłustych i wysoko przetworzonych produktów
- Kwasy tłuszczowe omega-3: przede wszystkim w tłustych rybach, a także w siemieniu lnianym i oleju lnianym, orzechach włoskich, algach
- Imbir: badania pokazują, że większe ilości imbiru mogą pomóc łagodzić stany zapalne wywołane przez LPS
Zdrowy styl życia:
- Radzenie sobie ze stresem: dzięki treningowi uważności, ćwiczeniom oddechowym, jodze, masażom
- Wystarczająca ilość dobrej jakości snu: regularne pory kładzenia się spać i wstawania, techniki relaksacyjne przed snem
- Wspieraj detoksykację organizmu poprzez regularne pocenie się: na przykład podczas ruchu, sportu i wizyt w saunie
- Unikanie alkoholu i palenia papierosów
Antybiotyki
W praktyce klinicznej często stosuje się kuracje antybiotykowe, aby zmniejszyć liczbę bakterii produkujących LPS. Okazuje się to jednak często trudne, ponieważ bakterie Gram-ujemne trudno zwalczyć z powodu oporności na antybiotyki. Dobór odpowiednich antybiotyków może wprawdzie zmniejszyć liczbę tych bakterii, jednak istniejące lub już uwolnione LPS nie zostają zneutralizowane. Ponadto takie leczenie uszkadza także pożyteczne bakterie (11).
Inne interwencje medyczne
W medycynie trwają badania nad kolejnymi odpowiednimi terapiami. Część z nich nie jest jednak jeszcze dopuszczona do stosowania klinicznego. Potrzebne są dalsze badania, aby kompleksowo ocenić ich bezpieczeństwo i skuteczność. Chcemy wam przedstawić dwa obiecujące podejścia terapeutyczne:
Przeszczep mikrobioty kałowej:
Przeszczepy kału są już stosowane jako metoda terapeutyczna w wybranych chorobach żołądkowo-jelitowych. Przeszczep mikrobioty kałowej może być również skuteczny w zmniejszaniu ilości lipopolisacharydów.
Polega on na przeniesieniu kału zdrowego dawcy do jelita biorcy. Zdrowe bakterie dawcy mogą w ten sposób wyrównać i uregulować mikrobiom biorcy (2).
Leczenie jelitową fosfatazą alkaliczną:
Jelitowa fosfataza alkaliczna to enzym wytwarzany w ścianie jelita, który potrafi zmniejszać potencjał zapalny LPS zarówno w świetle jelita, jak i w krwiobiegu oraz ograniczać przepuszczalność bariery jelitowej. Jest on postrzegany jako obiecująca terapia. Enzym odszczepia grupę fosforanową od LPS, czyniąc je w ten sposób nieszkodliwymi.
Badania w tym zakresie nie zostały jeszcze zakończone, ale pierwsze badania na myszach wykazują pozytywny wpływ doustnego przyjmowania IAP (2).
Jesteś ciekawy, jak wygląda zdrowie twoich jelit i skład twojego mikrobiomu jelitowego oraz jak możesz je wzmocnić? Zamów już dziś swój test mikrobiomu jelitowego myBioma wygodnie do domu i dowiedz się!
Referencje
- Candelli M, Franza L, Pignataro G, Ojetti V, Covino M, Piccioni A, Gasbarrini A, Franceschi F. Interakcja między lipopolisacharydem a mikroflorą jelitową w chorobach zapalnych jelit. Int J Mol Sci. 10 czerwca 2021 r.;22(12):6242. doi: 10.3390/ijms22126242. PMID: 34200555; PMCID: PMC8226948.
- An L, Wirth U, Koch D, Schirren M, Drefs M, Koliogiannis D, Nieß H, Andrassy J, Guba M, Bazhin AV, Werner J, Kühn F. Rola lipopolisacharydów pochodzących z jelit i bariery jelitowej w stłuszczonej wątrobie choroby. J Chirurg przewodu pokarmowego. 2022 marca;26(3):671-683. doi: 10.1007/s11605-021-05188-7. EPUB 2021, 3 listopada. PMID: 34734369; PMCID: PMC8926958.
- Violi, F., Cammisotto, V., Bartimoccia, S. i in. Endoksemia o niskim stopniu nasilenia pochodzenia jelitowego, zakrzepica miażdżycowa i choroby układu krążenia. Nat Rev Cardiol 20, 24–37 (2023). https://doi.org/10.1038/s41569-022-00737-2
- Strona MJ, Kell DB, Pretorius E. Rola sygnalizacji komórkowej indukowanej lipopolisacharydem w przewlekłym zapaleniu. Chroniczny stres (tysiąc dębów). 8 lutego 2022 r.; 6:24705470221076390. doi: 10.1177/24705470221076390. PMID: 35155966; PMCID: PMC8829728.
- Van Eeden WA, van Hemert AM, Carlier IV i in. Podstawowe i stymulowane LPS markery stanu zapalnego a przebieg poszczególnych objawów depresji. Transl Psychiatry 10, 235 (2020). https://doi.org/10.1038/s41398-020-00920-4
- Heiles B (2023) Lipopolisacharyd (LPS): Zrozumienie roli w stanach zapalnych i chorobach. J. Prob. Zdrowie. 11:321.doi: 10.35248/2329-8901.23.11.321
- Ruze R, Liu T, Zou X, Song J, Chen Y, Xu R, Yin X, Xu Q. Otyłość i cukrzyca typu 2: powiązania w epidemiologii, patogenezie i leczeniu. Przedni endokrynol (Lozanna). 2023 21 kwietnia;14:1161521. doi: 10.3389/fendo.2023.1161521. PMID: 37152942; PMCID: PMC10161731.
- Li, Q., von Ehrlich-Treuenstätt, V., Schardey, J. i in. Dysfunkcja bariery jelitowej i lipopolisacharydy bakteryjne w raku jelita grubego. J Gastrointest Surg 27, 1466–1472 (2023). https://doi.org/10.1007/s11605-023-05654-4
- https://www.ifm.org/news-insights/gut-stress-changes-gut-function/
- Lin, Zhonghui, Jiang, Tao, Chen, Miaoling, Ji, Xudong i Wang, Yunsu. „Mikroflora jelitowa i sen: mechanizmy interakcji i perspektywy terapeutyczne” Open Life Sciences, tom. 19, nr 1, 2024, s. 20220910. https://doi.org/10.1515/biol-2022-0910
- https://www.rupahealth.com/post/lipopolysaccharides-treatment-strategies
1 Komentarz
Really great article. This was exactly the last piece I needed to complete my understanding of roots for lifetime challenges with problematic skin “in decadal scale”. As having several major and lost struggles during the years, this story combined with sufficient microbiome analysis confirmed acute but also ultimate cause(s). And also gives the final and strong clue why conservative, gut targeted efforts so far have not helped to reach sustainable improvements. (Not even to talk about medicine and it’s treatments for sustainable results, in Finland) Just the clue – after all it is about competition for living space in terms of healthy microbiome. The supportive actions on all levels must be timely, matching and exceeding levels of problems, then also remain persistent. The other way around, simple missing piece might make the efforts chain ineffective. But there is a nuance, as winter is always harsh up here…