Mikrobiom płuc: czy płuca są sterylne?

Mikrobiom płuc może wpływać na rozwój chorób, takich jak astma, alergie, a nawet rak. Dowiedz się więcej.

Przejrzane i zatwierdzone przez: lekarz Diego Pereira.

Napisany przez Carmen Martín

Ostatnia aktualizacja: 23 czerwca, 2023

Mikrobiom płuc jest często mylony z mikrobiotą płucną, ale istnieją niuanse między tymi dwoma pojęciami. Mikrobiota  odnosi się do zestawu mikroorganizmów zamieszkujących drogi oddechowe. Natomiast mikrobiom płuc definiuje się jako zestaw genów wszystkich tych mikroorganizmów. Oznacza to, że jest to cały materiał genetyczny obecny w mikrobiocie.

Do niedawna uważano, że płuca są narządami sterylnymi. Jednak ostatnie badania wykazały, że tak nie jest.

W rzeczywistości mikrobiom płuc zyskuje na znaczeniu. Wydaje się mieć wpływ na liczne patologie, takie jak nowotwory czy zespół ostrej niewydolności oddechowej. Dlatego w tym artykule wyjaśnimy wszystko, co musisz wiedzieć w tej kwestii.

Czym jest „Projekt Ludzkiego Mikrobiomu”?

Jeszcze nie tak dawno uważano, że płuca są narządami sterylnymi. Oznacza to, że w warunkach fizjologicznych nie powinno być w nich bakterii ani innych mikroorganizmów. Jednak po odkryciu mikroflory jelitowej stało się jasne, że może tak nie być.

Projekt Human Microbiome Project, jak podano w publikacji Gut Microbiota for Health, był inicjatywą Narodowego Instytutu Zdrowia (NIH). Celem tego projektu była identyfikacja mikroorganizmów związanych z gatunkiem ludzkim. To znaczy wszystkich te, które wchodzą w interakcję z organizmem.

Wiadomo, że można je powiązać zarówno z chorobami, jak i z samym zdrowiem. Projekt ten wymagał dużej inwestycji i trwał łącznie pięć lat. Miał na celu przetestowanie, w jaki sposób pewne zmiany w ludzkim mikrobiomie mogą wpływać na zdrowie. Zaczęto badać m.in. mikrobiom płuc i jelit.

Zaobserwowano na przykład, że mikroflora jelitowa ma istotny i bezpośredni związek z chorobami zapalnymi jelit. Dlatego wpływają na to czynniki takie jak dieta, a nawet genetyka.

W ramach Human Microbiome Project zaczęły pojawiać się inne, bardziej szczegółowe badania. Każde z nich ma na celu wykazanie związku między określonymi populacjami mikroorganizmów w narządzie a określoną chorobą.

Jak odkryto mikroorganizmy płucne?

Projekt Human Microbiome Project był możliwy dzięki licznym osiągnięciom naukowym. Do scharakteryzowania społeczności drobnoustrojów wykorzystano techniki, takie jak metagenomika i sekwencjonowanie całego genomu.

Do odkrycie mikrobiomu płuc doszło znacznie później. Opóźnienie to wynikało z faktu, że istniała tendencja do myślenia, że płuca zdrowych ludzi są sterylne. Ponadto istniały pewne trudności w uzyskaniu próbek, które można by przeanalizować, ponieważ dolne drogi oddechowe nie są łatwo dostępne.

Jednak opracowano nowe technologie, które pomogły pokonać tę przeszkodę. Technologie te opierają się na wysokowydajnym sekwencjonowaniu genu 16S rRNA. Rybosomalny RNA 16S jest jednym ze składników komórek prokariotycznych.

Dlatego po zsekwencjonowaniu tego genu można zrekonstruować filogenezę bakterii. Innymi słowy, możliwa staje się prawidłowa identyfikacja bakterii. Dzieje się tak, ponieważ większość bakterii ma bardzo niskie tempo ewolucji. Wyjaśnia to badanie przeprowadzone w szpitalu Clínico de San Carlos.

Krótko mówiąc, udało się wykazać, że w płucach występuje bardzo duża różnorodność mikroorganizmów. Wszystkie one przyczyniają się do utrzymania tych narządów w dobrej kondycji.

Dlaczego mikrobiom płuc jest tak ważny?

Mikrobiom płuc ma ogromne znaczenie. Według badań opublikowanych w Cellular and Molecular Life Sciences, jedną z jego funkcji jest promowanie tolerancji immunologicznej. Innymi słowy, pomaga zapobiegać niekontrolowanej reakcji zapalnej.

Zapobiega to uszkodzeniu płuc w kontakcie z nieszkodliwymi bodźcami. Skład mikrobiomu płucnego jest również uważany za czynnik determinujący rozwój niektórych patologii. Na przykład raka płuc. W rzeczywistości nie tylko odgrywa rolę w jej rozwoju, ale może również wpływać na odpowiedź na leczenie.

To samo dotyczy astmy. Jest to przewlekła choroba zapalna, która atakuje drogi oddechowe. Dlatego mikrobiom płuc może być jednym z wyzwalaczy odpowiedzialnych za ataki.

Jednak dokładny mechanizm leżący u podstaw jest nadal nieznany. Wiążą się z nim również alergie i zespół ostrej niewydolności oddechowej.

Związek między mikrobiomem płuc i jelit

Mikrobiom jelitowy podlega szerszym badaniom niż mikrobiom płuc. Jak bowiem wskazano w publikacji Hiszpańskiego Towarzystwa Pneumologii i Chirurgii Klatki Piersiowej, jest go więcej. Łatwiej jest również uzyskać próbki.

Jednak najnowsze badania sugerują, że oba mikrobiomy wchodzą ze sobą w interakcje. Wydaje się, że zarówno mikrobiom płucny, jak i jelitowy wpływają na układ odpornościowy.

Mikroorganizmy jelitowe wytwarzają metabolity, które działają na poziomie płuc. W szczególności syntetyzują krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, takie jak octan i propionian. Oba pochodzą z trawienia lub fermentacji błonnika pokarmowego.

Te kwasy tłuszczowe pomagają regulować odpowiedź zapalną. Zapalenie to proces, który uruchamia nasz układ odpornościowy jako mechanizm obronny. Niektóre osoby z problemami z płucami mają niski poziom tych kwasów tłuszczowych.

Coś podobnego dzieje się z bakterią o nazwie Helicobacter pylori. To mikroorganizm obecny w przewodzie pokarmowym bardzo wysokiego odsetka populacji. Bakteria ma mieć działanie ochronne u dzieci. Skolonizowane nią dzieci mają mniejsze ryzyko zachorowania na astmę i alergię.

Wręcz przeciwnie, gdy populacje niektórych gatunków bakterii w jelicie zmniejszają się, istnieje większa skłonność do alergii.

Jak utrzymać zdrowy mikrobiom płuc?

Naukowcy nie wiedzą jeszcze dokładnie, jak utrzymać zdrowy mikrobiom płuc.

Uważa się, że decydującą rolę odgrywają dieta, styl życia i ekspozycja na niektóre czynniki. Mikrobiom jelitowy i płucny są ze sobą powiązane, jak już omówiliśmy, więc dbanie o jeden z nich to także dbanie o drugi.

Na mikroflorę jelitową duży wpływ ma to, co jemy, w szczególności probiotyki i prebiotyki. Dieta zawierająca te elementy może pomóc wzmocnić układ odpornościowy, a to z kolei poprawi mikrobiom płuc.

Wskazane jest również spożywanie odpowiedniej ilości błonnika. Trawienie pokarmów bogatych w błonnik rozpuszczalny sprzyja syntezie krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych.

Dlaczego to odkrycie jest ważne?

Do niedawna uważano, że płuca są narządem sterylnym. Jednak obecnie wiadomo, że istnieje tam wiele mikroorganizmów.

Zmiany populacji bakterii są związane z różnymi patologiami. Na przykład mogą wpływać na rozwój i leczenie raka płuc lub astmy. Więc ma fundamentalne znaczenie dla medycyny.

Jednak nadal potrzebne są dalsze badania, aby dokładnie poznać, jak działa ta równowaga. Mikrobiom płuc otworzył nowe horyzonty w możliwościach leczenia i badania przewlekłych chorób dróg oddechowych.