Tytuł oryginału: Dirt Is Good: The Advantage of Germs for Your Child’s Developing Immune System

Redaktor prowadzący: Agata Paszkowska-Pogorzelska
Redaktor merytoryczny: Hanna Śmierzyńska
Korekta: Bogusława Jędrasik

Projekt graficzny okładki: Anna Damasiewicz

Zdjęcie na okładce: © Iuliia Versta | Depositphotos.com
Materiały ilustracyjne: Barbara Kuropiejska-Przybyszewska, shutterstock.com
Zdjęcia: shutterstock.com

Copyright © for Polish edition and translation by Bellona Sp. z o.o., Warszawa 2018

Dirt is good. Copyright © 2016 by Jack Anthony Gilbert, Rob Knight and Sandra Blakeslee. A. Paris. All rights reserved

ISBN 978-83-11-16253-2

Wydawca oświadcza, że dokonał wszelkich staranności, by publikacja była zgodna z oryginałem i nie bierze odpowiedzialności za ewentualne pomyłki w treści oraz wynikłe z tego tytułu problemy. Jednocześnie Wydawca nie ponosi odpowiedzialności za jakiekolwiek decyzje i działania podjęte na podstawie informacji dostępnych w publikacji. Opinie wyrażone w publikacji są poglądami ich autorów i nie stanowią rekomendacji.

Wydawca
Bellona Sp. z o.o.
ul. J. Bema 87
01-233 Warszawa
www.bellona.pl
www.facebook.com/Wydawnictwo.Bellona

Księgarnia internetowa: www.swiatksiazki.pl

Wersję elektroniczną przygotowano w systemie Zecer

Wstęp

Wstęp

„Czy moje dziecko może jeść brud?”

To tylko jedno z pytań, którymi po przeczytaniu często sprzecznych informacji w Internecie bombardują nas rodzice z całego świata w trosce o zdrowie własnych dzieci.

Dlaczego pytają właśnie nas?

Ponieważ jesteśmy naukowcami zajmującymi się badaniem ludzkiego mikrobiomu, który często kojarzy się ludziom z „zarazkami”, ale tak naprawdę chodzi tu o kolonie przyjaznych mikrobów w organizmie człowieka, a także o populacje tych mniej szkodliwych. Ta duża różnorodność maleńkich, niewidocznych stworzeń pomaga nam w różnych czynnościach, jak trawienie pokarmu, produkcja witamin, ochrona przed chorobami, formowanie organów wewnętrznych, regulacja układu odpornościowego, a nawet ma wpływ na kształtowanie zachowania.

W powszechnym przekonaniu większość bakterii, czyli drobnoustrojów, jest zła, zatem należy się ich pozbyć wszelkimi dostępnymi sposobami. To błąd, i to niebezpieczny. Nowe metody badania świata mikrobów dowodzą, że większość bakterii codziennie przez nas spotykanych, w tym zamieszkujących na powierzchni i wewnątrz naszego ciała, jest nie tylko przyjazna, ale wręcz niezbędna do życia. Likwidujemy je ze szkodą dla siebie. Pragnąc zwalczyć wszystkie klasyczne zarazy, przypadkowo otwarliśmy puszkę Pandory z plagami współczesnego świata – wieloma przykrymi, przewlekłymi problemami zdrowotnymi, które rozpowszechniły się w dzisiejszym świecie i powoli nas zabijają. Należą do nich: otyłość, astma, alergie, cukrzyca, celiakia, zespół jelita drażliwego, stwardnienie rozsiane, reumatoidalne zapalenie stawów i wiele innych.

Nauka o mikrobiomie prowadzi do fascynujących odkryć. W ciągu zaledwie kilku lat z niepewnej gałęzi badań biomedycznych zmieniła się w temat budzący ogromne zainteresowanie społeczeństwa. Omawia się ją w czasopismach i gazetach, prezentacjach TED (również naszych), filmach dokumentalnych, radiowych i telewizyjnych programach typu talk show oraz w publikacjach typu podcast. Wydaje się również wszechobecna w Internecie, gdzie cieszy się ogromną popularnością, a ta niesie ze sobą potężną falę błędnych informacji, zwiększając dezorientację i niepokój rodziców pragnących zapewnić swoim dzieciom optymalny rozwój.

Jako specjaliści w tej dziedzinie, często i w różnych sytuacjach jesteśmy proszeni o radę.

Po wysłuchaniu wygłoszonej przez nas w studiu radiowym pogadanki o roli psów w domu i zdrowym mikrobiomie do pulpitu podchodzi technik z obsługi. Odrobinę nerwowo mówi: „Mój syn uwielbia miejscowy plac zabaw, szczególnie piaskownicę i tzw. małpi gaj. Codziennie chciałby tam chodzić. Tyle że moim zdaniem jest tam brudno. Wszędzie leżą papierki po gumach do żucia, psie odchody, spacerują gołębie. Czy mam się martwić, że złapie jakąś chorobę?”.

W taksówce, po krótkiej rozmowie dotyczącej naszej pracy, łysiejący kierowca odwraca do mnie głowę ze zbolałym wyrazem twarzy: „O Boże, może pan mi coś doradzi. Mój syn ma cukrzycę. Ma też dużą nadwagę i zaledwie trzy lata. Oboje z żoną nie wiemy, co robić”.

W hallu zatrzymuje nas wyraźnie zatroskany woźny: „Mamy używać produktów antybakteryjnych do czyszczenia wszystkich powierzchni, czy to jednak dobry pomysł? Pracuję w dwóch szkołach podstawowych, a w domu mam pięciolatka”.

Pytania pojawiają się nawet wówczas, gdy nikt nie rozpozna w nas osób o fachowej wiedzy. W alejce z suplementami w sklepie Whole Foods jakaś kobieta uważnie oglądająca półki z probiotykami rzuca w przestrzeń pytanie: „Nie wiedzą państwo przypadkiem, które z tych marek naprawdę działają? Moja córeczka stale ma biegunki. Próbuję wszystkiego i nic. Można zwariować!”.

Mamy się do czego odnieść. Wychowując własne dzieci, radziliśmy sobie z wieloma przerażającymi zagrożeniami dla ich zdrowia. Nie mieliśmy pojęcia, co robić, począwszy od porodu. Każdy z naszych pierworodnych miał dość przerażające (przynajmniej naszym zdaniem) doświadczenia w sali porodowej.

Syn Jacka, Dylan, urodził się w zielonych wodach płodowych, zanieczyszczonych smółką, czyli ciemnozielonymi odchodami noworodków. Ponieważ oddał smółkę w kanale rodnym, natychmiast otrzymał antybiotyk i został do następnego dnia w szpitalu pod obserwacją. Taką decyzję podjęto z ostrożności, ponieważ odrobina wód płodowych mogła dostać się do płuc i wywołać paskudną infekcję. Do ukończenia sześciu miesięcy Dylan miał częste biegunki, a później cierpiał na nawracające infekcje drożdżakowe całego ciała. Wysypka miała postać wypukłych białych plam na szkarłatnym tle. Przechodził infekcje ucha, a jego płacz zawsze przypominał szczekanie lub kaszel. W wieku sześciu lat stwierdzono u niego autyzm wysokofunkcjonujący, teraz coraz częściej wiązany z mikrobiomem.

Kiedy lekarze zdiagnozowali u jeszcze nienarodzonej córki Roba stan zagrożenia życia, zaniepokojeni rodzice niechętnie zgodzili się na cesarskie cięcie. Nie zamierzali jednak całkowicie zrezygnować z zalet porodu siłami natury, który, jak sugerują badania prowadzone przez Roba, jest najlepszy dla noworodków. Godzinę po porodzie, kiedy personel szpitala zostawił ich samych w sali, Rob wyjął kilka gazików. Za ich pomocą zebrał wydzielinę pochwową swej partnerki, Amandy, i naniósł ją na usta, nos, uszy, twarz, skórę i krocze córki. Podał jej naturalne drobnoustroje, których nie otrzymała z powodu cesarskiego cięcia. Zrobił to dzięki znajomości dostępnych dowodów naukowych dotyczących działania korzystnego dla noworodka. Nawet miał udział w tym odkryciu.

W tej książce pragniemy przekazać Wam również oparte na przesłankach naukowych porady dotyczące mikrobiomu oraz zdrowia i rozwoju naszych dzieci. Jakie zabiegi, leki, pokarmy, czynniki środowiskowe i codzienne praktyki mogą okazać się korzystne, a jakie szkodliwe dla dzieci w pierwszych miesiącach życia? Co można zrobić, by chronić ich zdrowie i zapewnić rozwój? Co działa, a co nie? Skąd wiadomo, czy rozwój dziecka podąża w dobrym, czy w złym kierunku? Co jest tylko szumem medialnym, a komu można zaufać?

Ponieważ nie jesteśmy lekarzami, nie możemy dawać porad medycznych. Niemniej jako naukowcy biorący udział w pozyskiwaniu dużej liczby danych leżących u podstaw badań, na których obecnie polegają lekarze i inni członkowie personelu medycznego z całego świata, możemy udzielić na Wasze pytania odpowiedzi popartych dowodami, a także przedstawić wiarygodne sposoby postrzegania drobnoustrojów i zdrowia. W miarę możliwości takich odpowiedzi udzielamy na podstawie informacji pochodzących z badań klinicznych z udziałem ludzi. Często jednak przeprowadzenie rozstrzygającego eksperymentu na ludziach nie jest możliwe bądź kłóci się z zasadami etyki, wówczas zaś polegamy na połączeniu badań obserwacyjnych (badań różnic między grupami ludzi) i eksperymentów na zwierzętach lub prowadzonych w probówkach. Obserwacje ludzi (np. mające dowieść, że osoby szczupłe i otyłe mają w swych organizmach różne drobnoustroje) często prowadzą do szczegółowych eksperymentów (myszy, które otrzymają konkretny rodzaj drobnoustroju wyizolowany od szczupłych ludzi, schudną).

Mówiąc obrazowo, to przejście od stołu laboratoryjnego do łóżka daje nam lepszą znajomość mechanizmów biologicznych, niż gdybyśmy opierali się wyłącznie na badaniach na ludziach. Należy jednak pamiętać, że takie przejście niesie niebezpieczeństwo błędu i im dalej odejdziemy od badań na ludziach, tym mniejsze prawdopodobieństwo, że wyniki będzie można wykorzystać.

Po krótkim wyjaśnieniu kwestii drobnoustrojów i mikrobiomu człowieka pragniemy przedstawić konstrukcję tej książki. Odpowiada ona rozwojowi dziecka od okresu ciąży, przez poród i niemowlęctwo, a następnie okres poniemowlęcy i przedszkolny. Szczególną uwagę zwracamy na problemy zdrowotne, oceny i interwencje występujące w tym czasie. W każdej części udzielamy odpowiedzi na najczęściej zadawane pytania. Często odpowiedzi prowadzą wprost do kolejnego pytania, które właśnie chcieliście zadać, a potem do odpowiedzi na nie. Staraliśmy się nadać tej książce formę rozmowy.

Choć może Wam się to nie podobać, mikrobiom wszedł na stałe na listę zmartwień rodziców.

1. Mikrobiom

1. Mikrobiom

Ziemia powstała około 4,5 miliarda lat temu, gdy dysk złożony z pyłu i gazu zderzył się z pierwotną sferą. Była pozbawiona życia, płynna i wydzielała trujące gazy. Kiedy ostygła, dzięki nowej, twardej skorupie na powierzchni mogła zbierać się woda w stanie ciekłym (przynoszona przez komety).

Miliard lat później nastąpiła przemiana tej piekielnej planety. Było na niej mnóstwo swobodnie żyjących organizmów jednokomórkowych zwanych organizmami prokariotycznymi lub archeonami. Z ich połączenia powstały płytkie maty mikrobiologiczne na dnie oceanu i na zboczach wulkanów. Ci pierwsi mieszkańcy żyją do dziś w najchłodniejszych i najgorętszych rejonach lądów i mórz. Żywią się niemal wszystkim, w tym amoniakiem, wodorem, siarką i żelazem.

Do największych tajemnic biologii należy sposób powstania życia. W jaki sposób nieożywione związki chemiczne dały radę wynaleźć błony komórkowe i samoreplikację, co umożliwia im odżywianie i naprawę? Do niedawna naukowcy sądzili, że w tę „pierwotną zupę” uderzyła błyskawica, powodując nagłe pojawienie się życia organicznego, zupełnie jak u potwora doktora Frankensteina.

Obecne teorie są odrobinę bardziej prozaiczne. Niedawno zebrane dowody, oparte na analizie genetycznej znanych drobnoustrojów, wywodzą pochodzenie życia z otworów hydrotermalnych w głębi morza, z których wydobywały się wrzące gazy¹. Innymi słowy, pierwsza komórka, o której wiedzę możemy zdobyć analizując współczesne geny, karmiła się gazem wodorowym w gorącym, ciemnym środowisku, bogatym w żelazo i siarkę. Wymyśliła, w jaki sposób uzyskać energię potrzebną do życia.

Przez wiele milionów lat maty mikrobiologiczne w znacznej mierze wszystkim sterowały. Stopniowo, w wyniku niezliczonych eksperymentów napędzanych siłami ewolucji, niektóre z drobnoustrojów rozwinęły zdolność wykorzystania energii Słońca do przemiany dwutlenku węgla i wody w pokarm. Ten proces, zwany fotosyntezą, uwolnił ogromne ilości tlenu. Powietrze, którym oddychamy, produkowały właśnie te drobnoustroje. I robią to nadal.

Chcemy pomóc Wam zrozumieć coś, co ciężko pojąć: my, ludzie, żyjemy na planecie, sterowanej przez niewidoczne drobnoustroje w sposób działający na ich korzyść. Przez 3 miliardy lat były one jej jedynymi właścicielami. Utworzyły naszą biosferę, utrzymywały globalne cykle z udziałem węgla, azotu, siarki, fosforu i innych składników odżywczych. Stworzyły całą glebę. Trzeba wspomnieć także, że zapewniły warunki do ewolucji organizmów wielokomórkowych, czyli roślin i zwierząt, w tym nas.

Liczbę bakterii na Ziemi szacuje się na kwintylion, czyli 1030 (10 do trzydziestej potęgi, tj. 10 i trzydzieści zer). Ich liczba przekracza zatem liczbę gwiazd w naszej galaktyce. Liczba wirusów jest wyższa o co najmniej dwa rzędy wielkości. Zgodnie z nowymi szacunkami na Ziemi jest niemal bilion gatunków drobnoustrojów, a 99,999 procent z nich dotychczas nie odkryto². Utworzony przez nie łańcuch sięgałby 200 bilionów razy do Słońca i z powrotem.

Oznacza to, że całość mikrobiologii opiera się na niespełna procencie żyjących drobnoustrojów. W bazie danych mamy sekwencje tylko pięćdziesięciu tysięcy genomów. Pozostałe nie są znane. Nie jesteśmy w stanie hodować ich w laboratoriach, a zatem i nadać im nazwy. Nie mają nazw. Nie znamy ich funkcji. Otacza nas ciemna materia mikrobiologiczna. Niemniej wiemy już co nieco o funkcjonowaniu życia i sposobie, w jaki proste zasady prowadzą do złożonych. Cała biologia opiera się na zasadach ewolucji, konkurencji i współpracy. A drobnoustroje są mistrzami współpracy. Produkt uboczny przemiany materii jednego drobnoustroju pomaga nakarmić sąsiada. Istotne są dla nich miejsce pobytu i towarzystwo. Dzielą się informacjami genetycznymi, przekazując je nie tylko potomstwu, ale również sąsiadom, i to pomiędzy różnymi gatunkami.

W odniesieniu do konkurencji świat drobnoustrojów jest areną wiecznej wojny. Bakterie żywiące się tym samym pokarmem starają się przechytrzyć sąsiadów. Jako zagorzali wrogowie, bakterie i wirusy toczą walkę od miliardów lat, dzięki czemu wynalazły niemal wszystkie możliwe reakcje chemiczne oraz strategie obrony i ataku, wszystkie sztuczki umożliwiające im przetrwanie w Księdze Życia.

Organizmy zwane przez nas drobnoustrojami należą do trzech domen: bakterie, archeony i eukarionty. Te domeny wykazują ogromne różnice genetyczne, znacznie większe niż te występujące między człowiekiem a kałamarnicą czy, powiedzmy, sosną.

Drobnoustroje należące do pierwszej domeny, tj. bakterie, odpowiadają powszechnemu pojmowaniu drobnoustrojów czy zarazków. Są to pozbawione jądra organizmy jednokomórkowe. Nie są jednak prymitywne. Mogą się poruszać, jeść, wydalać, bronić przed wrogami i rozmnażać z godną podziwu skutecznością.

Drobnoustroje należące do drugiej domeny, tj. archeony, to organizmy jednokomórkowe, które pod mikroskopem przypominają bakterie, lecz mają inne sposoby na przeżycie. Pochodzą z innej gałęzi drzewa życia, mają odmienne geny i procesy biochemiczne. Wiele z nich to ekstremofile, które doskonale się czują we wrzących źródłach i w słonych jeziorach. Inne zamieszkują jednak łagodniejsze środowiska, oceany, a nawet ludzkie jelita i skórę.

Trzecia domena to eukarionty. Należą do niej drobnoustroje z królestwa grzybów i protistów. Te grzyby to nie leśne muchomory, ale jednokomórkowa odmiana tej formy życia. Niewątpliwie znacie drożdże, cenione ze względu na możliwość produkcji chleba, piwa i wina. Niektóre z nich jednak, jak Candida, mogą powodować nieprzyjemne infekcje. Protisty to jednokomórkowi krewni roślin, zwierząt i grzybów. Są najmłodszym wcieleniem naszych mikrobiologicznych przodków.

Na koniec wspomnimy o nieco kontrowersyjnych wirusach. Choć nadal toczą się spory o to, czy są to formy żywe, nie ma wątpliwości dotyczących skuteczności ich samopowielania przez korzystanie z maszynerii komórkowej otaczających komórek.

Powyższe drobnoustroje, tj. bakterie, archeony, grzyby, protisty i wirusy, łącznie stanowią mikrobiom danej rośliny, zwierzęcia lub ekosystemu.

Zadziwia także fakt, że waga tych wszystkich niewidzialnych drobnoustrojów sto milionów razy przewyższa ciężar całego widocznego życia. Łącznie są cięższe od masy otaczających nas roślin i zwierząt – wszystkich waleni, słoni i lasów równikowych.

Życie widzialne w przeważającej części składa się z eukariontów (pojedynczych komórek zawierających jądro), które w ciągu ubiegłych 600 milionów lat wyewoluowały we wszystkie duże organizmy. Ty również jesteś eukariontą, ponieważ eukariotyczne są komórki, z których zbudowane jest Twoje ciało. W przeciwieństwie jednak do eukariontów mikrobiologicznych, złożonych z tylko jednej komórki, Twoje ciało składa się z dziesiątków bilionów komórek, z których w wyniku różnicowania powstały wszystkie części ciała. Każda komórka w dalszym ciągu ma Twój kod genetyczny zamknięty w jądrze komórkowym. W rozdziale 2 dowiemy się, że Twoje komórki eukariotyczne rozwinęły wiele szczególnych związków z drobnoustrojami.

Zanim jednak przejdziemy do mikrobiomu człowieka, opowiemy o wybranych, nieprzyjaznych siedliskach będących domem drobnoustrojów.

Żywe bakterie i archeony odkryto w prawdziwie marsjańskich warunkach, na zboczach wulkanów w Ameryce Południowej, gdzie nie było wody, występowały wysokie temperatury i duże natężenie promieniowania ultrafioletowego. Pobierają one energię i węgiel ze smug gazu wypływających z wnętrza Ziemi.

Oceany zawierają co najmniej 20 milionów rodzajów drobnoustrojów morskich, które stanowią od 50 do 90 procent ich biomasy. Na dnie morza u zachodnich wybrzeży Ameryki Południowej znajduje się mata z bakterii, pokrywająca obszar w przybliżeniu odpowiadający powierzchni Grecji. W błocie wydobytym z głębokości ponad 1500 metrów pod poziomem morza u wybrzeży Nowej Fundlandii wprost roiło się od drobnoustrojów.

Bakterie zamieszkujące w pobliżu kominów hydrotermalnych znajdują się na wszystkich powierzchniach, tj. na skałach, na dnie morza, wewnątrz muszli i rurkoczułkowców. Doskonale sobie radzą w wodzie o wysokiej kwasowości, zasadowości lub zasoleniu i wysokiej temperaturze, w warunkach wysokiego ciśnienia. Niektóre termofile, które uwielbiają wysokie temperatury, rozwijają się w 113 stopniach Celsjusza. To właśnie one nadają gorącym stawom w parku Yellowstone kolor głębokiego błękitu, zieleni i oranżu.

Drobnoustroje zamieszkują skały wydobyte z najgłębszych kopalń złota na świecie. Mogą „jeść” złoto, zbierając je niczym maleńcy górnicy.

Niedawno odkryto nowy rodzaj bakterii, Candidatus frackibacter, zamieszkujący wnętrze studni do szczelinowania w złożach łupków w basenie Appalachów. Kwasolubne drobnoustroje osiedlają się także na obszarach usuwania wód kopalnianych.

Po wycieku oleju z platformy „Deepwater Horizon” w Zatoce Meksykańskiej w roku 2010 drobnoustroje rzuciły się na ropę naftową i gaz ziemny. Przegryzły się przez toksyczną mieszankę węglowodorów.

Drobnoustroje jedzą tworzywa sztuczne. Co roku do oceanów trafia 8 milionów ton metrycznych śmieci. Problem polega na tym, że każdy przedmiot z tworzywa sztucznego rozłoży się po upływie co najmniej 450 lat. Wielką Pacyficzną Plamę Śmieci, pływający wir plastikowych odpadów na środku morza, zamieszkuje około tysiąca różnych rodzajów drobnoustrojów żywiących się śmieciami. Wysypiska śmieci zawierają hałdy tereftalanu polietylenu, tworzywa używanego do produkcji butelek na wodę, suszarek do sałaty i słoików na masło orzechowe. Choć jest to tworzywo poddawane w Stanach Zjednoczonych recyklingowi w największym stopniu, dwie trzecie wszystkich wykonanych z niego odpadów nie trafia do domowych koszy na śmieci. Badacze przebadali niedawno 250 próbek osadów, gleby, ścieków i szlamu, sprawdzając, czy istnieją drobnoustroje mogące zjadać plastik. Na ochotnika zgłosił się jeden gatunek: Ideonella sakaiensis.

Drobnoustroje chrupią nawet uran. Grzyby wykorzystano do absorpcji promieniowania ze skażonej wody przy japońskim reaktorze jądrowym Fukushima.

Niektóre organizmy żyją na wysokości sześćdziesięciu czterech kilometrów. W górnej części atmosfery pomagają tworzyć chmury, śnieg i deszcz. Kiedy krople deszczu lądują na liściach drzew i krzewów, znajdujące się w nich bakterie mogą spowodować zamarzanie wody, tworząc kryształki nawet w dodatnich temperaturach. Takie kryształki niszczą tkanki roślin, dzięki czemu drobnoustroje mogą wniknąć do środka. Wówczas organizmy mogą wykorzystać zasoby rośliny (która, rzecz jasna, uznaje to za infekcję!).

Bakterie potrafią przeżyć w kosmosie. Podróżowały we wszystkich promach kosmicznych i osiedliły się w Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Rosjanie wystawili drobnoustroje na działanie przestrzeni kosmicznej przez rok, na zewnątrz stacji kosmicznej Mir, i niektóre z nich przeżyły. Naukowcy z NASA podejrzewają, że na Marsie sporadycznie pojawiają się kanały wodne i chcieliby, aby łazik Curiosity, badający powierzchnię planety, przyjrzał się także im. Ponieważ jednak łazik może przenosić ziemskie drobnoustroje, które w wodzie zaczną się gwałtownie rozmnażać, nie mogą skorzystać z okazji i podejść za blisko z obawy przed zanieczyszczeniem tego pozaziemskiego źródła wody.

Drobnoustroje skolonizowały również nasze domy. Ekstremofile znaleziono w zmywarkach do naczyń, podgrzewaczach do wody, dozownikach wybielacza w pralkach automatycznych i wannach jacuzzi. Znajdują się na wszystkich powierzchniach domu i w wodzie z kranu. Zaprzęgamy je do produkcji żywności, leków, alkoholu, perfum i paliwa. Niemal każdy antybiotyk pochodzi od drobnoustrojów.

A jeśli to za mało, zjedzą Cię po śmierci.

2. Ludzki mikrobiom

2. Ludzki mikrobiom

Jak wspomniano w rozdziale pierwszym, Ziemia posiada własny mikrobiom. Jest on wszędzie – w glebie, powietrzu i wodzie, w lasach, górach, płuczkach, kopalniach złota i podgrzewaczach do wody.

Zwierzęta mają oddzielny mikrobiom i, podobnie jak Ty i Twoje dziecko, pozyskują go w trakcie porodu od matek, od innych zwierząt i z otoczenia. Małe smoki z Komodo dzielą drobnoustroje na skórze i w pysku ze środowiskiem naturalnym. Jaja ośmiornicy zostają zasiedlone przez przyjazne bakterie zaledwie w ciągu kilku godzin od zapłodnienia. Nietoperze wampiry i młode misie koala pozyskują od swych matek drobnoustroje, dzięki którym potrafią trawić specyficzne pokarmy.

Każde stworzenie ewoluuje wraz z własną kolekcją drobnoustrojów. Termity trawią celulozę zawartą w drewnie jedynie dzięki bakteriom w układzie pokarmowym. Bez nich nie byłoby to możliwe. Krowy przyswajają składniki pokarmowe z trawy dzięki drobnoustrojom zamieszkującym ich cztery żołądki. Mszyce polegają na drobnoustrojach w układzie trawiennym tak bardzo, że przekazały im zdolność produkowania podstawowych składników odżywczych, jak aminokwasy. Mszyce utraciły już geny zdolne sprawować te funkcje. Robią to bakterie.

Ludzie również mają swój mikrobiom. Być może kiedyś czytaliście, że liczba drobnoustrojów w organizmie człowieka dziesięciokrotnie przekracza liczbę komórek. Niestety, ten stosunek pochodzi z pobieżnych szacunków z roku 1972, a przyjął się, ponieważ był tak przekonujący. Z przeprowadzonej później analizy wynika, że stosunek ten wynosi 1,3 mikroba na każdą komórkę ludzkiego ciała³. Tym samym przeciętny człowiek ma około 40 bilionów komórek bakterii i 30 bilionów ludzkich. Zmieniają go indywidualne różnice, jak wielkości ciała i płeć, ale widać wyraźnie: jesteśmy organizmem nadrzędnym. Jesteś domem dla około dziesięciu tysięcy gatunków drobnoustrojów, które łącznie ważą około 1,4 kilograma, czyli tyle samo co Twój mózg.

Przypomnijcie sobie definicję mikrobiomu. To wszystkie współpracujące drobnoustroje i wszystkie geny.

Tutaj drobnoustroje mają przewagę. Na każdy gen ludzki przypada co najmniej sto genów drobnoustrojów, które odpowiadają za wiele reakcji biochemicznych związanych z Waszym ciałem, od trawienia węglowodanów z żywności po produkcję niektórych witamin.

Trzeba pamiętać, że mikrobiom to genom, który możecie codziennie zmieniać i faktycznie to robicie. Choć nasz ludzki genom pozostaje niezmienny przez całe życie, geny w mikrobiomie ulegają zmianie w odpowiedzi na pokarm, środowisko, przyjmowane leki, a nawet stan zdrowia. Jest to szczególnie dobrze widoczne we wczesnym dzieciństwie.

Celem naszych badań jest ustalenie, w jaki sposób usprawnić mikrobiom, by poprawić stan zdrowia, a to nie takie proste. Od urodzenia do wieku trzech lat mikrobiom Waszego dziecka, szczególnie w jelitach, ulega dynamicznym zmianom. Zmienia się z dnia na dzień, z tygodnia na tydzień, zgodnie z ogólnym schematem, że pozyskuje wszystkie drobnoustroje, które tylko uda mu się złapać.

Do trzeciego roku życia mikrobiom dziecka przyjmie dorosły wzorzec. Zwykle jest stabilny i po chwilowych problemach wraca do normy. Pozyskał najważniejsze drobnoustroje, które zasiedliły wszystkie wilgotne i suche jamy ciała dziecka. Mikroorganizmy w nich pozostaną, chroniąc organizm przed patogenami, rozkładając błonnik, regulując układ odpornościowy, a nawet wpływając na zdrowie psychiczne.

Dlatego też pierwsze trzy lata życia są tak ważne. Zabiegi prowadzone w bardzo wczesnym wieku mogą wywierać największy i najtrwalszy wpływ na zdrowie i kondycję. Choć nie na wszystko, co zdarzy się w ciągu pierwszych trzech lat, macie (Ty lub ktokolwiek inny) wpływ, oddziaływanie osób, z którymi dziecko ma kontakt, rodzaj spożywanych pokarmów, odwiedzane miejsca i przyjmowane leki mogą zdecydować o jego całym życiu. To, z czym dziecko się zetknie na wczesnym etapie rozwoju, zabezpiecza jego dobrostan.

Właśnie dlatego brud jest dobry. Wystawia dziecko na kontakt z wieloma nieszkodliwymi drobnoustrojami, które być może nie dokonają kolonizacji naszego organizmu, lecz dzięki swym złożonym cechom wyszkolą układ odpornościowy niemowlęcia. Wiele osób uważa, że korzystny jest aktywowany układ odpornościowy, z dużą liczbą stanów zapalnych, ale to nieprawda. Dobrze wyszkolony układ odpornościowy tłumi zbędne stany zapalne, podobnie jak poddane treningowi serce lekkoatlety przyspiesza podczas wysiłku, utrzymując powolny rytm w okresach odpoczynku.

Choć w tej książce używamy terminów „dobre bakterie” i „złe bakterie”, dosłownie nie to mamy na myśli. Pomyślcie o gorzkiej czekoladzie, która może być dobra lub zła w zależności od zjedzonej ilości i towarzyszących jej pokarmów. Bakterie potrafią zmieniać postać. Istnieją jako kontinuum stylów życia, a nie stałe kategorie. Mogą stać się dobre lub złe, zapewnić zdrowie lub śmierć, zależnie od warunków środowiskowych i konkretnych interakcji na poziomie genów. Na przykład bakteria E. coli jest nieszkodliwa w jelitach większości ludzi, czasem jednak powoduje problemy, od biegunki po infekcje dróg moczowych. Nawet bakterie powodujące dur brzuszny nie robią krzywdy większości ludzi nimi zakażonych. U wielu osób znajdziemy bakterie zapalenia opon mózgowych w tylnej części nosa i gardła. Ale u jednej na sto lub jednej na tysiąc innych osób może dojść do zakażenia w wyniku bliskiego kontaktu z nosicielem. Ustaliliśmy nawet, że niektóre bakterie, uważane za pożytecznych mieszkańców jelita, w wyniku stresu przechodzą na ciemną stronę mocy i zakażają tkanki ciała.

Pamiętajcie, że ciało ma utrzymywać bakterie we właściwych miejscach. Układ odpornościowy, niczym pasterz, trzyma pożyteczne bakterie w pobliżu, ale nie dopuszcza ich zbyt blisko. Niektóre z tych „dobrych” bakterii zjedzą Wasze zwłoki. Jeśli więc stworzycie im najmniejszą szansę już teraz, zaczną to robić jeszcze za życia. Podobnie jak ludzie, te same bakterie mogą być dobre lub złe zależnie od takich czynników jak przemęczenie, środowisko i stan organizmu gospodarza.

Mikroorganizmy mogą pochodzić z najdziwniejszych miejsc. Rob wspomina, że jego koleżanka powiedziała kiedyś: „Do najdziwniejszych doświadczeń macierzyństwa należał dzień, w którym krzyknęłam do syna: «Nie wkładaj palca w tę część kota!» i przysięgam, że takiej sytuacji wcześniej nawet nie mogłam sobie wyobrazić”.

Zastanówcie się przez chwilę nad historią naszej ewolucji. Wyewoluowaliśmy jako plemiona zbieracko-łowieckie i zajmujące się prymitywnym rolnictwem. Nasz świat był pełen brudu, zwierząt i dzikiego pożywienia, które musieliśmy upolować lub zebrać. Sprzątaniem zajęliśmy się dopiero podczas kilku ostatnich stuleci.

Wasze dziecko przychodzi na świat wyposażone w program biologiczny, który każe spodziewać się warunków zbliżonych do panujących w przeszłości. Możecie zapewnić mu w rozsądny sposób brakujące elementy. I o tym właśnie jest dalsza część książki.

3. Ciąża

3. Ciąża

Czy mój mikrobiom może wpływać na zdolność poczęcia?
Czy bakterie wiążą się z płodnością?

Często słyszymy takie pytania. Czasem trudno zajść w ciążę. Wszyscy chcą wiedzieć, dlaczego coś idzie nie tak, jak powinno. Niestety obecnie mamy zbyt mało danych, by udzielić rzetelnej odpowiedzi, stąd mówimy standardowo, że problem jest przedmiotem aktywnych badań.

Do przykładów takich aktywnych badań należy sprawdzanie, czy bakteryjne zapalenie pochwy, czyli rozwój mniej powszechnych rodzajów bakterii w pochwie, wiąże się z niepłodnością i czy wpływa na poczęcie i początek ciąży po zapłodnieniu in vitro⁴.

Bakteryjne zapalenie pochwy jest powszechną dolegliwością. Do jego objawów należą białe lub szare upławy o rybim zapachu. Zwykle nie wywołuje świądu ani pieczenia. Bakteryjne zapalenie pochwy podwaja ryzyko zakażenia choroby przenoszonej drogą płciową, jak HIV (choć obraz jest mniej jasny, gdy w twojej pochwie rozsiadł się po prostu nietypowy mikrobiom). Bakteryjne zapalenie pochwy wiąże się także z przedwczesnym porodem, co jest przedmiotem badań w laboratorium Jacka, ale, jak dotąd, nie stwierdzono powiązań przyczynowo-skutkowych.

Bakteryjne zapalenie pochwy wynika z braku równowagi między różnymi drobnoustrojami występującymi w pochwie, szczególnie ze zmniejszenia liczby bakterii Lactobacillus. Szczególnie są na to narażone kobiety, które zbyt często stosują irygację, trzeba bowiem pamiętać, że nadmierne, nawet niezbyt inwazyjne starania o czystość pochwy mogą spowodować długofalowe problemy. Zgodnie z powszechną opinią lekarzy wady irygacji znacznie przewyższają jej zalety, a wśród jej wad należy wymienić wiele zjawisk, od problemów z poczęciem po nowotwory szyjki macicy.

Metaanaliza dwudziestu trzech badań poświęconych poczęciu oraz poronieniu na wczesnym etapie ciąży i potem wykazała, że bakteryjne zapalenie pochwy jest powiązane z poronieniem w ciągu kilku pierwszych tygodni ciąży. Infekcja pogarsza zdolność zarodka do skutecznego zagnieżdżenia się w ściance macicy, co stanowi jeden z pierwszych warunków pomyślnej ciąży. Stan zapalny może być negatywnym czynnikiem, lecz nie wiadomo dokładnie, w jaki sposób bakteryjne zapalenie pochwy go wywołuje⁵. W przypadku stwierdzonego bakteryjnego zapalenia pochwy podczas prób zajścia w ciążę często podaje się antybiotyki.

Powiązanie między stanem zapalnym a niepłodnością jest dobrze znane. Na przykład chlamydia, choroba przenoszona drogą płciową, wiąże się z niepłodnością, szczególnie u kobiet z nieleczonymi objawami w obrębie miednicy. Może się nią zarazić także noworodek. Po dodaniu do hodowli bakterii Chlamydia i ludzkich komórek na szalce Petriego bakterii probiotycznych Lactobacillus crispatus, komórki Chlamydia przestają się przyklejać do komórek ludzkich. Sugeruje to, że dobre bakterie mogą przerwać infekcje wywołane czynnikami patogennymi, powodującymi stan zapalny i niepłodność.

Kobiety, które przeszły wiele poronień na wczesnych etapach ciąży, uznaje się za niepłodne, ale może za to odpowiadać mikrobiom w pochwie i poziom stanu zapalnego. Pozostaje nadzieja, że w przyszłości uda nam się znaleźć sposób wygaszenia stanów zapalnych. Można sobie nawet wyobrazić podawanie do pochwy podczas prób poczęcia jogurtu, zawierającego naturalnie występujące bakterie Lactobacillus lub nowe szczepy probiotyczne. W niewielkim badaniu asocjacyjnym wykazano także, że nasienie płodnych mężczyzn zawiera więcej bakterii Lactobacillus⁶. Nie mamy dowodów, że to działa, i z całą pewnością nie zalecamy wprowadzania jogurtu do pochwy czy penisa podczas stosunku, niemniej taki pomysł może pewnego dnia zaowocować nową terapią. Zanim wypróbujecie ją na sobie, z całą pewnością lepiej sprawdzić jej skuteczność w badaniach klinicznych.

Czy mikrobiom partnera może mieć wpływ na płód?

Świetne pytanie, no, ale brak danych. Zasadniczo odpowiedź jest twierdząca, ponieważ Twój mikrobiom może mieć wpływ na płód, a mikrobiom wymieniasz z partnerem. Pary przekazują sobie nawzajem różne rodzaje bakterii, ponieważ dzieląc życie intymne i przestrzeń, mają zbliżone cechy mikrobiologiczne⁷. Jednakże samo dzielenie przestrzeni z inną osobą – na przykład w biurze – nie oznacza, że mikrobiomy takich osób staną się tak podobne jak u osób wchodzących ze sobą w takie interakcje i żyjących razem, jak Ty i Twój partner (interesujący jest fakt, że ludzie trzymający w domu psa są bardziej podobni do siebie niż ci, którzy go nie mają⁸. Jeśli więc zastanawiasz się, czy posiadanie psa oznacza większą bliskość, odpowiedź jest twierdząca, szczególnie w odniesieniu do mikrobiomów).

Ogólnie rzecz biorąc, sama wymiana drobnoustrojów nie oznacza, że dzielone z partnerem mikroby mogą mieć wpływ na płód. Choroby przenoszone drogą płciową w oczywisty sposób mogą przyczynić się do niepowodzenia ciąży, a nawet wywołać przedwczesny poród. Nie ma jednak badań, które pozwoliłyby odpowiedzieć, czy zwiększone przekazywanie drobnoustrojów między partnerami może wpłynąć na płód (w dobry lub zły sposób). Można sobie wyobrazić, że mając partnera o szczególnie dobrym mikrobiomie, można przekazać zarodkowi dobre mikroorganizmy, nie ma na to jednak dowodów. Nie rezygnujcie więc z przytulania. Nikomu nie zaszkodzi, a sprawi wiele przyjemności.

Czy przed zajściem w ciążę powinnam odwiedzić dentystę?

Tak, dobrze jest sprawdzić stan zębów. Nie zachowując wystarczającej higieny jamy ustnej, możesz cierpieć z powodu owrzodzeń lub krwawienia dziąseł. Takie schorzenia mogą umożliwić bakteriom z ust wejście do krwiobiegu i przyklejenie do błon wewnątrz tętnic, a tym samym pokonanie tych błon⁹. To z kolei może pozwolić, by do krwi przedostały się inne bakterie, w tym szkodliwe patogeny¹⁰.

Po dostaniu się do krwiobiegu bakterie mogą dotrzeć do otaczających dziecko błon wchodzących w skład łożyska i wywołać infekcję zwaną zapaleniem błon płodowych i łożyska¹¹. Do niedawna lekarze byli przekonani, że szkodliwe bakterie pochodziły wyłącznie z dróg rodnych kobiety, ale z badań wynika, że mogą również pochodzić z ust. Niektóre z tych bakterii nie wywołują szkód i nawet nie mają genów uczestniczących w procesach chorobotwórczych. Niemniej wynikiem połączenia czynników patogennych może być przedwczesny poród¹².

Jak dotąd, ta droga zakażenia jest hipotezą, a nie potwierdzonym faktem. Badania poświęcone poszukiwaniu bakterii powstałych w ustach w tkance łożyska przynoszą słabe dowody na ich obecność. Analiza tkanek wykazała obecność zanieczyszczenia z innego źródła. Badania kliniczne, których celem była poprawa higieny jamy ustnej u kobiet ciężarnych w celu zmniejszenia prawdopodobieństwa przedwczesnego porodu, nie stwierdziły żadnych korzyści¹³, choć może się zdarzyć, że te badania przeprowadzono na zbyt późnych etapach ciąży. U osób o przewlekłych zaniedbaniach stanu jamy ustnej szkodliwe bakterie mogą znajdować się w krwiobiegu na długo przed rozwojem łożyska¹⁴.

Wniosek jest taki, że planując ciążę, należy rozważyć wizytę u dentysty, by zapewnić dobry stan jamy ustnej. Poprawi to także Twój uśmiech.

Czy w czasie ciąży można bezpiecznie jeść żywność modyfikowaną genetycznie?
Czy żywność organiczna jest lepsza od produkowanej tradycyjnie?

Podobnie jak niemal wszyscy naukowcy, jesteśmy przekonani, że można bezpiecznie jeść organizmy modyfikowane genetycznie. Nie ma wiarygodnych dowodów, by żywność modyfikowana genetycznie mogła w jakikolwiek, dobry lub zły, sposób wpływać na ludzki mikrobiom. Co więcej, niemal wszystkie spożywane przez nas rośliny i produkty zwierzęce zostały poddane modyfikacjom i różnią się od swych dzikich przodków. Z dowodów wynika, że żywność poddana procesom laboratoryjnym, w wyniku których powstały szczepy transgeniczne, jest równie bezpieczna jak produkowana bardziej tradycyjnymi metodami hodowli (w tym pod względem promieniowania, które od lat dwudziestych ubiegłego wieku stosuje się powszechnie do uzyskania nowych roślin w wyniku mutacji). Choć niektórzy obawiają się, że organizmy modyfikowane genetycznie mogą przekazać geny ich mikrobiomowi, prawdopodobieństwo, że znajdujące się w człowieku bakterie pozyskają obce geny w wyniku krótkotrwałej ekspozycji na roślinę lub zwierzę za pośrednictwem żywności modyfikowanej, jest zasadniczo zerowe.

Najważniejsza krytyka skierowana przeciwko takiemu rodzajowi żywności dotyczy kwestii środowiska i polityki, które nie wchodzą w zakres tej książki. Kontrowersje budzą również silne emocje. W odniesieniu do ciąży i porodu ludzie zwykle pragną absolutnych gwarancji bezpieczeństwa. Oczywiście nie jest to możliwe, ale nie rozmawiamy o logice. Możemy cały dzień rozmawiać o badaniach bezpieczeństwa żywności modyfikowanej genetycznie, lecz krytycy i tak nam wytkną, że nie mamy twardych dowodów lub ignorujemy dowody przez nich przedstawione. Sprowadza się to do podważania zaufania do nauki akademickiej i głębokiego braku zaufania względem korporacji – jak Monsanto (Monsanto Company Inc. – międzynarodowy koncern specjalizujący się w biotechnologii oraz chemii nastawionej na produkcję w zakresie rolnictwa.). Musicie zdecydować samodzielnie.

Być może zastanawiasz się także, czy spożywanie żywności organicznej poprawi zdrowie w czasie ciąży lub jakość mleka. Nie mamy na to dowodów. Badacze z Uniwersytetu Stanforda przeprowadzili metaanalizę żywności organicznej i hodowanej tradycyjnie¹⁵. Ta metaanaliza stanowi podejście statystyczne, łączące wyniki z wielu badań, które mają rozwiać wątpliwości i pokazać najsilniejsze dowody. Na podstawie czterdziestu lat badań udało się ustalić, że owoce i warzywa opisane jako organiczne nie były zwykle bardziej pożywne od ich tradycyjnych i tańszych odpowiedników. Nie było też mniejszego prawdopodobieństwa ich zanieczyszczenia niebezpiecznymi bakteriami, jak E. coli. Tradycyjne owoce i warzywa zawierały więcej pozostałości pestycydów, ale ich poziomy nie przekraczały bezpiecznych poziomów ustalonych przez amerykańską Agencję Ochrony Środowiska.

Inne badanie, skupione przede wszystkim na wartości odżywczej, ustaliło jednak inne powody, dla których matki powinny rozważyć spożywanie produktów organicznych (jeśli tylko mogą sobie na to pozwolić). W trzech badaniach wybrano kobiety ciężarne narażone na stosunkowo intensywny kontakt z pestycydami (zwanych fosforanami organicznymi), a następnie przez wiele lat monitorowano stan dzieci urodzonych przez te matki. W szkołach podstawowych dzieci miały średnio nieco niższy IQ niż ich rówieśnicy. (Więcej informacji na ten temat znajduje się w rozdziale 8).

Czy mikroby mogą wyjaśnić moje zachcianki pokarmowe? Dlaczego marynaty i lody w środku nocy?

Tak, lecz by poznać przyczynę takiego stanu rzeczy, potrzebujemy wielu badań. Kobiety w ciąży doświadczają dramatycznych zmian hormonalnych. Na przykład w czasie ciąży poziom progesteronu wzrasta niemal dziesięciokrotnie, a po porodzie gwałtownie spada. Sugerowano, że te gwałtowne zmiany prowadzą do zaburzeń depresyjnych. Jesteśmy jednak przekonani, że wpływają także na zachcianki¹⁶.

A oto, co już wiemy. Zmiany poziomu hormonów mogą wpływać na środowisko panujące w jelitach, co wywołuje zmiany w układzie odpornościowym. To z kolei może zmienić skład i strukturę mikrobiomu¹⁷. Choć interakcje występują na wielu poziomach, jest wysoce prawdopodobne, że są przyczyną zachcianek pokarmowych w okresie ciąży.

Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki

Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki

Weiss M.C., i in. (2016), „The physiology and habitat of the last universal common ancestor”, Nat. Microbiol., 1, 16116. [wróć]

Lennon J.T., Locey K.J. (2016), „The underestimation of global microbial diversity”, mBio, 7, e01298-16. [wróć]

Sender R., Fuchs S., Milo R. (2016), „Revised estimates for the number of human bacteria cells in the body”, PLoS Biol., 14, e1002533. [wróć]

Rizzo A. i in. (2015), „Lactobacillus crispatus mediates anti-inflammatory cytokine interleukin-10 induction in response to Chlamydia trachomatis infection in vitro”, Int. J. Med. Microbiol., 305, 815–827. [wróć]

Van Oostrum N., De Sutter P., Meys J., Verstraelen, H. (2013), „Risk associated with bacterial vaginosis in infertility patients: a systematic review and meta-analysis”, Hum. Reprod. Oxf. Engl., 28, 1809–1815. [wróć]

Weng S.L. i in (2014), „Bacterial communities in semen from men of infertile couples: metagenomic sequencing reveals relationships of seminal microbiota to semen quality”, PloS One, 9, e110152. [wróć]

Lax S. i in. (2014), „Longitudinal analysis of microbial interaction between humans and the indoor environment”, Science, 345, 1048–1052. [wróć]

Song S.J. i in. (2013), „Cohabiting family members share microbiota with one another and with their dogs”, eLife, 2, e00458. [wróć]

Tamże. [wróć]

Nakano K. i in. (2009), „Detection of oral bacteria in cardiovascular specimens”, Oral Microbiol. Immunol., 24, 64–68. [wróć]

Madianos P.N., Bobetsis Y.A., Offenbacher S. (2013), „Adverse pregnancy outcomes (APOs) and periodontal disease: pathogenic mechanisms”, J. Periodontol., 84, S170–S189; Bobetsis Y.A., Barros S.P., Offenbacher S. (2006), „Exploring the relationship between periodontal disease and pregnancy complications”, J. Am. Dent. Assoc., 137, Suppl, 7S–13S. [wróć]

Durand R., Gunselman E.L., Hodges J.S., Diangelis A.J., Michalowicz B.S. (2009), „A pilot study of the association between cariogenic oral bacteria and preterm birth”, Oral Dis., 15, 400–406. [wróć]

Pozo E. i in. (2016), „Preterm birth and/or low birth weight are associated with periodontal disease and the increased placental immunohistochemical expression of inflammatory markers”, Histor. Histopathol., 31, 231–237. [wróć]

Coberlla S., Taschieri S., Francetti L., De Siena F., Del Fabbro M. (2012), „Periodontal disease as a risk factor for adverse pregnancy outcomes: a systematic review and meta-analysis of case-control studies”, Odontology, 100, 232–240. [wróć]

Smith-Spangler C. i in. (2012), „Are organic foods safer or healthier than conventional alternatives? A systematic review”, Ann. Intern. Med., 157, 348. [wróć]

Alcock I., White M.P., Wheeler B.W., Fleming L.E., Depledge M.H. (2014), „Longitudinal effects on mental health of moving to greener and less green urban areas”, Environ. Sci. Technol., 48, 1247–1255. [wróć]

Breton J. i in. (2016), „Gut commensal E. coli proteins activate host satiety pathways following nutrient-induced bacterial growth”, Cell Metab., 23, 324–334. [wróć]