Ludzki mikrobiom a cięcie cesarskie

Organizm człowieka na stałe zasiedla ogromna ilość bakterii, wirusów, grzybów, arechonów, bakteriofagów i wielu innych mikroorganizmów, których ogół określany jest mianem ludzkiego mikrobiomu. Mikrobiom ów od kilkunastu lat budzi niezwykle mocne zainteresowanie naukowców, a jego szczegółowe poznanie stanowi cel zakrojonego na ogromną skalę amerykańskiego projektu badawczego, znanego szerzej jako Projekt Ludzkiego Mikrobiomu (ang. The Human Microbiome Project).

Intensyfikacja działań w tym obszarze badawczym daje zresztą wymierne rezultaty w postaci coraz to nowych, czasem niezwykle zaskakujących odkryć, dzięki którym zaczęto nasz organizm wraz z zasiedlającymi go mikroorganizmami postrzegać jako złożony, interaktywny i pozostający w chwiejnej równowadze ekosystem. Organizm człowieka i jego mikrobiom ewoluowały bowiem wspólnie, co wiązało się z wytworzeniem wielu współzależności i przystosowań [Wołkowicz i wsp., 2014]. W związku z powyższym, zasadne wydaje się być przypuszczenie, że każde zaburzenie tej chwiejnej równowagi może negatywnie odbić się na stanie całego ustroju.

Nisze ludzkiego mikrobiomu

Najbardziej poznanym elementem ludzkiego mikrobiomu jest bez wątpienia komponent bakteryjny. Jego największa, najbardziej różnorodna taksonomicznie i najlepiej przebadana reprezentacja zasiedla nasz przewód pokarmowy. Wysoka aktywność metaboliczna bakterii jelitowych, sprawia zresztą, że czasem w odniesieniu do mikrobiomu jelitowego używa się określenia „zapomniany organ” [O’Hara i Shanahan, 2006]. Mikrobiom jelitowy uczestniczy bowiem między innymi w biosyntezie witamin (np. biotyny i witaminy K), regulacji angiogenezy, a także gospodarki węglanowo-lipidowej, wspomaga proces trawienia, wydziela substancje przeciwzapalne, „trenuje” układ odpornościowy i odgrywa istotną rolę w modulacji systemowej odpowiedzi immunologicznej [D’Argenio i Salvatore, 2015].

Mikrobiom zasiedlający pozostałe organy/układy naszego organizmu, czyli skórę, jamy ciała, a także układ moczowo-płciowy i oddechowy, nie jest jeszcze tak dobrze poznany – pierwsza publikacja dotycząca mikrobiomu układu oddechowego pochodzi zaledwie z 2010 roku – niemniej wstępne wyniki pozwalają przypuszczać, że funkcje mikrobiomu zasiedlającego pozostałe nisze ludzkiego ciała mogą być równie ważne dla utrzymania homeostazy całego organizmu jak ma to miejsce w przypadku mikrobiomu jelitowego.

W zdrowiu i chorobie

Nie ulega zatem wątpliwości, że ludzki mikrobiom ma ogromne znaczenie dla kształtowania metabolizmu, a wpływając na procesy fizjologiczne może modulować naszą zapadalność na różne choroby. Wiele badań sugeruje zresztą związek stanu ilościowego i jakościowego mikrobiomu z chorobami ogólnoustrojowymi w tym z cukrzycą, otyłością, astmą, alergiami a nawet nowotworami [Olszewska i Jagusztyn-Krynicka, 2012; Young, 2012]. Coraz śmielej postuluje się także związek mikrobiomu, zwłaszcza jelitowego, ze zdrowiem psychicznym. W badaniach wykazano korelację pomiędzy składem gatunkowym i stanem ilościowym mikrobiomu a m.in. depresją, stanami lękowymi, a nawet autyzmem [Cryan i O’Mahony, 2011; Dash i wsp., 2015].

I przy porodzie

Gdzie i kiedy zaczyna się kształtować nasz unikalny mikrobiom? Najnowsze dane sugerują, że częściowa kolonizacja może zachodzić jeszcze w życiu płodowym [Prince i wsp., 2015], niemniej w wielu badaniach wykazano, że decydujący wpływ na stan mikrobiomu noworodka ma przede wszystkim sposób przyjścia na świat. Organizm dzieci urodzonych siłami natury jest bowiem kolonizowany przez bakterie zasiedlające kanał rodny i odbyt matki w związku z czym w mikrobiomie noworodka, który przyszedł na świat drogą pochwową dominują bakterie z rodzaju Lactobacillus, Prevotella i Sneathia. [Neu i Rushing, 2011]. Natomiast dzieci urodzone drogą planowanego cesarskiego cięcia kolonizowane są głównie przez bakterie bytujące w środowisku szpitalnym i na skórze matki oraz personelu medycznego – w związku z czym w mikrobiomie tych noworodków dominują bakterie z rodzaju Staphylococcus, a także Corynebacterium oraz Propionibacterium [Dominiguez-Bello i wsp., 2010]. Dodatkowo w mikrobiomie noworodków, które na świat przyszły drogą cesarskiego cięcia część badaczy zaobserwowała zdecydowanie mniej bakterii z rodzaju Bifidobacterium, a więc bakterii niezbędnych do trawienia mleka matki, przy jednoczesnej nadreprezentacji potencjalnie patogennego C. difficile [Penders i wsp., 2006]. Stwierdzono także, że mikrobiom dzieci urodzonych przez cesarskie cięcie w mniejszym stopniu odzwierciedla mikrobiom matki [Bäckhed i wsp.2015].

Wykazano również, że choć mikrobiom bytujący w poszczególnych organach/układach osób dorosłych jest wysoce zróżnicowany pod względem taksonomicznym i ilościowym, to początkowy mikrobiom noworodków wydaje się być jednorodny, a tym samym ściśle zależny od tej pierwszej, porodowej ekspozycji.

Czynnikiem intensywnie wpływającym na stan mikrobiomu noworodka jest także wybór sposobu karmienia, czyli decyzja o karmieniu piersią lub mlekiem modyfikowanym [Bäckhed i wsp., 2015]. W związku z tym niebagatelne znaczenie dla rozwoju mikrobiomu i sukcesji poszczególnych gatunków może mieć także opóźnienie laktogenezy II obserwowane czasem po cesarskim cięciu. Również wiążący się z porodem „operacyjnym” dłuższy pobyt w szpitalu może mieć znaczenie dla kształtowania się mikrobiomu – noworodek jest bowiem wówczas dłużej narażony na kontakt z mikroorganizmami charakterystycznymi dla środowiska szpitalnego, z których część stanowią mikroorganizmy potencjalnie patogenne.

Co istotne, mimo że z biegiem czasu mikrobiom dziecka zmienia się i dojrzewa pod wpływem czynników środowiskowych, wprowadzenia posiłków stałych, infekcji, antybiotykoterapii, stresu i wielu innych, to jednak pewne różnice w składzie i stanie mikrobiomu, szczególnie jelitowego, pomiędzy dziećmi urodzonymi drogą cesarskiego cięcia, a siłami natury pozostają zauważalne jeszcze wiele miesięcy i lat po porodzie, a nawet w życiu dorosłym [Salminen i wsp., 2004; Goedert i wsp., 2014].

Długofalowe skutki?

Potencjalne długofalowe skutki początkowej kolonizacji przez odmienny taksonomicznie i zróżnicowany ilościowo rodzaj mikroorganizmów pozostają jak dotąd nieznane. Wiele badań przekrojowych – przeprowadzonych w różnych szerokościach geograficznych, na różnych grupach etnicznych, wiekowych i społecznych wykazało jednak, że dzieci urodzone drogą cesarskiego cięcia są bardziej narażone na ryzyko astmy, alergii, otyłości, chorób o podłożu autoimmunologicznym, a nawet białaczki [Sevelsted i wsp., 2015]. Przyczyna tego stanu rzeczy również jest nieznana i z pewnością złożona, niemniej coraz częściej postuluje się, że częściowo u jej podłoża można upatrywać różnic w mikrobiomie. W tym kontekście szczególnie interesująca wydaje się być rola mikrobiomu jelitowego w dojrzewaniu i trenowaniu układu immunologicznego – skoro bowiem mikrobiom jelitowy kształtuje się inaczej w zależności od rodzaju porodu, nie bezzasadne jest przypuszczenie, że rozwój układu immunologicznego również może zachodzić różnie w zależności od tego czy dziecko przyszło na świat siłami natury czy poprzez cesarskie cięcie [Hällström i wsp., 2004; Neu i Rushing, 2014]

Odmienny skład mikrobiomu i zredukowany stan ilościowy gatunków mających zdolność do wypierania mikroorganizmów potencjalnie chorobotwórczych może także, przynajmniej częściowo, wyjaśniać dlaczego dzieci urodzone przez cesarskie cięcie są obarczone większym ryzykiem zapadalności na infekcje, zwłaszcza te powodowane przez patogeny szpitalne – wykazano przykładowo, że 64-82% przypadków zakażenia gronkowcem złocistym opornym na metycylinę (Staphylococcus aureus, MRSA) dotyczy właśnie dzieci urodzonych operacyjnie [CDC, 2006].

Przyszłość

Badania nad ludzkim mikrobiomem są dopiero w początkowych fazach, ale już teraz odciskają ogromne piętno na sposobie w jakim postrzegamy nasz organizm. Wiele wskazuje na to, że wkrótce zmienią także sposób w jaki postrzegamy proces porodu. Każda procedura dążąca do dezynfekcji okolic rodnych kobiety rodzącej i każde podanie antybiotyków najprawdopodobniej zredukują transmisję mikobiomu z matki na dziecko i wydatnie wpłyną na kolonizację noworodka. Inne interwencje jak częste badania wewnętrzne celem określenia stopnia rozwarcia, stosowanie lewatywy, a być może nawet znieczulenie zewnątrzoponowe czy farmakologiczne wzniecenie porodu również mogą mieć wpływ na kształtowanie mikrobiomu. Czas pokaże co przyniosą kolejne badania i jakie to będzie miało przełożenie na codzienną praktykę kliniczną, ale już teraz warto pamiętać o mikrobiomie – tym trzecim, niewidocznym gołym okiem uczestniku porodu.

dr n. med. Alicja Kost – biotechnolożka, absolwentka Uniwersytetu Śląskiego i Śląskiego Uniwersytetu Medycznego, doula. Współautorka bloga Mataja.pl- bloga o ciąży i rodzicielstwie opartego na badaniach naukowych.

Bibliografia:

• Bäckhed F, Roswall J, Peng Y, Feng Q, Jia H, Kovatcheva-Datchary P, Li Y, Xia Y, Xie H, Zhong H, Khan MT, Zhang J, Li J, Xiao L, Al-Aama J, Zhang D, Lee YS, Kotowska D, Colding C, Tremaroli V, Yin Y, Bergman S, Xu X, Madsen L, Kristiansen K, Dahlgren J, Wang J. 2015. Dynamics and Stabilization of the Human Gut Microbiome during the First Year of Life. Cell Host Microbe.; 17(6):852. Centers for Disease Control and Prevention (CDC). 2004. Community-associated methicillin-resistant Staphylococcus aureus infection among healthy newborns – Chicago and Los Angeles County.
• Cryan JF, O’Mahony SM. 2011. The microbiome-gut-brain axis: from bowel to behavior. Neurogastroenterol Motil.; 23(3):187-92.
• D’Argenio V, Salvatore F. 2015. The role of the gut microbiome in the healthy adult status.
• Clin Chim Acta. [Epub ahead of print]
• Dash S, Clarke G, Berk M, Jacka FN. 2015. The gut microbiome and diet in psychiatry: focus on depression. Curr Opin Psychiatry. 2015; 28(1):1-6.
• Dominguez-Bello MG, Costello EK, Contreras M, Magris M, Hidalgo G, Fierer N, Knight R. 2010. Delivery mode shapes the acquisition and structure of the initial microbiota across multiple body habitats in newborns. Proc Natl Acad Sci U S A.; 107(26):11971-5.
• Goedert JJ, Hua X, Yu G, Shi J. 2014. Diversity and Composition of the Adult Fecal Microbiome Associated with History of Cesarean Birth or Appendectomy: Analysis of the American Gut Project
• EbioMedicine; 1(2-3):167–172
• Hällström M, Eerola E, Vuento R, Janas M, Tammela O. 2004. Effects of mode of delivery and necrotising enterocolitis on the intestinal microflora in preterm infants. Eur J Clin Microbiol Infect Dis.; 23(6):463-70.
• Neu J, Rushing J, 2011. Cesarean versus Vaginal Delivery: Long term infant outcomes and the Hygiene Hypothesis. Clin Perinatol.; 38(2):321-31.
• O’Hara AM, Shanahan F. 2006 The gut flora as a forgotten organ EMBO Rep.; 7(7): 688–93.
• Olszewska J, Jagusztyn-Krynicka EK. 2012. Human microbiome project: mikroflota jelit oraz jej wpłyn na fizjologię i zdrowie człowieka. Post. Mikrobiol.; 51(4):243–56
• Penders J, Thijs C, Vink C, Stelma FF, Snijders B, Kummeling I, van den Brandt PA, Stobberingh EE. 2006, Factors influencing the composition of the intestinal microbiota in early infancy. Pediatrics; 2006; 118(2):511-21.
• Prince AL, Chu DM, Seferovic MD, Antony KM, Ma J, Aagaard KM. 2015. The perinatal microbiome and pregnancy: moving beyond the vaginal microbiome. Cold Spring Harb Perspect Med., 16;5(6).
• Salminen S, Gibson GR, McCartney AL, Isolauri E. 2004. Influence of mode of delivery on gut microbiota composition in seven year old children. Gut; 53(9):1388-9.
• Sevelsted A, Stokgolm J, Bønnelykke K, Bisgaard H. 2015. Cesarean Section and Chronic Immune Disorders. Pediatrics; 135(1):e92-8
• Wołkowicz T, Januszkiewicz A, Szych J. 2014. Mikrobiom przewodu pokarmowego i jego dysbiozy jako istotny czynnik wpływający na kondycję zdrowotną organizmu człowieka. Med. Dośw. Mikrobiol.; 66:223–35.