SGGW jako pierwsza uczelnia w Polsce uruchamia sztuczny przewód pokarmowy

“Powiedz mi, co jesz, a powiem Ci, kim jesteś” – to słynne zdanie francuskiego prawnika i gastronoma Jeana Anthelme’a Brillat-Savarin’a chyba najdobitniej wyraża znaczenie pożywienia dla naszego zdrowia. Jednak autor tego jakże trafnego stwierdzenia nie mógł przypuszczać, że rola przewodu pokarmowego nie sprowadza się jedynie do trawienia, wchłaniania składników pokarmowych oraz wydalania tego, co jest organizmowi człowieka niepotrzebne, czy wręcz toksyczne. Prawidłowe funkcjonowanie przewodu pokarmowego jest niemożliwe bez mikrobioty jelitowej, która, jak potwierdzają badania z ostatnich lat, ma niebagatelne znaczenie dla naszego zdrowia.

Mikrobiota przewodu pokarmowego, czyli specyficzny ekosystem tworzony przez m.in. bakterie, archeony, wirusy i grzyby od wielu lat znajduje się w centrum zainteresowania naukowców zajmujących się badaniem mechanizmów wzajemnego oddziaływania tych mikroorganizmów z organizmem gospodarza. Fizjologiczne znaczenie mikrobioty dla funkcjonowania organizmu wydaje się być niezwykle ważne, ponieważ warunkuje ona ochronę organizmu przed infekcjami, umożliwia prawidłowy rozwój części układu immunologicznego zwanej tkanką limfatyczną związaną z jelitami (GALT) w początkowym okresie życia po urodzeniu, moduluje odporność, reguluje prawidłowy przebieg wielu procesów metabolicznych, umożliwia fermentację niektórych składników pokarmowych (np. węglowodanów złożonych), których nie trawią enzymy zawarte w sokach trawiennych, a powstające związki tzw. postbiotyki uzupełniają funkcje mikrobioty. Procesy przebiegające w jelicie grubym umożliwiają syntezę różnych związków (np. krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych oraz witamin K, B1 czy bakteriocyn). 

Znaczenie mikroorganizmów nie ogranicza się jedynie do wpływu na funkcjonowanie przewodu pokarmowego. Na podstawie badań wiadomo, że mikrobiota jelitowa jest zdolna do syntezy neurotransmiterów, które mogą oddziaływać na układ nerwowy i kształtować nasze zachowanie (w jelitach powstaje 95% serotoniny, mediatora odpowiedzialnego m.in. za nastrój i sen). Z kolei zaburzenie składu i proporcji drobnoustrojów tworzących mikrobiotę, określane jako dysbioza jelitowa, ma powiązanie z ryzykiem wielu schorzeń, takich jak otyłość, cukrzyca, choroby przewodu pokarmowego o podłożu zapalnym, stłuszczeniowa choroba wątroby, choroby neurodegeneracyjne czy nawet zaburzenia psychiczne. Należy zaznaczyć, że mikrobiota jelitowa stanowi bardzo liczny system, określany czasem jako tzw. “narząd bakteryjny”. Szacuje się, że stosunek liczby mikroorganizmów bytujących w przewodzie człowieka do całkowitej liczby komórek jego organizmu  wynosi 1,3:1, natomiast pod względem ilościowym genom wszystkich drobnoustrojów przekracza 150 razy genom człowieka.

Instytut Nauk o Żywieniu Człowieka Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie jest pierwszym ośrodkiem akademickim w Polsce, który dysponuje unikatową i kompletną technologią dynamicznego modelu przewodu pokarmowego w technologii SHIME2® (ang. Simulator of the Human Intestinal Microbial Ecosystem). System został sfinansowany w ramach projektu “Centrum Żywności i Żywienia – modernizacja kampusu SGGW w celu stworzenia Centrum Badawczo-Rozwojowego Żywności i Żywienia (CŻiŻ)” współfinansowanego przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Mazowieckiego na lata 2014-2020. Urządzenie SHIME2® zostało zaprojektowanie i opatentowane przez zespół naukowców z Uniwersytetu w Gandawie oraz firmę Prodigest z Belgii.

Model SHIME2^® obejmuje układ bioreaktorów stanowiących odpowiednie odcinki przewodu pokarmowego, czyli żołądek, jelito cienkie oraz okrężnicę (część wstępującą, poprzeczną i zstępującą). – Jest to system zintegrowany, co oznacza, że w każdym z odcinków przewodu pokarmowego automatycznie kontrolowanych jest wiele parametrów. Zapewnia to stabilność całego systemu, co jest niezwykle istotne przy prowadzeniu długotrwałych eksperymentów. Co ciekawe, system ten może być dostosowany do badania mikrobioty zarówno dzieci, dorosłych, jak i osób starszych – tłumaczy dr inż. Michał Oczkowski, kierownik Zakładu Fizjologii Żywienia w Instytucie Nauk o Żywieniu Człowieka SGGW.

Dostęp do technologii SHIME^®  pozwoli Instytutowi Nauk o Żywieniu Człowieka SGGW w Warszawie poszerzyć profil dotychczasowych badań o eksperymenty dotyczące np. metabolizmu składników pokarmowych, ich wpływu na mikrobiotę jelitową czy też prac nad żywnością probiotyczną. – System umożliwia odtwarzanie procesów zachodzących w żołądku, jelicie cienkim i grubym w warunkach możliwie najbardziej zbliżonych do tych panujących w środowisku fizjologicznym. Motoryka przewodu pokarmowego symulowana jest przez działanie pomp i ruch treści pokarmowej w reaktorach – wyjaśnia dr inż. Tomasz Królikowski z Zakładu Fizjologii Żywienia w Instytucie Nauk o Żywieniu Człowieka SGGW.