Dorośli i niemowlęta cierpiące na zespół krótkiego jelita (ZKJ) nie są w stanie wchłonąć wystarczającej ilości wody oraz składników odżywczych, ponieważ często mają oni niesprawne lub nietypowo krótkie jelito cienkie. Zespół krótkiego jelita może być poważnym zaburzeniem, wymagającym dostarczania wody i składników odżywczych bezpośrednio do krwioobiegu, aby zapobiec niedożywieniu i odwodnieniu. Dzięki postępowi medycznemu szanse na przeżycie osób z ZKJ poprawiły się, jednak nadal pozostaje on wyniszczającym, trudnym i kosztownym w leczeniu schorzeniem.
Co wiemy?
Większość składników odżywczych i ponad 80% wody z pożywienia i napojów jest wchłanianych przez nasze jelito cienkie, więc jelita zbyt krótkie lub nieprawidłowo funkcjonujące mogą doprowadzić do poważnego niedożywienia i odwodnienia.
Większość przypadków ZKJ u niemowląt i dorosłych jest spowodowana chirurgicznym usunięciem znacznych części jelita cienkiego, które zostały uszkodzone, działają nieprawidłowo lub obumarły.
Obecnie leczenie rozpoczyna się zwykle od dostarczenia składników odżywczych bezpośrednio do krwioobiegu (żywienie pozajelitowe), jednak może również obejmować przyjmowanie hormonów, leków oraz poddanie się operacjom chirurgicznym w celu wydłużenia lub przeszczepu jelita cienkiego.
Co obecnie badają naukowcy?
Nowe leki, hormony i inne sposoby leczenia mają na celu wspieranie komórek jelita w kompensowaniu braku pewnych odcinków poprzez stymulowanie pozostałych komórek i tkanek do wzmożonego poboru wody i składników odżywczych. Mogą też wspierać wzrost i namnażanie jelitowych komórek macierzystych.
Komórki macierzyste mogą być w stanie naprawić uszkodzone i chorobowo zmienione jelita, zapobiegając chirurgicznemu ich usuwaniu, prowadzącemu do ZKJ.
W przyszłości, możliwy może być przeszczep nowych tkanek jelita, wyhodowanych w laboratorium z dorosłych komórek macierzystych z jelita lub pluripotencjalnych komórek macierzystych.
Naukowcy odkryli, że stosowanie rusztowań, na których namnażają się komórki, pomaga komórkom macierzystym rosnąć w odpowiednim kształcie.
Jakie są wyzwania?
Zespół krótkiego jelita jest często wynikiem operacji, której przeprowadzenie było konieczne z powodu złożonych problemów zdrowotnych. Problemy te mogą nadal występować podczas leczenia ZKJ.
Każdy przypadek ZKJ jest unikalny, więc leczenie musi być dopasowane do konkretnego pacjenta.
Noworodki znajdują się w kluczowej fazie życia i są wrażliwe na leczenie, więc nie można u nich stosować niektórych sposobów leczenia ZKJ u dzieci i dorosłych.
Jedną z alternatyw jest przeszczep jelita, jednak ze względu na wiele trudności, takich jak ograniczona liczba dawców, możliwość odrzucenia przeszczepu oraz wysokie ryzyko infekcji (jelita zawierają bakterie) nieustannie poszukiwane są nowe rozwiązania.
O zespole krótkiego jelita
Zespół krótkiego jelita (ZKJ) to grupa schorzeń spowodowanych przez niemożność wchłaniania w jelicie cienkim wystarczającej ilości wody, składników odżywczych i minerałów, aby pozwolić na normalny rozwój i utrzymanie właściwego stanu zdrowia. ZKJ jest często spowodowane skróceniem jelita o połowę (lub więcej). ZKJ można zdiagnozować poprzez badanie fizykalne, badanie krwi, prześwietlenie oraz badanie tłuszczu w kale, w którym bada się zdolność organizmu do trawienia i wchłaniania tłuszczów.
Jelito cienkie
Jelito cienkie pełni istotną funkcję we wchłanianiu większości spożywanych składników odżywczych i wody, jednak dzieje się tam również wiele rzeczy, z których nie zdajemy sobie sprawy. Nasze jelita pozostają w symbiotycznym związku, tworząc idealne miejsce życia bakterii, które uzyskują pożywkę, chronione środowisko oraz idealną temperaturę do wzrostu. W rewanżu bakterie pomagają rozbić pokarm na molekuły, które mogą zostać wchłonięte przez jelito i które utrzymują jego wyściółkę w odpowiednim stanie.
Jelito cienkie zawiera również wiele złożonych elementów, które przepychają jedzenie i odpadki oraz zbierają składniki odżywcze; układ nerwowy, mięśnie, złożoną sieć naczyń krwionośnych, wiele wyspecjalizowanych komórek, i, co najważniejsze, komórki macierzyste. Te ‘Tkankowe komórki macierzyste’ są kluczowe dla tworzenia i naprawy jelita i nieustannie produkują nowe komórki. Jest to szczególnie istotne dla wyściółki jelita cienkiego (nabłonka), która ma wiele wgłębień i wypustek, nazywanych kryptami i kosmkami. Kosmki rozciągają się do środka jelita i znacznie przyspieszają szybkość i zdolność wchłaniania składników odżywczych. Jeśli jednak komórki tworzące kosmki zostaną narażone na działanie niekorzystnych warunków, ich czas życia się skraca i muszą być nieustannie zastępowane.
Komórki macierzyste pozostające w kryptach (wgłębieniach) muszą zastępować WSZYSTKIE komórki kosmków co 3 do 5 dni! Te i inne komórki macierzyste mogą również naprawiać drobne i umiarkowane uszkodzenia jelita. Jeśli jednak powstanie znaczne uszkodzenie, komórki macierzyste mogą nie być w stanie go naprawić, co prowadzi do niewydolności jelita, będącej poważnym, zagrażającym życiu problemem zdrowotnym. Aby ratować życie, lekarze usuwają niesprawną lub martwą część jelit. Jeśli usunięte odcinki są duże, może to prowadzić do zespołu krótkiego jelita.
Szukanie komórek macierzystych
Komórki macierzyste mają unikalną zdolność samoregeneracji i tworzenia komórek, które mogą się specjalizować. Komórki macierzyste nie zawsze jednak wyglądają wyjątkowo; pod mikroskopem ich rozmiar i kształt może być taki sam jak otaczających je komórek. Skąd naukowcy wiedzą, które komórki są które?
Naukowcy rozwiązują tę zagadkę poprzez identyfikację genów, które są „włączone” w komórkach macierzystych, ale nie w innych komórkach. Geny te kodują białka konieczne do tego, aby komórki zachowywały się jak konkretne komórki macierzyste, których badaniem naukowcy są zainteresowani. Białka te są charakterystyczne dla tych komórek, naukowcy nazywają je więc „markerami molekularnymi”. Niektórzy naukowcy, jak Kim Jensen z University of Copenhagen, poświęcili się badaniu i szukaniu markerów molekularnych komórek i komórek macierzystych. Jeśli chodzi o jelito cienkie, znacznym krokiem naprzód było zidentyfikowanie przez zespół Hansa Cleversa z Hubrecht Institute w Utrechcie białka „Lgr5” jako markera molekularnego unikalnego dla podzbioru komórek macierzystych odpowiedzialnych za tworzenie nabłonka jelit (wewnętrznej warstwy komórek).
Rodzaje zespołu krótkiego jelita
ZKJ jest często omawiany w kontekście dorosłych i niemowląt. Większość przypadków u dorosłych i dzieci powstaje na skutek chirurgicznego usunięcia uszkodzonych części jelita cienkiego.
U dorosłych ZKJ może wystąpić, jeśli inny problem medyczny wymaga usunięcia połowy lub więcej jelita cienkiego. Problemy medyczne, które mogą wymagać usunięcia części jelita, to m.in. poważne przypadki choroby Crohna, zakrzepy, obumarcie neuronów kontrolujących jelita, uszkodzenia mechaniczne (takie jak poważne obrażenia brzucha) lub, bardzo rzadko, nowotwory jelita.
U niemowląt problemy rozwojowe mogą spowodować uszkodzenie lub obumieranie części jelita cienkiego. Przykładem jest martwicze zapalenie jelit. Jest to związany z zakażeniem lub zapaleniem proces, podczas którego dochodzi do obumarcia fragmentów jelita noworodka (w tym wyściółki, mięśni i nerwów), wskutek czego jelito przestaje funkcjonować. Chirurgiczne usunięcie tych obszarów może spowodować znaczne skrócenie jelita cienkiego i prowadzić do ZKJ. Niektóre noworodki z ZKJ rodzą się bez części jelita cienkiego, jednak jest to znacznie mniej powszechne.
Obecne leczenie ZKJ
W większości przypadków leczenie ZKJ (zarówno u niemowląt, jak i dorosłych) rozpoczyna się od dostarczania składników odżywczych i wody bezpośrednio do krwioobiegu (żywienie pozajelitowe). Pozwala to jelitom zregenerować się po zabiegach chirurgicznych i później zaadaptować się do funkcjonowania w krótszej postaci. Jednak nawet jeśli jelitom uda się dostosować i możliwe będzie zaprzestanie żywienia pozajelitowego, konieczne jest stałe podawanie suplementów diety lub utrzymywanie diety.
Leczenie może obejmować podawanie leków (takich jak leki przeciwbiegunkowe) spowalniających procesy trawienne, które zapewniają więcej czasu na wchłonięcie składników odżywczych. Często również przepisuje się hormony wspierające wzrost i procesy adaptacyjne komórek jelita. W ciężkich przypadkach wykonuje się przeszczepy jelita cienkiego. Stanowią one duże wyzwanie ze względu na bakterie zwykle znajdujące się w jelicie, które mogą doprowadzić do zakażenia. Liczba dawców jelit jest również ograniczona. Należy pamiętać, że jelito cienkie jest podzielone na odcinki pełniące różne funkcje. Przeszczepy wykonuje się tylko w przypadku usunięcia i konieczności zastąpienia kluczowych odcinków jelita cienkiego.
Obecnie prowadzone badania i badania kliniczne
Obecnie badane są różne metody leczenia ZKJ, od leków, przez zabiegi chirurgiczne i komórki macierzyste, po hodowanie sztucznych jelit w laboratorium. Wielu naukowców, takich jak dr Simon Eaton badający biochemię i metabolizm jelit w University College London (UCL), skupia się na zrozumieniu, w jaki sposób komórki w jelicie zmieniają się na skutek chorób i leczenia chirurgicznego, co jest pierwszym istotnym krokiem w leczeniu chorób i powikłań, takich jak ZKJ. Celem niektórych naukowców jest zapobieganie ZKJ, badają oni więc sposoby leczenia (także oparte na komórkach macierzystych) chorób jelit, by nie dopuścić do usunięcia odcinków jelita.
Klinicyści badają również, jakie strategie chirurgiczne można wykorzystywać do zminimalizowania wpływu usunięcia odcinków jelita cienkiego. Bada się metody chirurgiczne leczenia ZKJ, takie jak wszczepianie zastawek do jelita cienkiego w celu spowolnienia przechodzenia pokarmu. Inne badane metody leczenia ZKJ obejmują leki i hormony takie jak Teduglutyd, który wspiera wchłanianie większej ilości wody i składników odżywczych przez komórki jelit.
Niektóre zespoły naukowców skupiają się na bioinżynierii jelita cienkiego, procesie sztucznego budowania lub hodowania odcinków jelita cienkiego do przeszczepu. Przykładem zespołu pracującego nad stworzeniem odcinków jelita cienkiego jest program badawczy Intestinal Tissue ENgineering Solution (INTENS) (więcej poniżej). Takich zaawansowanych technologii nie będzie się jednak stosować w leczeniu jeszcze przez wiele lat. Zanim na podstawie eksperymentu opracowana zostanie terapia, która przejdzie pomyślnie badania kliniczne i zostanie zatwierdzona do stosowania jako bezpieczna i skuteczna, upłynąć musi wiele lat.
Jeśli chcesz poznać najnowsze wiadomości na temat leczenia ZKJ, informacje o prowadzonych badaniach klinicznych znajdziesz na clinicaltrials.gov. Należy pamiętać, że umieszczenie badania w bazie danych nie gwarantuje, że znalazło się tam ono po przejściu przez proces regulacyjny. Przeczytaj wszystkie klauzule dotyczące zrzeczenia się odpowiedzialności i porozmawiaj z zaufanymi pracownikami służby zdrowia, aby dowiedzieć się więcej o ryzykach i potencjalnych korzyściach.
W jaki sposób pomóc mogą komórki macierzyste?
Naukowcy zajmujący się wieloma dziedzinami badań związanymi z leczeniem ZKJ wykazują duże zainteresowanie komórkami macierzystymi. Komórki macierzyste oferują możliwość naprawy, leczenia i odrastania odcinków jelita cienkiego, jednak ich wykorzystanie wymaga wielu lat badań w celu zrozumienia podstaw działania komórek macierzystych i tego, jak mogą pomóc w leczeniu chorób. Poniżej przedstawiono kilka sposobów wykorzystania komórek macierzystych.
Jednym z obszarów jest badanie możliwości leczenia z wykorzystaniem komórek macierzystych w przypadku problemów z jelitem zanim konieczne będzie usunięcie jego uszkodzonych części. Np. laboratorium Nikhila Thapara w UCL zbadało sposoby wykorzystania komórek macierzystych do odbudowy części układu nerwowego jelit, co mogłoby pomóc chorym cierpiącym na neuropatię jelitową (niewydolność układu nerwowego jelit, nazywaną także “rzekomą niedrożnością jelit”). Leczenie pozwalające odbudować układ nerwowy w jelitach przyczyniłoby się do zapobiegania operacjom prowadzącym do ZKJ.
Naukowcy wykorzystują również komórki macierzyste i tkanki pobrane z ciała pacjenta do hodowli organoidów jelita cienkiego (przypominających narządy tworów). Te malutkie grupy komórek układają się w pofałdowane warstwy naśladujące strukturę i funkcje wyściółki jelita cienkiego (nabłonka). Organoidy mogą być tanim i szybkim sposobem badania, w jaki sposób jelito funkcjonuje, rośnie, goi się po uszkodzeniu i zastępuje komórki. Mogą one być również użyteczne w badaniu chorób, leków i nowych terapii w laboratorium, zanim przeprowadzone zostaną próby na zwierzętach czy ludziach. W istotnym badaniu w ramach projektu INTENS połączono inżynierię tkankową i wewnętrzną zdolność komórek do samoorganizacji, aby uformować minirurki naśladujące jelita, które zachowywały kluczowe funkcje prawdziwych jelit, takie jak wyspecjalizowane rodzaje komórek i zdolność do regeneracji. Stanowi to demonstrację sposobu takiego prowadzenia komórek macierzystych, aby kształtowały organoidy bardziej zbliżone fizjologicznie do prawdziwych tkanek. Osiągnięcia technologii organoidów umożliwiają przejście do kolejnych etapów badań, które są konieczne, zanim bezpieczna i skuteczna terapia stanie się dostępna.
Jeśli operacja usunięcia jelita cienkiego jest nieunikniona, przeszczep komórek macierzystych może pomóc w naprawie jelita po operacji i odtworzeniu utraconych komórek i tkanek. Oprócz tego, naukowcy w ramach międzynarodowej inicjatywy INTENS badają, w jaki sposób wykorzystać można komórki macierzyste do hodowania na biologicznych rusztowaniach nadających się do przeszczepu odcinków jelita. Jest to ambitny projekt, ponieważ jelita zawierają wiele różnych rodzajów komórek, dzięki którym organ funkcjonuje. Mimo to naukowcy czynią pewne postępy, a w perspektywie długoterminowej dążą do stworzenia funkcjonalnego jelita cienkiego.
Jednym ze złożonych problemów związanych z budowaniem tkanki jelit w laboratorium jest zmuszenie komórek macierzystych do przyjęcia kształtu jelita. Badania prowadzone w laboratorium Paolo De Coppi w UCL wykazały, że rusztowanie białkowe wykonane z tkanek dawcy pozbawionych oryginalnych komórek stanowi właściwą strukturę początkową, do której komórki macierzyste przywierają i na której rosną.
Jednocześnie badacze z laboratorium prowadzonego przez Vivian Li we Francis Crick Institute stworzyli niewielkie przeszczepy wyściółki jelita cienkiego (błony śluzowej) przy użyciu rusztowań i komórek macierzystych jelita. Porównując rusztowania, naukowcy odkryli, że do stworzenia nadających się do przeszczepu fragmentów można zamiennie wykorzystywać jelito cienkie i grube. To otwiera możliwości stosowania tkanki jelita grubego u dzieci, które straciły całe jelito cienkie.
Inne aspekty bioinżynierii jelita, takie jak tworzenie mięśni i układu nerwowego, są nadal w fazie badań, a opracowanie bezpiecznych i pewnych metod leczenia może trwać lata, warto jednak czekać na efekt końcowy. Wykorzystanie własnych komórek macierzystych do wyhodowania jelita znacznie zmniejszyłoby ryzyko odrzucenia przeszczepu i pozwoliłoby uniknąć poszukiwania kompatybilnych dawców.
Podziękowania i prawa autorskie
Broszura została opracowana przez Ryana Lewisa w czerwcu 2017 roku i zrecenzowana przez Nikhila Thapara, University College London.
Aktualizacja z 2021 r: Lucinda Tullie, Francis Crick Institute i Amanda Waite. Korekta: Vivian Li, Francis Crick Institute oraz Brendan Jones, University College London.
Tłumaczenie strony: Leszek Pietryka.
