Powiedzenie „jesteś tym co jesz” ma skłonić do refleksji nad naszymi wyborami żywieniowymi. Ostatnie lata i postępy w nauce nadają temu powiedzeniu nowe znaczenie. Jak się okazuje, mikroorganizmy w naszych jelitach prowadzą swoje życie, wcale nie bez wpływu na nasze zdrowie. Dowiedz się, czym są metabolity flory bakteryjnej jelit i jakie patologie mogą powodować. Czy istnieje proste połączenie między dietą a zawałem?

Metabolity flory bakteryjnej – jak powstają?

Metabolity flory bakteryjnej (takie jak: trimetylaminy, siarczan indoksylu, krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe) powstają w jelicie pod wpływem enzymów bakteryjnych. W uproszczeniu, produkty trawienia białek czy lipidów trafiają do jelita. Następnie bakterie fizjologicznie znajdujące się w jelicie część z tych substancji trawią ponownie, wykorzystując je do swoich procesów życiowych. Te „przetrawione” substancje mogą przechodzić przez fizjologiczną barierę „krew-jelito” i trafić do krwioobiegu. W niektórych stanach chorobowych, bariera ta jest bardziej przepuszczalna (np. niewydolność serca, niewydolność nerek, nieswoiste choroby zapalne jelit, marskość wątroby). Część metabolitów flory bakteryjnej trafia razem z produktami trawienia żyłą wrotną do wątroby, gdzie jest ponownie metabolizowana przez komórki hepatocyty zawierające odpowiednie enzymy.

Metabolity flory bakteryjnej – co powodują?

Najnowsze badania wskazują, że wybrane metabolity flory bakteryjnej wywierają znaczący wpływ na reaktywność płytek krwi, co prowadzi do zwiększonego ryzyka zdarzeń sercowo-naczyniowych. Największy związek wykazano z tlenkiem trimetylaminy (TMAO), który powstaje w wyniku przekształceń aminokwasów zwierzęcych (choliny, betaniny, l-karnityny) Coraz więcej dowodów sugeruje, że mikroflora jelitowa wytwarza biologicznie aktywne związki, które dostają się do krwioobiegu i wywierają biologiczny wpływ na liczne funkcje u ludzi. Aminokwasy te występują najliczniej w czerwonym mięsie, sugeruje się, że TMAO stanowi związek między wysokim spożyciem czerwonego mięsa a chorobami sercowo-naczyniowymi. TMAO powoduje zwiększone uwalnianie jonów wapnia z płytek, zwiększając ryzyko zawału czy udaru. Kolejnym szkodliwym metabolitem jest siarczan indoksylu (SI). SI powstaje w wyniku przekształceń tryptofanu. Gra on szczególną rolę u chorych z niewydolnością nerek - przechodząc do krwioobiegu wywiera stres oksydacyjny na komórki śródbłonka i powoduje zmniejszenie wydzielania przez nie tlenku azotu o działaniu wazodylatacyjnym. Poziom IS jest bezpośrednio powiązany ze zwapnieniem aorty i sztywnością naczyniową co bezpośrednio wpływa na śmiertelność w wyniku przyczyn sercowo-naczyniowych. Nie wszystkie metabolity są jednak szkodliwe. Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (z angielskiego short chain fatty acids - SCFA SCFA tj. Octan, maślan i propionian) są fizjologicznie aktywnymi produktami ubocznymi wytwarzanymi głównie z fermentacji rozpuszczalnego błonnika pokarmowego i odpornej skrobi przez bakterie komensalne w okrężnicy. SCFA obniżają pH okrężnicy, co może sprzyjać wzrostowi korzystnych bakterii, takie jak Lactobacillus i Bifidobacterium. SCFA są częściowo wykorzystywane jako źródło energii przez komórki jelit. Ponadto cząsteczki te działają jako łącznik między mikrobiomą a układem odpornościowym poprzez modulowanie układu odpornościowego jelit - największej bariery ochronnej jaką posiada człowiek. Zmiany we florze bakteryjnej oraz obniżenie SCFA jest związane z licznymi chorobami, w tym chorobą zapalną jelit, zespołem jelita drażliwego, otyłością, nadciśnieniem tętniczym i chorobami o podłożu autoimmunologicznym. W wielu badaniach wykazują też efekt hipotensyjny (w szczególności u kobiet w ciąży) oraz uczestniczą w utrzymaniu homeostazy gospodarki węglowodanowej i lipidowej.

Metabolity flory bakteryjnej – czy da się nimi manipulować?

W najnowocześniejszych ośrodkach świata prowadzone są badania nad lekami selektywnie blokującymi działanie szkodliwych metabolitów. Wyniki badań przedklinicznych są bardzo obiecujące, natomiast pozostaje długa droga do wprowadzenia takich leków na rynek. Bardzo interesującą strategią jest zmiana składu gatunkowego bakterii zasiedlających jelito przez podawanie probiotyków. Badania wskazują, że w grupie pacjentów z pozawałową niewydolnością serca podawanie drożdżaka Saccharomyces Bouldari istotnie poprawia funkcję lewej komory serca oraz zmniejsza rozmiar blizny pozawałowej. Niewykluczone, że w niedalekiej przyszłości terapia probiotykami będzie standardem w pozawałowej opiece nad pacjentem. Na stężenie metabolitów w pewnym stopniu możemy też wpływać poprzez odpowiednią dietę - spożywanie produktów pochodzenia roślinnego sprzyja wyższym stężeniom SCFA we krwi. Zajadanie się produktami zwierzęcymi, może natomiast prowadzić do zwiększonego stężenia TMAO a co za tym idzie większego ryzyka zawałów i innych zdarzeń sercowo-naczyniowych.

Czy flora bakteryjna gra rolę w innych procesach organizmu?

Ostatnie lata, dzięki kolejnym wynikom badań pokazują ogromną rolę flory bakteryjnej człowieka na rozwój organizmu już od pierwszych chwil życia. Dziecko przechodząc podczas porodu przez kanał rodny matki dostaje fizjologiczną florę pochwy matki. Równie kluczowy jest kontakt noworodka ze skórą matki i ojca tuż po porodzie. Badania wskazują, że flora bakteryjna ma ogromy wpływ na rozwój układu nerwowego za prawidłowe wytwarzanie się synaps w mózgu, zdolność do neuroplastyczności, a zaburzenia składu flory mogą sprzyjać zaburzeniom neurorozwojowym i w przyszłości większym ryzykiem chorób psychicznych.

 

Żródła: 

1. Gomez-Arango LF, Barrett HL, McIntyre HD i wsp. SPRING Trial Group. Increased Systolic and Diastolic Blood Pressure Is Associated With Altered Gut Microbiota Composition and Butyrate Production in Early Pregnancy. Hypertension. 2016; 68(4): 974–981.

2. Ufnal M, Pham K. The gut-blood barrier permeability - A new marker in cardiovascular and metabolic diseases? Med Hypotheses. 2017; 98: 35–37.

3. Ufnal M, Jazwiec R, Dadlez M i wsp. Trimethylamine-N-oxide: a carnitine-derived metabolite that prolongs the hypertensive effect of angiotensin II in rats. Can J Cardiol. 2014; 30(12): 1700–1705.

4. Yu M, Kim YJ, Kang DH. Indoxyl sulfate-induced endothelial dysfunction in patients with chronic kidney disease via an induction of oxidative stress. Clin J Am Soc Nephrol. 2011 Jan;6(1):30-9.

5 Gondouin B, Cerini C, Dou L i wsp. Indolic uremic solutes increase tissue factor production in endothelial cells by the aryl hydrocarbon receptor pathway. Kidney  Int. 2013 Oct;84(4):733-44.

6. Chitalia VC, Shivanna S, Martorell J i wsp. Uremic serum and solutes increase post-vascular interventional thrombotic risk through altered stability of smooth muscle cell tissue factor. Circulation. 2013 Jan 22;127(3):365-76.

7. Yang K, Du C, Wang X i wsp. Indoxyl sulfate induces platelet hyperactivity and contributes to chronic kidney disease-associated thrombosis in mice. Blood. 2017  May 11;129(19):2667-2679.

8. Tang WH, Wang Z, Levison BS i wsp. Intestinal microbial metabolism of phosphatidylcholine and cardiovascular risk. N Engl J Med 2013;368:1575–84.

9. Short-chain fatty acids, prebiotics, synbiotics, and systemic inflammation: a systematic review and meta-analysis. Mcloughlin, Rebecca F ; Berthon, Bronwyn S ; Jensen, Megan E ; Baines, Katherine J ; Wood, Lisa G; The American Journal of Clinical Nutrition, 2017, Vol. 106(3), pp.930-945 [Czasopismo recenzowane]

10. Regulation of immune cell function by short‐chain fatty acids Fachi, José ; Vieira, Aline Clinical & Translational Immunology, Apr 2016 [Czasopismo recenzowane]