Mikrobiota jelitowa, a otyłość

Nadwaga i otyłość dotykają społeczeństwa w coraz większym stopniu, szczególnie w krajach wysoko rozwiniętych. Przeprowadzone w ostatnich latach badania pokazały, iż przewód pokarmowy, a przede wszystkim zasiedlające go mikroorganizmy, mają znaczenie w patogenezie otyłości. Mikroflora jelitowa jest jednym z najmocniej rozwijających się tematów w środowisku naukowym. Zgodnie z aktualną wiedzą mikrobiota pozwala człowiekowi, w każdym okresie życia utrzymać homeostazę, a jej skład jakościowy i ilościowy może być czynnikiem decydującym o zdrowiu. W poniższym artykule opisano dostępne informacje dotyczące znaczenia mikroflory w patogenezie nadwagi i otyłości.

Mikroflora jelitowa – znaczenie dla zdrowia

 

Mikrobiota, to wszystkie mikroorganizmy zasiedlające dane środowisko. Poszczególne części naszego organizmu skolonizowane są przez drobnoustroje, które w największej ilości znajdują się w jelitach, w szczególności w grubym. Przewód pokarmowy człowieka zasiedla około 1,5 kg mikroorganizmów. W skład mikroflory jelitowej wchodzą bakterie należące do pięciu typów: Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria i Verrucomicrobia. Rodzaj, a także ich liczba obecna w danych odcinkach przewodu, zależy od różnych czynników, takich jak pH jelita, dostępność tlenu czy rodzaj spożywanego pożywienia.

Mikroflora jelitowa pełni szczególne znaczenie w kształtowaniu układu immunologicznego. Do jej funkcji należy odżywianie nabłonka jelita, a także wytwarzanie witamin, regulowanie procesów trawienia. Mikroorganizmy jelitowe tworzą „pierwszą linię obrony” przed patogenami, grzybami i bakteriami, poprzez działanie bakteriostatyczne i bakteriobójcze. Dodatkowo wspierają rozwój tkanki limfatycznej związanej z przewodem pokarmowym – GALT (Gut Associated Lymphoid Tissue), która jest odpowiedzialna za 70% odporności. Mikrobiota pełni więc rolę immunostymulującą, odżywczą, ochronną i metaboliczną.

Znaczenie mikroflory w rozwoju otyłości

Problemy ze zbyt wysoką masą ciała mogą mieć podłoże wieloczynnikowe, jednak ich powodem jest przede wszystkim nadmierna podaż energii z pożywieniem, nieadekwatna  do wydatku energetycznego. Jednakże na rozwój choroby mogą mieć wpływ także inne czynniki – genetyczne, środowiskowe czy psychologiczne.

Wpływ czynników środowiskowych, które sprzyjają rozwojowi otyłości występuje już przed narodzeniem. Stosowana dieta przez kobietę ciężarną, sposób porodu, karmienia i pierwsze lata dziecka, mogą silnie przyczyniać się do zwiększenia bądź obniżenia ryzyka nadwagi w kolejnych latach życia.

Znaczącym aspektem w rozwoju otyłości są również czynniki psychologiczne, gdzie nadmierny stres, może skutkować spożywaniem zbyt dużej ilości jedzenia, często bogatego w tłuszcze trans i cukry proste. Opisane kwestie są nie tylko bezpośrednim powodem wzrostu ryzyka rozwoju otyłości, lecz pełnią także niebagatelną rolę w warunkowaniu stanu mikroflory jelitowej. Obecnie aktualnym przedmiotem wielu badań jest potencjalne znaczenie bakterii jelitowych w regulacji intensywności przyswajania energii z jedzenia.

Probiotyk wieloszczepowy bakterii z rodziny Bifidobacterium

Badania eksperymentalne

Jeden z eksperymentów, który wskazuje na wpływ mikrobioty jelitowej na rozwój nadwagi i otyłości, polegał na przetransferowaniu mikrobioty myszy o różnej masie ciała do jelita myszy, których przewód pokarmowy był całkowicie jałowy, tzw. germ free. Przeszczep od zwierząt z nadmierną masą ciała doprowadził do istotnego przyrostu masy ciała u myszy germ free. Natomiast osobniki z jałowym przewodem pokarmowym, którym przeszczepiono florę pochodzącą od myszy o prawidłowej masie ciała utrzymały pierwotną masę, a niekiedy wręcz traciły na wadze. Skolonizowane zwierzęta po przyjęciu mikroflory przekazywały przejęte z nią cechy potomstwu. Dodatkowo modyfikacja diety (zwiększenie podaży tłuszczu) zwierząt w następnych etapach badań, spowodowała zróżnicowanie mikroflory jelit myszy w ciągu zaledwie jednego dnia. Wskazuje to, iż wprowadzanie zmian żywieniowych wpływa na skład mikrobioty.

W kolejnym  badaniu wykazano, iż zwierzęta o prawidłowej masie ciała w porównaniu z osobnikami otyłymi, charakteryzowały się odmiennymi proporcjami bakterii jelitowych. U zwierząt otyłych obserwowany był zaburzony stosunek bakterii typu Bacterioidetes do Firmicutes − na korzyść Firmicutes. Natomiast w czasie redukcji masy ciała następował wzrost liczby bakterii typu Bacterioidetes. Bacterioidetes i Firmicutes biorą udział w wytwarzaniu krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych SCFA (short-chain fatty acids). Stymulują one wytwarzanie PYY (Peptyd YY), który następnie hamuje pasaż jelitowy, co prowadzi do zwiększonego wchłaniania składników pokarmowych i nasilenia lipogenezy wątrobowej. Dodatkowo mikrobiota jelitowa zaangażowana jest w rozkładanie błonnika pokarmowego do krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, co dostarcza dodatkowych kalorii w diecie.

Istnieją również badania wskazujące, iż rodzaj mikroflory jelitowej może wpływać na podwojenie gęstości naczyń włosowatych w nabłonku jelita cienkiego, co będzie docelowo zwiększać wchłanianie monosacharydów. Przeprowadzona analiza stolców zwierząt otyłych pokazała, iż flora jelitowa może dodatkowo ułatwić pozyskiwanie nadprogramowych kalorii z trawionego pożywienia. W badaniach wykazano, że 20% wzrost liczby Firmicutes i analogiczny spadek Bacteroidetes skutkuje zwiększeniem o 150 kcal poboru energii z pożywieniem. Oczywiście nie jest to ogromna wartość, a informacje nie przewyższają znaczenia ujemnego bilansu energetycznego w kontekście utraty wagi. Niemniej jednak długofalowo wartość ta, może w znaczący sposób regulować masę ciała.

Jednakże należy wziąć pod uwagę, że nie wszystkie publikacje potwierdzają udział mikrobioty jelitowej w patogenezie chorób metabolicznych. Niektóre badania wskazują na brak korelacji pomiędzy rodzajami bakterii z grupy Bacterioidetes, Firmicutes i masą ciała. Nie jest również pewne, czy zmiany w składzie mikrobioty u otyłych osobników są skutkiem, czy przyczyną otyłości i z pewnością temat ten wymaga dalszych badań.

Czynniki prenatalne i postnatalne

 

Badania pokazują, iż okresem determinującym zdrowie człowieka jest pierwsze 1000 dni, począwszy od zapłodnienia. Dodatkowo pojawienie się czynników destabilizujących mikrobiotę w okresie do około 2 roku życia, może rzutować na wystąpienie długofalowych konsekwencji zdrowotnych, pojawiających się dopiero w wieku dorosłym.  Do kontaktu z mikroorganizmami wpływającymi na funkcjonowanie naszego układu immunologicznego, dochodzi po raz pierwszy prenatalnie. Środowisko wewnątrzmaciczne nie jest jałowe, w płynie owodniowym i łożysku obecny jest materiał genetyczny bakterii prozdrowotnych z rodzaju Lactobacillus spp. i Bifidobacterium spp. Pochodzą one z przewodu pokarmowego, a także pochwy matki i mogą mieć istotny wpływ na profil mikrobioty jelitowej i utrzymanie zdrowia dziecka. Styl życia, dieta, przyjmowane leki i antybiotyki przez kobietę w okresie ciąży modulują skład bakterii jelitowych noworodka. W badaniach udowodniono negatywny wpływ cukrzycy ciążowej i typu 2, podwyższonego BMI (Body Mass Index) u matki w okresie ciąży na kształtowanie mikrobioty dziecka. Badania te wskazują, iż utrzymanie prawidłowej równowagi w mikrobiocie jelit i pochwy matki w okresie ciąży, stwarza możliwość na „zaprogramowanie zdrowia” niemowlaka.

Poród drogami natury jest jednym z najbardziej istotnych czynników wspierających prawidłowy rozwój mikrobioty noworodka. Poród ukończony cięciem cesarskim, jest zupełnie odmienną sytuacją pod względem mikrobiologicznym. Dzieci urodzone w ten sposób, narażone są na kontakt z bakteriami ze środowiska szpitalnego oraz ze skóry matki czy personelu medycznego. Efektem jest mniej liczna i różnorodna mikrobiota niemowlaka, zbliżona do ekosystemu bakterii znajdujących się na skórze, gdzie dominują Staphylococcus, Corynebacterium, Propionibacterium i Clostridium. Badania wskazują, iż bezpośredni kontakt noworodka z mikroorganizmami zasiedlającymi pochwę matki, jest kluczowym elementem w kształtowaniu prawidłowej mikrobioty jelitowej. Wiele badań wskazuje, iż cięcie cesarskie zwiększa ryzyko nadwagi i otyłości w przyszłości.

Kilka godzin po narodzinach jelita dziecka zasiedlają pierwsze szczepy bakterii, które towarzyszą mu przez całe życie, tworząc mikroflorę autochtoniczną, czyli pionierską. Dalsza kolonizacja jest bardzo intensywna w okresie pierwszych 2-3 lat życia, a pełną dojrzałość ekosystem osiąga ok. 7 roku życia. Badania pokazały, że u niemowląt urodzonych przez cesarskie cięcie, przedwcześnie urodzonych i/lub karmionych mieszanką mleczną, w momencie przyjmowania probiotyku i/lub prebiotyku, może dojść do przywrócenia prawidłowego układu mikroflory jelitowej. Odpowiednie preparaty przyspieszają kolonizację przewodu pokarmowego, w sposób porównywalny do karmienia mlekiem matki, a więc wzmacniają naturalną ochronę organizmu i poprawiają funkcjonowanie bariery jelitowej.

Do istotnych czynników postnatalnych należą forma karmienia, ekspozycja dziecka na antybiotyki, środowisko i styl życia. Jednym z najważniejszych aspektów kształtujących mikrobiote jelitową dziecka jest sposób karmienia. Mleko kobiece jest unikatową mieszaniną białek, węglowodanów, tłuszczów, składników mineralnych, witamin i innych substancji aktywnych niezbędnych do prawdziwego rozwoju. Oligosacharydy obecne w mleku to prebiotyki, które sprzyjają rozwojowi bakterii. Pokarm kobiety jest synbiotykiem, czyli połączeniem prebiotyku i bakterii probiotycznych, a obecne bakterie nie są przypadkowe. Mają bowiem znaczenie dla prawidłowego zasiedlenia organizmu dziecka florą bakteryjną. Wpływ na skład mikrobioty jelitowej ma prawidłowo prowadzona dieta dziecka, przede wszystkim bogata w błonnik.

Otyłość – wpływ na mikrobiote jelitową

 

 

Należy pamiętać, iż tkanka tłuszczowa odgrywa rolę aktywnego narządu endokrynnego. Zbyt duża jej ilość będzie powodowała powstanie przewlekłego stanu zapalnego w organizmie. Wraz z rozwojem otyłości w organizmie dochodzi do powstania układowej reakcji zapalnej, co związane jest z uwalnianiem przez makrofagi i adipocyty czynnika martwicy nowotworu (TNF-alfa) oraz IL-6.  Powstały stan zapalny na śluzowce, przyczynia się do utraty szczelności bariery jelitowej, co może doprowadzić do zwiększenia przepuszczalności ściany jelita dla bakterii, lipopolischarydu bakteryjnego (LPS) i innych cząstek bakteryjnych. Dysbioza może prowadzić do niedoborów witamin czy zaburzeń w funkcjonowaniu układu odpornościowego.

W związku z tym w leczeniu otyłości pomocnym zabiegiem może być stosowanie probiotyków w połączeniu z prawidłowo skomponowaną  dietą. Przyczyni się to do poprawy funkcji i integralności bariery jelitowej, zwiększając liczbę bakterii prozdrowotnych Lactobacillus i Bifidobecterium.

Wsparcie pracy przewodu pokarmowemu dzięki maślanie sodu

Więcej o maślane sodu TUTAJ

Stosowanie probiotyków we wspomaganiu leczenia otyłości

Podstawową kwestią w zapobieganiu i leczeniu otyłości jest wprowadzenie odpowiedniej diety i aktywności fizycznej, w celu wykreowania ujemnego bilansu energetycznego. Jedynie po wprowadzeniu tych zmian, należy poszerzać postępowanie w celu uzyskania kolejnych efektów. Warto zainteresować się kwestiami związanymi z przepuszczalnością jelit i możliwością występowania dysbiozy jelitowej. Dotychczasowe badania wskazują na istotność dbania o mikrobiote jelitową,  jako jeden z elementów leczenia otyłości. Warto rozpatrzyć zastosowanie odpowiednich probiotyków i prebiotyków. Istnieją badania, które wskazują na lepsze efekty w redukcji masy ciała przy stosowaniu wymienionych preparatów, gdyż mogą one przyspieszać pojawienie się uczucia sytości. Mniejszy głód między posiłkami może ułatwiać zmniejszenie przyjmowanej dziennej porcji energii.

W  jednym z badań analizowano wpływ szczepu Lactobacillus rhamnosus PL60 podawanego przez osiem tygodni myszom z nadwagą. U myszy karmionych probiotykiem doszło do istotnego zmniejszenia masy ciała, mimo braku zmian w diecie. Należy jednak wziąć pod uwagę, iż wyniki badań prowadzonych na zwierzętach z powodu odmiennej genetyki, rodzaju stosowanej  diety, otaczającego środowiska nie powinny być bezpośrednio ekstrapolowane w celu wyjaśnienia problemu otyłości u ludzi. Jednakże przytoczone badania mogą wskazywać na czynny udział roli mikrobioty jelitowej w procesie redukcji tkanki tłuszczowej.

Warto zwrócić uwagę na to, iż mikrobiota bierze udział w rozkładzie wielkocząsteczkowych składników diety, wchłanianiu mikro- i makroelementów czy fermentacji substancji niepodlegających trawieniu. Dodatkowo bakterie jelitowe produkują enzymy trawienne, które zaangażowane są w rozkład węglowodanów i cholesterolu. Kolejną ich ważną funkcją jest produkcja witamin z grup B i K, aminokwasów (lizyny i treoniny).

Wyżej wymienione cechy są niezbędne do prawidłowego zachodzenia przemian metabolicznych w  organizmie, zatem istotne jest aby dbać o jak najbardziej różnorodny i pozbawiony bakterii chorobotwórczych skład mikrobioty jelitowej. Zaburzenie równowagi w jelicie może być przyczyną rosnącej tendencji do otyłości. Dodatkowo jakościowe i ilościowe zaburzenie stosunków bakteryjnych, jako skutek powikłań otyłości może utrudniać redukcje wagi. Należy zatem zwrócić szczególną uwagę na odbudowę mikroflory jelitowej, zadbać  o odpowiednią podaż prebiotyków w diecie i jeżeli to konieczne zastosować probiotyki. Jednakże brak w tym temacie dostatecznych ilości danych, aby można uznać to za schemat terapeutyczny. Wiadome jednak jest, iż mikrobiota ma znaczący wpływ na funkcjonowanie organizmu, począwszy od okresu prenatalnego, aż po całe życie człowieka. W związku z tym ważne jest, aby na każdym etapie życia dbać o zbilansowaną dietę i wykluczać czynniki, takie jak: stres, żywność przetworzona, stosowanie antybiotyków bez konkretnej przyczyny, nadużywanie leków, które mogą negatywnie wpływać na kształtowanie się mikrobioty jelitowej.

Wsparcie regeneracji błony śluzowej żołądka i jelit 

Podsumowanie

Dotychczasowe doniesienia naukowe w kwestii wpływu mikrobioty jelitowej na otyłość, są tematem bardzo rozwojowym. Należy pamiętać, iż zaburzony skład mikroflory to tylko jeden z  wielu możliwych czynników zwiększających ryzyko otyłości. U osób, które nie przestrzegają racjonalnej i zrównoważonej diety, nie stosują aktywnego trybu życia,  odbudowa mikroflory bakteryjnej jelit w oczekiwaniu na spadek wagi masy ciała, nie przyniesie najprawdopodobniej oczekiwanego efektu. Jedynie całościowe podejście do problemu otyłości może zapewnić sukces.

 

Bibliografia:

1. Kinalska I. i wsp., Otyłość a zaburzenia przemiany węglowodanowej, „Endokrynologia, Otyłość, Zaburzenia Przemiany Materii” 3, tom 2, 2006, 94−101.
2. Sobieszczańska B., Rola bakterii w chorobie Leśniowskiego-Crohna, „Pediatria Współczesna. Gastroenterologia, Hepatologia i Żywienie Dziecka” 12(1), 2010, 38−40.
3. Radwan P. i wsp., Rola mikroflory jelitowej w nieswoistych zapaleniach jelit, „Przegląd Gastroenterologiczny” 4(1), 2009, 1–6.
4. Friswell M. i wps., The Role of Bacteria in the Pathogenesis of Inflammatory Bowel Disease, „Gut and Liver” Vol. 4, No. 3, September 2010, 295−306.
5. Sokol H. i wsp., Faecalibacterium prausnitzii is an anti-inflammatory commensal bacterium identified by gut microbiota analysis of Crohn disease patients, „PNAS” October 28, 43, 2008, vol. 105.
6. Olszewska J., Jagusztyn-Krynicka E.K., Human Microbiome Project − mikroflora jelit oraz jej wpływ na fizjologie i zdrowie człowieka, „Post. Mikrobiol.” 51(4), 2012, 243–256.
7. Berg R.D., The indigenous gastrointestinal microflora, „Trends Microbiol.” 4, 1996, 430–435.
8. Gałęcka M., Szachta P., Kyberkompakt – znaczenie nowoczesnej diagnostyki mikrobiologicznej przewodu pokarmowego, „Zakażenia” 5/2013.
9. Sender R. i wsp., Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body, „BioRxiv.org.” Posted online January 6, 2016.
10. Abbott A., Scientists bust myth that our bodies have more bacteria than human cells, „Nature” 8, January 2016.
11. Saey T.H., Body’s bacteria don’t outnumber human cells so much after all, „Science News”8, 2016.
12. Stachowicz N., Kiersztan A., Rola mikroflory jelitowej w patogenezie otyłości i cukrzycy, „Postępy Hig. Med. Dośw.” (online) 67, 2013, 288−303.
13. Dibaise J.K., Znang G. i wsp., Flora bakteryjna jelit i jej potencjalny związek z otyłością, „Medycyna po Dyplomie” vol 18, 5, 2009.
14. Levin B.E., Keesey R.E., Defense of differing body weight set points in diet-induced obese and resistant rats, „Am. J. Physiol.” 274, 1998, 412−419.
15. Tappy L., Metabolic consequences of overfeeding in humans, „Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care” 7, 2004, 623−628.
16. Żak-Gołąb A. i wsp., Rola flory jelitowej w patogenezie otyłości, „Postępy Hig. Med. Dośw.” 68, 2014, 84−90.
17. Dziewiatowska J. i wsp., Związek pomiędzy mikroflorą jelitową a otyłością, „Forum Zaburzeń Metabolicznych” 1, 2014, tom 5, 20−25.
18. Jumpertz R. i wsp., Energy-balance studies reveal associations between gut microbes, caloric load, and nutrient absorption in humans, „American Journal of Clinical Nutrition” 94, 2011, 58–65.
19. Harris K. i wsp., Is the gut microbiota a new factor contributing to obesity and its metabolic disorders? „J. Obes.” 2012, 2012, 879151.
20. Frank M. i wsp., Alergia pokarmowa IgG-zależna i jej znaczenie w wybranych jednostkach chorobowych, „Pediatria Polska” 88, 2013, 252−257.
21. Wilders-Trusching M. i wsp., IgG Antibodies Against Food Antigens are correlated with inflammation and intima media thickness in obese juveniles, „Exp Clin Endocrinol Diabetes” (online) 2007.
22. Cani P.D. i wsp., Oligofructose promotes satiety in healthy human: a pilot study, „Eur. J. Clin. Nutr.” 60, 2006, 567−572.
23. Kadooka Y. i wsp., Regulation of abdominal adiposity by probiotics (Lactobacillus gasseri SBT2055) in adults with obese tendencies in a randomized controlled trial, „Eur. J. Clin. Nutr.”, 64, 2010, 636−643.
24. Lee H.Y. i wsp., Human originated bacteria, Lactobacillus rhamnosus PL60, produce conjugated linoleic acid and show anti-obesity effects in diet-induced obese mice, „Biochim. Biophys. Acta” 1761, 2006, 736−744.
25. Sanchez M. i wsp., Effect of Lactobacillus rhamnosus CGMCC1.3724 supplementation on weight loss and maintenance in obese men and women, „British Journal of Nutrition” Volume 111, Issue 08, April 2014, 1507−1519.