Błonnik, probiotyki i maślan sodu – trio dla zdrowych jelit

Definicja zdrowych jelit jest zróżnicowana i może być nieco subiektywna, ponieważ uwzględnia zarówno perspektywę naukową, jak i indywidualne doświadczenia zdrowotne. Od 15 lat koncepcję „zdrowia jelit” zaczęto coraz częściej używać w literaturze medycznej i uważać za główny przedmiot zainteresowania medycyny prewencyjnej [1]. 
Niektórzy eksperci definiują zdrowe jelita z funkcjonalnego lub klinicznego punktu widzenia, uznając je za nieobecność zdiagnozowanych chorób lub zaburzeń układu pokarmowego [2]. Ten punkt widzenia koncentruje się na nieobecności wykrywalnych schorzeń wpływających na przewód pokarmowy, takich jak: nieswoiste choroby zapalne jelit (ang. inflammatory bowel disease – IBD), zespół jelita drażliwego (ang. irritable bowel disease – IBS), celiakia, choroba refluksowa przełyku oraz inne zaburzenia czynnościowe lub strukturalne. Jednak to wąskie podejście może pomijać fakt, że nie wszystkie problemy ze zdrowiem jelit manifestują się w sposób spełniający kryteria formalnej diagnozy. 
Co więcej, wykracza ono poza definicję zdrowia według WHO, która oznacza coś więcej niż tylko nieobecność choroby lub niepełnosprawności, a stan pełnego dobrostanu fizycznego, psychicznego i społecznego [3].
 Co ważne, nawet w ramach tej definicji klinicznej nie można pominąć roli zrównoważonej i zróżnicowanej mikrobioty jelitowej w zapobieganiu takim chorobom. Zatem zdrowe jelita, zgodnie z tą definicją, są nie tylko „wolne od zdiagnozowanych chorób”, ale także „funkcjonują bez powodowania dyskomfortu i oznak dysfunkcji”. Definicja ta implicite opiera się również na dobrze zbilansowanej mikrobiocie jelitowej, ponieważ zaburzenia równowagi często prowadzą do występowania dolegliwości. 
Czynniki środowiskowe, takie jak: nawyki żywieniowe, leczenie farmakologiczne, motoryka jelit oraz częstotliwość i konsystencja stolca, wpływają na skład mikrobiomu [4]. W niniejszym artkule poglądowym zostaną omówienie trzy czynniki: błonnik, probiotyki oraz maślan sodu.

Błonnik

Rodzaj, jakość i pochodzenie spożywanej żywności kształtują mikrobiotę jelitową, a także wpływają na jej skład i funkcję, oddziałując na interakcje gospodarza z mikrobiomem [5]. Jednym z produktów spożywczych stosowanych w leczeniu, chociażby jako leczenie wspomagające w zaparciu stolca, jest błonnik.
Definicja błonnika pokarmowego była przedmiotem debaty i ewoluowała w ciągu ostatniej dekady. Większość krajów przyjęła definicję komisji Codex Alimentarius z 2009 r., która definiuje błonnik pokarmowy jako jadalne polimery węglowodanowe z trzema lub więcej jednostkami monomerowymi, odporne na działanie endogennych enzymów trawiennych, a zatem niehydrolizowane ani niewchłaniane w jelicie cienkim [6].
Niezachodnie populacje spożywają znacznie mniej rafinowane pokarmy i znacznie więcej błonnika pokarmowego, co sugeruje, że ten składnik diety przyczynia się do bogactwa mikrobioty. Sonnenburg i wsp. zbadali konsekwencje niedoboru błonnika (zwanego MAC) u myszy skolonizowanych ludzką mikrobiotą i wykazali, że dieta o niskiej zawartości MAC doprowadziła do drastycznego zmniejszenia różnorodności mikrobiomu w ciągu zaledwie trzech pokoleń, czego nie udało się przywrócić po przejściu myszy na dietę o normalnej zawartości MAC [7].
Podawanie błonnika w diecie zmienia niszę bakteryjną w jelitach, dostarczając substratów do wzrostu mikroorganizmów, umożliwiając rozrost populacji gatunkom drobnoustrojów zdolnym do wykorzystania tych substratów [3]. Gatunki należące do Firmicutes i Actinobacteria, które pełnią bardziej wyspecjalizowane role, takie jak inicjowanie degradacji złożonych substratów, są głównymi organizmami reagującymi na błonnik pokarmowy[8].
Wpływ błonnika pokarmowego na skład mikrobiomu wykazuje kilka spójnych cech. Po pierwsze, obserwowane zmiany indukowane przez niestrawne węglowodany u ludzi, niezależnie od tego, czy są one akceptowanymi prebiotykami, czy nie, ograniczają się do ograniczonej liczby taksonów [9,10]. Po drugie, skala indukowanych zmian może być znacząca, a konkretne gatunki stanowią ponad 30% całkowitej liczby sekwencji uzyskanych poprzez sekwencjonowanie amplikonów mikrobiomu kałowego [11]. Jednak zmiany te utrzymują się tylko tak długo, jak długo substrat jest spożywany. Po trzecie, reakcja mikroorganizmów na błonnik pokarmowy jest wysoce zindywidualizowana [9,10,11]. Przyczyna tej indywidualności nie jest jeszcze poznana. Osobnikom może brakować gatunków kluczowych lub szczepów posiadających zdolność enzymatyczną do wykorzystania określonego substratu [12].
Karmienie wysokobłonnikowe przez matkę w czasie ciąży i laktacji moduluje mikrośrodowisko grasicy i indukuje ekspresję regulatora autoimmunologicznego (Aire) – czynnika występującego w grasicy, pierwotnej tkance limfoidalnej, niezbędnego do dojrzewania limfocytów T [13]. 
Spożycie błonnika przez matkę zwiększało stężenie maślanu we krwi potomstwa i przyczyniło się do wzrostu liczby obwodowych i grasicowych limfocytów Treg u zwierząt w sposób zależny od receptora GPR4 [13].
Częstość występowania IBD rośnie w krajach zachodnich, a westernizacja diety i mniejsza różnorodność bakteryjna jelit, a zwłaszcza redukcja bakterii produkujących maślan, prawdopodobnie przyczyniają się do wzrostu częstości występowania IBD [14]. Ponadto badania pokazują, iż niskie spożycie błonnika koreluje ze zwiększoną częstością występowania choroby Leśniowskiego-Crohna i zaostrza zapalenie jelita grubego u myszy [15].
Oprócz regulacji biodostępności składników odżywczych, włókna błonnika mogą również tworzyć platformy umożliwiające zbliżenie się bakterii i biocząsteczek. Na przykład sprzężone kwasy żółciowe w jelicie cienkim mogą wiązać się z włóknami, zanim zostaną zdekoniugowane przez bakterie z rodzaju Bacteroides i Lacotobacillus [16]. Dekoniugacja jest warunkiem wstępnym dalszej biotransformacji do wtórnych kwasów żółciowych przez bakterie występujące w niewielkich ilościach, takie jak Clostridium scindens [17].
Podsumowując, błonnik pokarmowy można uznać za jeden z kluczowych związków, które chronią ekologię jelit, a w szczególności regulują makroskładniki i fizjologię gospodarza. 

Probiotyki

Wiele probiotyków zostało pierwotnie wyizolowanych z przewodu pokarmowego i zostały zdefiniowane przez Organizację Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO)/WHO jako „żywe mikroorganizmy, które podane w odpowiednich ilościach przynoszą korzyści zdrowotne gospodarzowi” [18]. Probiotyki wywierają korzystny wpływ na gospodarza poprzez cztery główne mechanizmy: interferencję z potencjalnymi patogenami, poprawę funkcji bariery, immunomodulację i produkcję neuroprzekaźników, a ich cele u gospodarza różnią się – od mikrobioty rezydentnej po składniki komórkowe osi jelitowo-mózgowej [19].
Do zgłaszanych korzyści zdrowotnych probiotyków należą: modulacja odpowiedzi immunologicznej, utrzymanie bariery jelitowej, przeciwdziałanie przyleganiu patogenów do tkanek gospodarza oraz produkcja różnych metabolitów, takich jak: witaminy, krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (ang. short chain fatty acisds – SCFA) i cząsteczki działające jako neuroprzekaźniki uczestniczące w komunikacji osi jelitowo-mózgowej [20].
Probiotyki mogą regulować odpowiedź immunologiczną błon śluzowych, poprawiać aktywność makrofagów i modulować ekspresję genów związanych z aktywnością makrofagów [21,22]. Mogą one również oddziaływać z receptorami typu Toll (TLR) i obniżać ekspresję czynnika jądrowego (NF)-κB i cytokin prozapalnych [23,24]. Ponadto, stężenie cytokin przeciwzapalnych i immunoglobulin, proliferacja komórek odpornościowych i produkcja cytokin prozapalnych przez limfocyty T mogą być modulowane po suplementacji probiotykami [25,26].
Podane immunostymulujące efekty działania probiotyków mogą być szczególnie korzystne u zdrowych osób z osłabioną funkcją odpornościową, takich jak: osoby zestresowane lub starsze, noworodki, a także kobiety w ciąży [27]. Grupy te są narażone na zwiększone ryzyko chorób zakaźnych i niezakaźnych. Wykazano już, że suplementacja probiotykami u osób starszych (> 69) skutkowała nie tylko wzrostem potencjalnie korzystnych bakterii jelitowych, takich jak bifidobakterie, ale także zwiększoną aktywacją nieswoistej odpowiedzi immunologicznej [28]. 
Probiotyki oferują atrakcyjną terapię zapobiegawczą lub wspomagającą w przypadku różnych chorób[29]. Najlepsze efekty możliwości leczenia chorób poprzez modulację mikrobioty uzyskano w terapii nawracających zakażeń Clostridioides difficile (rCDI) za pomocą przeszczepu mikrobioty kałowej (ang. fecal microbiota tranplantation – FMT), ze skutecznością przekraczającą nawet 90% [30]. Badania nad mikrobiotą jelitową i badania FMT podkreśliły znaczenie gatunków komensalnych w utrzymaniu zdrowia jelit oraz dostarczyły wskazówek do rozwoju probiotyków nowej generacji i żywych bioterapeutyków opartych na gatunkach rdzeniowych, tj. komensalach, które są niedostatecznie reprezentowane w dysbiozie mikrobioty [31]. Z drugiej strony, prebiotyki mają ogromny potencjał w modyfikowaniu mikrobiomu jelitowego i stymulowaniu w nim dobroczynnych bakterii, a ich potencjał powinien być dalej badany [29]. Na przykład spożywanie błonnika pokarmowego lub prebiotyków, takich jak inulina, może zwiększyć liczebność Faecalibacterium prausnitzii, która jest liczną bakterią o działaniu przeciwzapalnym w jelitach, a której niedobór stwierdzono u osób z IBD [32,33]. Prebiotyki mają więc znaczący wpływ zarówno na zdrowe jelita, jak i rozwój chorób.

Maślan sodu

Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, przede wszystkim octan, propionian i maślan, to kwasy organiczne wytwarzane w świetle jelita w wyniku fermentacji bakteryjnej głównie niestrawionych węglowodanów pokarmowych, w szczególności skrobi i błonnika pokarmowego, a w mniejszym stopniu białek pokarmowych oraz endogennych [34]. Spośród SCFA maślan cieszy się szczególnym zainteresowaniem ze względu na korzystny wpływ zarówno na metabolizm energetyczny komórek, jak i homeostazę jelitową [35]. Jest on głównym źródłem energii dla kolonocytów, moduluje odpowiedzi biologiczne układu pokarmowego gospodarza, działając jako inhibitor deacetylazy histonowej (HDAC), a także wiążąc się z kilkoma specyficznymi receptorami sprzężonymi z białkiem G (GPCR) [36,37]. Liczne badania 
in vitro i in vivo wykazały, że maślan odgrywa ważną rolę w modulacji odpowiedzi immunologicznej i zapalnej oraz funkcji bariery jelitowej [38]. 
Chociaż powszechnie wiadomo, że maślan wywiera szereg korzystnych efektów na przewód pokarmowy, coraz więcej dowodów wskazuje na jego wpływ na mózg poprzez oś jelitowo-mózgową [39]. Na przykład zmiany w składzie jakościowym i ilościowym bakterii produkujących maślan mogą modulować obwod...