Prebiotyki w leczeniu otyłości i cukrzycy – perspektywy oraz dotychczasowe dane

Jelita to ogromny i niesamowicie bogaty ekosystem mikroorganizmów. Nasz przewód pokarmowy zasiedla ok. 10¹⁴ bakterii, czyli mniej więcej tysiąc razy więcej niż obecnie jest ludności w Chinach. Albo szukając medycznego przełożenia, bakterii jelitowych jest 100 razy więcej niż genów w naszym organizmie. Ta imponująca liczba mikrobów ma istotny wpływ na nasze zdrowie, może je wspomagać lub osłabiać, w zależności od jej składu jakościowego i ilościowego.

Prebiotyki, probiotyki oraz synbiotyki to złota trójka wspomagająca prawidłowe działanie jelit naszego organizmu. Probiotyki to jak podaje aktualna definicja WHO żywe drobnoustroje, które podane w odpowiedniej ilości wywierają korzystny wpływ na zdrowie gospodarza [1].

Prebiotyki to nietrawione składniki żywności, które w jelicie grubym stanowią pożywkę dla bakterii probiotycznych. Synbiotyki natomiast to połączenie probiotyku i synbiotyku w jednym preparacie, stymulując wzrost prawidłowej mikroflory jelitowej. Coraz liczniejsze badania w tym kierunku pokazują, że działają one bardzo korzystnie na ogólną kondycję zdrowotną poprzez wsparcie wielu układów organizmu m.in. układu immunologicznego.

PREBIOTYKI to nietrawione składniki żywności, które w wyniku selektywnego metabolizmu w jelitach wywierają korzystny wpływ na zdrowie gospodarcza.

Szybkie podsumowanie podstawowych informacji o prebiotykach

Wiemy z definicji, że prebiotyki to nietrawione składniki żywności. Należy jednak się zastanowić jakie inne kryteria musi taka substancja spełniać, aby mogła zostać zakwalifikowana do prebiotyków. Oto lista kluczowych właściwości substancji, które musi wykazywać aby zostać sklasyfikowana do prebiotyków:

• Substancja musi by oporna na trawienie i wchłanianie w górnych odcinkach przewodu pokarmowego oraz być oporna na działanie enzymów przewodu pokarmowego.
• Selektywnie stymulować wzrost poszczególnych szczepów bakterii jelitowych w wyniku procesów fermentacyjnych.
• Wykazywać korzystne działanie na organizm gospodarza.
• Charakteryzować się stabilnością w procesach przetwórstwa spożywczego [2].

Do prebiotyków zaliczamy:

Rodzaj prebiotyku	Źródła pokarmowe
Fruktooligosacharycy (FOS)	Cebula, szparagi, pszenica, banany, ziemniaki i miód
Galaktooligosacharydy (GOS)	Mleko
Skrobia oporna	Zboża, ziemniaki
Laktuloza	Otrzymywana syntetycznie z laktozy
Inulina	Cykoria, cebula, topinambur, pomidory, banany, pszenica
Pektyny	Warzywa i owoce

Wpływ prebiotyków na poszczególne schorzenia

W jelicie grubym gdzie bytują bakterii probiotyczne nie ma tlenu, zatem wszystkie procesy zachodzą w warunkach beztlenowych. Produktami tych beztlenowych reakcji są miedzy innymi krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe SCFA. Są to małe i proste cząsteczki, które z łatwością przenikają przez enterocyty do krążenia ogólnoustrojowego. Dzięki temu wpływają na działanie nie tylko układu pokarmowego ale również układu nerwowego, immunologicznego i krwionośnego. [3]

Działanie na układ pokarmowy

W ciągu ostatnich lat naukowcy badali jak prebiotyki wpływają na przebieg różnych schorzeń układu pokarmowego. Jedną z badanych chorób jest Zespół Jelita Drażliwego (IBS). Pomimo, że pierwsze badania nie przynosiły pozytywnych informacji, to analizując coraz nowsze dane randomizowanych badań z podwójnie zaślepioną próbą, a więc jedne z bardziej wiarygodnych, naukowcy wykazują korzystne działanie prebiotyków na złagodzenie objawów IBS.

Niestety nie jest to proste zadanie, ponieważ wszystko zależy od dawki prebiotyków, która jest trudna do ustalenia. Dalsze testy potrzebują swojego potwierdzenie w badaniach klinicznych na szerszą skalę.

Następnym schorzeniem, które dotyka coraz większą liczbę ludzi jest rak jelita grubego. W tej chorobie także może być pomocne zastosowanie prebiotyków. Wykazano, że produkty fermentacji takie jak kwas masłowy i jego pochodne, obniżają ryzyko wystąpienia raka jelita grubego oraz hamują jego progresje. Ponadto innym sposobem na walkę z tym nowotworem jest połączenie terapii prebiotyków z synbiotykami, wpływając na poprawę integralności i funkcji bariery nabłonkowej. [3]

Układ immunologiczny

Prebiotyki aktywnie modulują funkcjonowanie układu odpornościowego. Wpływają na poprawę jakości mikroflory jelitowej, która chroni organizm przed infekcjami, a także aktywują różne komórki układu immunologicznego takie jak cytokiny. Jednym z takich przykładów jest mannoza, wykazuje szczególne powinowactwo do pałeczek Salmonella, i w wyniku adhezji do bakterii, redukuje ich ilość w przewodzie pokarmowym [3].

Choroby układu nerwowego

Doskonale wiemy, że działanie jelit połączone się z funkcjonowaniem układu nerwowego. Toteż nie bez powodu mówi się, że jelita są naszym drugim mózgiem. Wpływają one na działanie mózgu poprzez 3 ścieżki:

• hormonalną na osi podwzgórze-przysadka-nadnercz. Jest to szlak neuroendorynnym, Dlatego poprzez wzrost mikrobioty, może zostać indukowany kortykosteron oraz hormon adenokortykotrpowy.
• nerwową poprzez nerw błędny, regulując działanie neuroprzekaźników
• immunologiczną w wyniku zmiany aktywności i składu mikrofloty jelitowej przez stosowanie prebiotyków, poprawić się może na naszą pamięć, nastrój, lepszą koncentracje i wyniki w nauce.

Randomizowane, podwójnie zaślepione badanie wykazało, że podawanie polisacharydów nieskrobiowych (3,6 g dziennie) przez dwanaście tygodni wzmocniło procesy przypominania i pamięci u dorosłych w średnim wieku. W dwóch innych badaniach klinicznych Smith i wsp. zaobserwowali, że podanie wzbogaconej w inulinę oligofruktozy może poprawić nastrój, rozpoznawanie, natychmiastową pamięć i przywołanie (po 4 godzinach). Jednak ten prebiotyk nie pomógł w odzyskaniu pamięci długotrwałej (po 43 dniach).” Prebiotyki mogą wpływać także na złagodzenie niektórych chorób psychiatrycznych [3].

Układ krwionośny

Choroby układu krążenie niezmiennie powodują największą ilość zgonów w ciągu każdego roku. Prebiotyki są wciąż wymają badań na ludziach pod kątem leczenia i prewencji chorób układu krążenia jednak jest dostępnych już kilka faktów dotyczących ich działania na krążenie.

Z dotychczasowo przeprowadzonych badań wynika ze prebiotyki mogą faktycznie redukować ryzyko chorób układu krążenie poprzez redukcję procesów zapalnych, a także poprawę profilu lipidowego. Kilka z badań skupiało się na suplementacji u pacjentów inuliny (10g/dzień) lub na podawaniu wzbogacanego w inulinę makaronu. Następujące parametry pacjentów poprawiły się; zmniejszył się poziom triglicerydów we krwi oraz lipogeneza wątroby, bez wpływu na poziom cholesterolu.

Następne obserwacje prowadzono na pacjentach z nadwagą, u których pojawiły się czynniki zespołu metabolicznego. Podawano im preparaty glikooligosacharydów (GOS) przez okres 12 tygodniu i zauważono, że zmniejszył się poziom cholesterolu i triglicerydów. Niestety podobne wyniki nie zostały potwierdzone u osób starszych.

Podsumowując, bardzo ważnym elementem terapii jest odpowiedni dobór prebiotyku, ponieważ produkty niektórych z nich, mogą szkodliwie wpływać na profil lipidowy. Jednym z takich produktów jest octan, który wpływa na wytwarzanie krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych. Jednak niektóre inne SCFA, takie jak propionian i maślan, mogą poprawić profil lipidowy. Propionian może hamować syntezę lipidów z octanu. Dlatego prebiotyki, takie jak FOS i L-ramnoza, mogą mieć działanie lipogenne poprzez wytwarzanie octanu, maślanu i propionianu. [3]

Prebiotyki w cukrzycy typu 1

Jak już wiadomo z poprzedniego akapitu nasza mikroflora jelitowa reguluje prace układu odpornościowego, a także wpływa na jego rozwój i dojrzewanie.

Cukrzyca typu 1 to schorzenie autoimmunologiczne, gdzie komórki β-trzustki są niszczone przez własny układ odpornościowy. Zatem rola układu immunologicznego, w patogenezie tej choroby, jest znacząca.

Najnowsze badanie zestawia dotychczasową wiedzę z badań klinicznych na ludziach i/lub zwierzętach na temat prebiotyków, probiotyków i mikroflory jelitowej a także jej możliwym wpływie na przebieg cukrzycy typu 1. Naukowcy skupili się na aktualnych doniesieniach stwarzając skondensowane podsumowanie jak i analizując przyszłościowe ścieżki wykorzystania tych metod leczenia.

Jedne z obserwacji donoszą, że często osoby chore na cukrzyce typu 1, wyróżniają się zaburzeniami mikroflory jelitowej (dysbiozą). Nieprawidłowy mikrobiom może zaburzać funkcjonowanie układu immunologicznego, przez co komórki atakowane są w sposób bardzo agresywny oraz obserwuje się zwiększony stan zapalny. Jednym z jakich przykładów jest Bifidobacterium. Zmniejszone ilości tych bakterii probiotycznych mogą wpływać na przepuszczalność jelit i odpowiedź immunologiczną śluzówki, wpływając na reakcje autoimmunologiczne. Kluczową rolą prebiotyków jest sprzyjanie wzrostowi korzystnej mikroflory jelitowej. Dzięki czemu polepsza się szczelność nabłonka jelitowego oraz następuje poprawa odpowiedzi immunologicznej.

W badania na ludziach pozytywne efekty przynosi spożywanie błonnika na poziomie powyżej 30 g/ dzień. Obsewowano m.in. zmniejsza ryzyko choroby niedokrwiennej serca poprzez obniżenie skurczowego i rozkurczowego ciśnienia krwi a także zmniejszenie stanu zapalnego. W badaniu pilotażowym z udziałem dzieci w wieku szkolnym (w wieku 8–17 lat) stwierdzono, że spożycie prebiotyków (inuliny wzbogaconej w oligofruktozę) pozytywnie wpływa na mikroflorę jelitową, w szczególności zwiększając liczbę Bacteroidetes i bakterii wytwarzających kwas mlekowy, co koreluje z pozytywną modulacją przepuszczalności jelit i zmniejszonym stanem zapalnym, ostatecznie poprawiając kontrolę glikemii i zmniejszając prawdopodobieństwo wystąpienia cukrzycy typu 1.

Na ryzyko wystąpienie cukrzycy typu 1 wpływa wiele czynników. Są to m.in. czynniki środowiskowe jak mikroflora jelitowa a także stosowane diety i infekcje organizmu. Wszystko to może przyczynić się do zapalenia wysp trzustkowych i rozwoju cukrzycy. Dlatego bardzo ważne jest dalsze badanie mechanizmów jaki może odgrywać mikroflora jelitowa w rozwoju cukrzycy. Jedną ze ścieżek badań powinien być rozwój terapii modulujących mikroflorę jelitową i wrodzone funkcje odpornościowe w GALT. Może być to jedną z idealnych strategii zapobiegania patogenezie cukrzycy na jej początkowych etapach [4].

Probiotyki przy cukrzycy typu 2

🔎 Według przeprowadzonych dotychczas (licznych) badań [8] istnieją niewielkie i nieistotne klinicznie korzyści z suplementacji probiotykami, prebiotykami i synbiotykami w zarządzaniu cukrzycą typu 2. Jednakże, istnieje duża niepewność w dostępnych dowodach, co oznacza, że obecnie nie można jednoznacznie zalecić takiej suplementacji w leczeniu cukrzycy.

Prebiotyki w otyłości

Otyłość to choroba przewlekła, która dotyczy coraz większej ilości polskiego społeczeństwa. Narodowy Fundusz Zdrowia w najnowszych danych z 2019 r. podkreśla, że współczynnik otyłości w Polsce stale wzrasta. Szacuje się, że 3 na 5 Polaków ma nadwagę, a 1 na 4 jest otyły [5].

Niewiele osób wie, że gromadzona tkanka tłuszczowa to nie tylko rezerwa energii dla organizmu, to także aktywny narząd endokrynny, który wpływa na funkcjonowanie i przebieg wiele procesów w naszym organizmie. Tkanka tłuszczowa wydziela takie substancje jak leptyna, cytokininy, chemikiny i adiponektywna, a także prowadzi procesy metaboliczne hormonów płciowych i glukokortykosteroidów.

Za proces trawienia i wchłaniania pożywienia odpowiada układ pokarmowy, w skład którego wchodzi mikroflora jelitowa. Odpowiada ona przed wszystkim za fermentacje niestrawionych składników pokarmowych. Bierze udział w rozkładaniu złożonych związków na proste cząsteczki, wchłanianiu mikroelementów i elektrolitów oraz wzroście i różnicowaniu nabłonka przewodu pokarmowego.

Zauważono, że u osób otyłych skład mikroflory jelitowej różni się składem jakościowym i ilościowym od osób z prawidłową masą ciała. Zaburzony jest m.in. stosunek bakterii Bacteroidetes do Firmicutes, co wpływa na przebieg wielu przemian metabolicznych. Na występowanie dysbiozy w pierwszej kolejności wpływa dieta bogata w tłuszcze i cukry tak zwana dieta zachodnia, następnie leki; antybiotyki, niesteroidowe leki przeciwzapalne i inhibitory pompy protonowej, a także przewlekły stres.

🔎 Bardzo ciekawe badanie Uniwersytetu w Lipsku [7] wykazało, że znaczące ilości prebiotyków wytłumiają reakcję na wysokokaloryczne jedzenie. W ten sposób współdziałanie na linii jelito-mózg chroni nas przed otyłością.

Prebiotyki, stymulują wzrost prawidłowej flory jelitowej będąc źródłem energii dla bakterii probiotycznych. Wpływają one na wydzielanie hormonów sytości i zapobiegają nadmiernemu łaknieniu. Dotychczasowo znane jest kilka publikacji które badają stosowanie prebiotyków (arabinoksylanu i inuliny) w prewencji i leczeniu otyłości. Wskazują, że suplementacja tymi substancjami korzystnie wpływa na gospodarkę węglowodanową, poprawia wyniki glikemii u osób chorych na cukrzyce w typu 2. Natomiast stosowanie oligofruktozy przyczyniło się do zmniejszenia masy ciała i poprawy glikemii.

Niestety powyższe badania choć dają obiecujące wyniki przeprowone były na niewielką skalę (do 48 pacjentów) dlatego do potwierdzenia skuteczności niezbędne są dalsze badania. Bardzo potrzebne są odpowiedzi także na pytania czy modulacja flory bakteryjnej przewodu pokarmowego może przynieść korzyści chorym z zespołem metabolicznym, cukrzycą i otyłością? W badaniu Marlicz W i wsp. zwraca uwagę, że w badaniach na zwierzętach z dysbiozą połączoną z defektami wrodzonej odpowiedzi immunologicznej wykazano, że modulacja mikroflory jelitowej chroni je przed wystąpieniem zaburzeń metabolicznych, takich jak otyłość, stłuszczenie wątroby i cukrzyca typu 2, lub powoduje ich ustąpienie [6].

Podsumowanie

Reasumując mikroflora jelitowa odgrywa istotną rolę w powstawaniu otyłości i związanych z nią zaburzeń metabolicznych.
Czynniki które wpływają na jej skład to m.in. dieta, stres i aktywność fizyczna. Wiele obiecujących rezultatów stosowania prebiotyków przynosi obniżanie stanu zapalnego w przebiegu niektórych chorób. Nowoczesny, szybki tryb życia społeczeństwa sprzyja powstawaniu zaburzeń mikroflory jelitowej i przyczynia się do powstawania schorzeń takich jak insulinooporność, otyłość i cukrzyca typu 2. Dlatego wszelkie działania wspomagające prawidłowe funkcjonowanie mikrobiomu jelitowego są korzystne. Temat prebiotyków i ich stosowania jest niezwykle ciekawy i złożony. Istnieje coraz więcej dowodów, że przynoszą one wiele korzyści zdrowotnych w znacznie szerszym zakresie chorób. Toteż warto prowadzić dalsze badania w tym kierunku, oczekując bardziej szczegółowych wytycznych.

Bibliografia

1. AO/WHO (2001) Health and Nutritional Properties of Probiotics in Food Powder Milk with Live Lactic Acid Bacteria. Report of a Joint FAO/WHO Expert Consultation on Evaluation of Health and Nutritional Properties of Probiotics in Food Including Power Milk with Live Lactic Acid Bacteria.
2. Śliżewska K., Nowak A., Barczyńska R., Libudzisz Z.: „Prebiotyki – definicja, właściwości i zastosowanie w przemyśle”., Żywność. Nauka. Technologia. Jakość. 2013, 1(86): 5-20
3. Davani-Davari D. i wsp. (2019) Prebiotics: Definition, Types, Sources, Mechanisms, and Clinical Applications. Foods. 2019 Mar; 8(3): 92
4. Mishra S. I wsp. (2019) Probiotics and Prebiotics for the Amelioration of Type 1 Diabetes: Present and Future Perspectives. Microorganisms 2019, 7(3), 67
5. Narodowy Fundusz Zdrowia (2019). „Otyłość – choroba wagi ciężkiej” Pobrano z https://www.nfz.gov.pl/aktualnosci/aktualnosci-centrali/otylosc-choroba-wagi-ciezkiej,7355.html
6. Wojciech Marlicz i wsp. (2013). Flora bakteryjna jelit i jej potencjalny związek z otyłością. Endokrynologia, Otyłość i Zaburzenia Przemiany Materii 2013, tom 9, nr 1, 20–28
7. Medawar, E., Beyer, F., Thieleking, R., Haange, S. B., Rolle-Kampczyk, U., Reinicke, M., … & Witte, V. (2023). A prebiotic diet changes neural correlates of food decision-making in overweight adults: a randomized controlled within-subject cross-over trial. medRxiv, 2023-05.
8. Jayedi A, Aletaha A, Zeraattalab-Motlagh S, Shahinfar H, Mohammadpour S, Mirrafiei A, Jibril AT, Soltani A, Shab-Bidar S. Comparative efficacy and safety of probiotics, prebiotics, and synbiotics for type 2 diabetes management: A systematic review and network meta-analysis. Diabetes Metab Syndr. 2023 Dec 16;18(1):102923. doi: 10.1016/j.dsx.2023.102923. Epub ahead of print. PMID: 38134725.

• Data pierwotnej publikacji: 9.09.2020
• Data ostatniej aktualizacji o wyniki badań: 30.12.2023