Wpływ wzorców żywieniowych na mikrobiom i ryzyko chorób

Obecnie mówi się, że specyficzne metabolity bakteryjne produkowane w mikrobiomie różnią się w zależności od środowiska mikroorganizmów jelitowych gospodarza, na które wpływa wiele czynników, w tym wiek, genetyka czy leki. Na metabolity wytwarzane za pośrednictwem mikrobioty wpływ ma również dieta. Dlatego też różnego rodzaju produkty spożywcze oraz składniki odżywcze mogą zmienić skład i funkcjonalność mikrobioty.

Celem tego przeglądu jest podsumowanie najnowszych dowodów na to, w jaki sposób wzorce żywieniowe wpływają na mikrobiom oraz w jaki sposób mikrobiom jelitowy wpływa na ryzyko wystąpienia chorób kardiometabolicznych.

Dlaczego mikrobiom może mieć wpływ na choroby?

Istnieją różnice w skupiskach gatunków bakterii w obrębie ekosystemu jelita (enterotyp jelita) pomiędzy osobami zdrowymi a osobami cierpiącymi na choroby przewlekłe, takie jak cukrzyca typu 2 oraz rak jelita grubego. Enterotyp jelita może być związany z rozwojem choroby, ale może również wpływać na odpowiedź na interwencje farmakologiczne i dietetyczne.

W szczególności istnieją dowody potwierdzające związek pomiędzy ryzykiem choroby a metabolitami pochodzącymi z jelit, w tym krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA, Short-Chain Fatty Acids), trimetylaminą (TMA) i wtórnymi kwasami żółciowymi, które będą przedmiotem niniejszego przeglądu.

Do tej pory niewiele wzorców żywieniowych zostało ocenionych pod kątem ich wpływu na mikrobiom. Istnieje kilka badań w odniesieniu do diety śródziemnomorskiej i wegetariańskiej.

Dieta wegetariańska a mikrobiom

Istnieje dużo badań, które wykazują korzyści płynące z diety wegetariańskiej, w tym laktoowowegetariańskiej, laktowegetariańskiej, owowegetariańskiej oraz wegańskiej. Prawdopodobne jest, że mikrobiom odgrywa ważną rolę w korzyściach zdrowotnych, ponieważ wiele roślinnych składników (w tym błonnik pokarmowy) diety wegetariańskiej dostarcza substratów dla drobnoustrojów w dolnym przewodzie pokarmowym.

Poziom LDL u wegan i wegetarian

Dane obserwacyjne pokazują, że dieta wegetariańska w porównaniu z dietą tradycyjną w różny sposób wpływa na mikrobiom jelitowy. De Moraes i wsp. badali, czy enterotyp jelitowy skorelowany jest z dietą i ryzykiem kardiometabolicznym. W tym celu porównali diety wegańską, wegetariańską i tradycyjną. Badacze podzielili osoby na 3 enterotypy w oparciu o liczebność najbardziej rozpowszechnionych szczepów bakteryjnych: Bacteroides, Prevotella oraz Ruminococcaceae. Wykazano, że częstość występowania bakterii u wegan była większa w przypadku bakterii Prevotella niż Bacteroides czy Ruminococacceae. Autorzy również skorelowali enterotypy z markerami ryzyka chorób sercowo- naczyniowych i stwierdzili korzystny związek między enterotypem Prevotella i cholesterolem LDL; weganie oraz wegetarianie w enterotypie Prevotella posiadali niższy poziom cholesterolu LDL w porównaniu z wszystkożernymi.

Dieta roślinna i ryzyko IBS

Matijašic i wsp. stwierdzili, że osoby stosujące dietę roślinną miały wyższe stężenie Prevotella w kale. Odsetek bakterii Bacteroides + Prevotella (zgrupowanych razem) w stosunku do wszystkich innych bakterii był większy. Natomiast odsetek Clostridium coccoides był niższy w porównaniu z wszystkożercami. Bakterie Prevotella były wcześniej kojarzone z dietą bogatą w węglowodany i produkcją SCFA, natomiast C. coccoides stwierdzono w wyższych stężeniach u osób z zespołem jelita drażliwego.

Korzyści z wysokiej podaży błonnika

De Filippo i wsp. udowodnili istotne, korzystne różnice w składzie drobnoustrojów jelitowych u dzieci mieszkających na wsi w Afryce w porównaniu z dziećmi mieszkającymi w Europie. Autorzy zasugerowali, że dzieci afrykańskie (w wieku 1-6 lat) przez kilka lat miały przewagę mikrobiologiczną wynikającą z wysokobłonnikowej diety bogatej w zboża, rośliny strączkowe i warzywa. Dane te są poparte badaniami klinicznymi wykazującymi, że po krótkoterminowym (5 dni) spożyciu diety zwierzęcej lub roślinnej, Bilophila wadsworthia, Alistipes putredinis i Bacteroides sp. były bardziej rozpowszechnione w próbkach kału po spożyciu diety zawierającej produkty zwierzęce. Wszystkie te bakterie są odporne na żółć, co może być powodem ich częstszego występowania po diecie opartej na mięsie o wyższej zawartości tłuszczu.

Działanie przeciwzapalne diety

David i wsp. wykazali, że po 5 dniach konsumpcji diety tradycyjnej w porównaniu z dietą roślinną nastąpiło zwiększenie wtórnych kwasów żółciowych, w tym kwasu dezoksycholowego (DCA, Desoxycholic Acid). Wykazano, że DCA redukuje funkcję bariery jelitowej, zwiększa reakcję zapalną i promuje raka wątroby.

Podsumowując, mikrobiom może być ważnym mediatorem w zmniejszeniu ryzyka wystąpienia chorób kardiometabolicznych związanych z dietą wegetariańską, ale konieczne są dalsze badania, aby zrozumieć mechanizm. Dieta oparta na roślinach może korzystnie wpłynąć na mikrobiom poprzez zmiany w bakteriach, takie jak wzrost liczby Prevotella, i redukcji szkodliwych metabolitów, takich jak TMA.

Mikrobiom w Diecie Śródziemnomorskiej

Ważnymi składnikami diety śródziemnomorskiej są owoce, warzywa, rośliny strączkowe, oliwa z oliwek, orzechy, owoce morza oraz wino. Badania wskazują, że ten wzorzec jedzenia wiąże się z niższym ryzykiem wystąpienia chorób sercowo- naczyniowych oraz że przestrzeganie diety śródziemnomorskiej może mieć wpływ na wzorce mikrobiologiczne jelit.

Liczebność E.coli i C. albicans

Mitsou i wsp. zbadali związek pomiędzy dietą śródziemnomorską a cechami mikroflory jelitowej w populacji osób dorosłych. Autorzy donosili, że uczestnicy z wyższymi wynikami diety śródziemnomorskiej mieli niższy poziom bakterii Escherichia coli w kale, wyższy stosunek bakterii Bifidobacteria do bakterii E. coli oraz zwiększone stężenie i częstość występowania Candida albicans.

Dieta śródziemnomorska w trosce o mikrobiom

Gutiérrez-Díaz i wsp. badali związek pomiędzy dietą śródziemnomorską a mikrobiomem. Stwierdzili, że lepsze przestrzeganie diety śródziemnomorskiej było związane z wyższym poziomem Faecalibacterium prausnitzii i Clostridium. Autorzy zwracają uwagę, że grupa Clostridium XIVa zawiera gatunki produkujące maślan, F. prausnitzii jest znanym producentem maślanu, co sugeruje, że mikrobiom przy diecie śródziemnomorskiej może składać się z bardziej pożytecznych bakterii.

Zwiększona produkcja SCFA

Badania przekrojowe sugerują, że dieta śródziemnomorska może być związana z korzystnymi zmianami w mikrobiomie. Dane te są wspierane przez prospektywne badania, które wykazały zmniejszoną dysbiozę jelit u osób otyłych z zespołem metabolicznym. Jednakże, konsekwencje tych zmian w mikrobiomie jelitowym dla zdrowia nadal muszą być wyjaśnione. Stosowanie diety w stylu śródziemnomorskim wiąże się ze zwiększonym stężeniem SCFAs. Dwa badania wykazały, że osoby z wyższym wynikiem diety śródziemnomorskiej miały wyższe stężenie SCFAs w kale. Jedno z badań wykazało większy stosunek octanu do innych SCFAs, a drugie badanie, że osoby z wyższymi wynikami w zakresie przestrzegania diety śródziemnomorskiej miały zwiększoną liczbę SCFAs.

Mimo iż SCFAs są związane z otyłością, uważa się, że jest to wynik nadpodaży energii, zapewniając w ten sposób drobnoustrojom jelitowym więcej substratu do produkcji SCFAs. W warunkach dodatniego bilansu energetycznego, nadmiar energii jest zużywany, dlatego mikrobiom otrzymuje więcej energii niż potrzeba i pracuje nad metabolizacją jak największej ilości substratu. Sugeruje to, że SCFAs nie są związane z otyłością. Badania kliniczne wykazały, że SCFAs są skorelowane z poprawą profilu lipidowego krwi, homeostazą glukozy i stanem zapalnym, chociaż może to potrwać tygodnie do miesięcy, aby zmiany te wystąpiły.

Różne bakterie preferują różne źródła energii, a rodzaj spożywanej żywności promuje przybywanie bakterii, którym dostarczany substrat sprzyja. Skutkuje to powstaniem specyficznego mikrobiomu, który może wpływać na ryzyko wielu chorób. Tak jest między innymi przy prawidłowym zachowaniu diety śródziemnomorskiej, która może dostarczyć ważnych składników odżywczych poprawiających funkcjonalność mikrobiomu, a co za tym idzie – dać wiele korzyści dla zdrowia gospodarza.

Podsumowanie

Schemat znanych i proponowanych interakcji pomiędzy dietą i ryzykiem chorób kardiometabolicznych. Grube czarne strzałki stanowią duży zbiór dowodów na poparcie tezy; wąskie czarne strzałki stanowią pośrednią ilość dowodów na poparcie tezy; wąskie przerywane czarne linie reprezentują pojawiające się dowody na poparcie tezy oraz wąskie przerywane czarne linie ze znakiem zapytania reprezentują inne możliwe ścieżki.

Zarówno dieta wegetariańska, jak i śródziemnomorska zmniejszają ryzyko chorób i korzystnie wpływają na zmianę mikrobiomu. Aktualna wiedza sugeruje, że spożywanie diety wegetariańskiej lub śródziemnomorskiej generuje korzystne zmiany w mikroorganizmach w dolnym odcinku przewodu pokarmowego. Skład mikrobiomu wpływa na produkty przemiany materii pochodzące z jelit. Metabolity te mogą wpływać na wspólnotę mikrobiologiczną i enterotyp jelitowy. Badanie enterotypu jelitowego, funkcjonalności drobnoustrojów i metabolitów pochodzących z jelit może zapewnić lepsze zrozumienie zmian, które zachodzą przy określonych wzorcach żywieniowych.

Bibliografia:

Tindall A. M., Petersen K. S., Kris-Etherton P. M. (2018): Dietary Patterns Affect the Gut Microbiome- The Link to Risk of Cardiometabolic Diseases. The Journal of Nutrition Volume 148, Issue 9