Bez bakterii jelitowych nasz układ trawienny byłby mniej wydajny i nie bylibyśmy w stanie strawić większości składników pożywienia. Mikrobiom jelitowy pomaga nam przekształcać żywność, którą spożywamy, w energię i składniki odżywcze. W tym artykule dowiesz się, jak mali pomocnicy wspomagają trawienie.
Wędrówka bakterii jelitowych w przewodzie pokarmowym człowieka
Nasze bakterie jelitowe zamieszkują różne części ludzkiego przewodu żołądkowo-jelitowego w różnym zagęszczeniu, przy czym większość występuje w jelicie grubym (1). Zaczynając od żołądka, gęstość zamieszkujących bakterie wynosi < 103 CFU/ml (CFU = jednostki tworzące kolonię). Jelito cienkie składa się z trzech części: dwunastnicy (dwunastnicy), jelita czczego (jelita czczego) i jelita krętego (ileum), których główną funkcją jest trawienie i wchłanianie pokarmu i składników odżywczych. Ponieważ środowisko w różnych częściach jelita cienkiego jest różne, gęstość i różnorodność bakterii również się różnią. Na początku jelita cienkiego gęstość bakterii jest ograniczona przez tlen, kwas żółciowy, wydzielinę trzustki i substancje przeciwdrobnoustrojowe. Bakterie tolerujące tlen, tzw. tlenowce, występują głównie w jelicie czczym. W jelicie krętym gęstość bakterii wynosi już 10 9 CFU/ml.
Jelito grube, podzielone na jelito ślepe i okrężnicę, charakteryzuje się wolniejszym pasażem pokarmu i środowiskiem pozbawionym tlenu. Dlatego wchłanianie wody i fermentacja niestrawionego pokarmu zachodzi głównie w jelicie grubym, gdzie gęstość bakterii wynosi 10 12 CFU/ml (2), (3). Grupy bakterii Bacteroidetes i Firmicutes są reprezentowane głównie w jelicie grubym.
Bakterie jelitowe w przewodzie pokarmowym (2)
Błonnik, ulubiony pokarm naszych bakterii jelitowych
Nasze bakterie jelitowe wspomagają trawienie swoimi specyficznymi enzymami, umożliwiając w ten sposób metabolizm złożonych składników żywności. Rozkładają węglowodany, białka i tłuszcze na składniki łatwiej przyswajalne, które nasz organizm może wchłonąć. W porównaniu do węglowodanów złożonych, białka i tłuszcze ulegają rozkładowi w mniejszym stopniu. Błonnik i niestrawne węglowodany, takie jak skrobia, polisacharydy i oligosacharydy nieskrobiowe, są rozkładane i fermentowane w jelicie grubym przez nasze bakterie jelitowe. Ponieważ te polisacharydy różnią się budową, wymagane są różne enzymy. Im bardziej złożony polisacharyd, tym więcej enzymów potrzeba do jego rozłożenia. Bakterie metabolizują te niestrawne węglowodany do gazów, krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA) i alkoholi (2).
Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe są ważnymi metabolitami, które pełnią różne funkcje i wspierają zdrowie. Trzy najważniejsze krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe to octan (60%), maślan (15%) i propionian (25%). Octan służy jako dostawca energii w otaczającej tkance i służy do syntezy trójglicerydów i cholesterolu w wątrobie. Maślan jest najważniejszym dostawcą energii dla komórek nabłonka jelit (2), (4). Maślan wspomaga również równowagę energetyczną poprzez stymulację komórek endokrynnych do produkcji hormonów peptydowych leptyny i GLP-1. Te hormony peptydowe są ważnymi regulatorami naszego głodu i sytości (5). Ponadto krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe regulują pH w świetle jelita, wspierają funkcję barierową błony śluzowej jelit i funkcję odpornościową (6). Badania pokazują związek między zmniejszoną liczebnością bakterii wytwarzających SCFA lub zmniejszonym potencjałem genomowym do wytwarzania SCFA z chorobami takimi jak cukrzyca typu 1, cukrzyca typu 2, marskość wątroby, choroba zapalna jelit i miażdżyca (7).
Zdrowie jelit i zagadka białkowa
Na to, ile białka z diety rozkładamy i ile dociera do naszego mikrobiomu jelitowego, wpływa wiele różnych czynników. Najważniejszymi czynnikami są ilość białka spożywanego w jednym posiłku oraz strawność, która zależy od źródła białka. Niestrawione białka są również rozkładane przez bakterie jelitowe na SCFA i inne cząsteczki, takie jak wodór, amoniak, cholina i siarczki. Niektóre bakterie są również wyposażone w specjalne enzymy przeznaczone do tego celu. Clostridium spp., Bacteroides spp. i Lactobacillus spp. mają szeroki repertuar różnych enzymów odpowiedzialnych za degradację białek (2). Rodzaj źródła białka ma również wpływ na skład mikrobiomu jelitowego. Źródła białka zwierzęcego i roślinnego sprzyjają rozwojowi różnych bakterii. Białka roślinne są trudniej strawne w porównaniu do białek zwierzęcych.
Można zatem spodziewać się, że do jelita grubego dotrze większa część białka roślinnego, co doprowadzi do wzmożonej fermentacji białka przez mikroflorę. Fermentację tę powiązano z niektórymi chorobami, takimi jak nieswoiste zapalenie jelit, rak okrężnicy i choroby metaboliczne. Jednak kilka dużych badań pokazuje, że zwiększone spożycie białka roślinnego ma pozytywny wpływ na zdrowie (8). Inne badania wykazują dowody na to, że interakcja mikroflory i źródeł białka zwierzęcego może mieć negatywny wpływ na zdrowie. Na przykład poprzez mikrobiologiczną produkcję trimetyloaminy z choliny zawartej w czerwonym mięsie (8). Dlatego związek między źródłem białka w diecie, bakteriami jelitowymi i wynikami zdrowotnymi nie jest jeszcze w pełni poznany.
Zdrowe tłuszcze, szczęśliwy mikrobiom
Zdrowe tłuszcze są również częścią zbilansowanej diety. Tylko bardzo niewielka część tłuszczu z pożywienia (ok. 5%) dociera do jelita grubego (9). Ilość i rodzaj tłuszczu w diecie wpływa na skład mikrobiomu.
Dieta wysokotłuszczowa prowadzi do dysbiozy mikrobiomu jelitowego i sprzyja otyłości i stanom zapalnym (2). Cholesterol spożywany z pożywieniem rozkłada się w wątrobie na kwas żółciowy.
Bakterie jelitowe wytwarzają wtórne kwasy żółciowe z pierwotnych kwasów żółciowych, które przedostają się z powrotem do wątroby. Zawartość wtórnych kwasów żółciowych jest szczególnie wysoka u osób stosujących dietę bogatą w tłuszcze. Dzieje się tak dlatego, że zwiększa się grupa bakterii odpowiedzialnych za szlak metaboliczny (10). Kwasy tłuszczowe Omega-3 to zdrowe tłuszcze, które mają pozytywny wpływ na oś jelitowo-mózgową, ponieważ modulują produkcję ważnych substancji przekaźnikowych, takich jak serotonina i dopamina (11).
Nasz mikrob jelitowy bierze udział w wielu złożonych szlakach metabolicznych i umożliwia wiele procesów zachodzących codziennie w organizmie, takich jak trawienie. Bez naszych bakterii jelitowych nie bylibyśmy w stanie wykorzystać wielu składników pożywienia. Dlatego zbilansowana dieta pozytywnie wpływa na różnorodność i funkcjonowanie mikrobiomu jelitowego.
Referencje
- S. Khanna i PK Tosh, „Podstawowy podręcznik klinicysty na temat roli mikrobiomu w zdrowiu i chorobie człowieka”, Mayo Clin Proc, tom. 89, nr 1, s. 107–114, 2014.
- A. Adak i MR Khan, „Wgląd w mikroflorę jelitową i jej funkcjonalności”, Cellular and Molecular Life Sciences, tom. 76, nr 3, s. 473–493, luty 2019 r.
- PB Eckburg i in., „Diversity of the Human Intestinal Microbial Flora”, Science (1979), tom. 308, nr 5728, s. 1635–1638, czerwiec 2005, [Online]. Dostępne: https://www.science.org/doi/10.1126/science.1110591
- A. Koh, F. De Vadder, P. Kovatcheva-Datchary i F. Bäckhed, „Od błonnika pokarmowego do fizjologii gospodarza: krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe jako kluczowe metabolity bakteryjne”, Cell, tom. 165, nr 6, s. 1332–1345, czerwiec 2016, doi:10.1016/j.cell.2016.05.041.
- EE Blaak i wsp., „Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe w jelitach człowieka i zdrowiu metabolicznym”, Beneficial Microbes, tom. 11, nr 5, s. 411–455, sierpień 2020.
- M. Li, BCAM van Esch, GTM Wagenaar, J. Garssen, G. Folkerts i PAJ Henricks, „Pro- i przeciwzapalne działanie krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych na komórki odpornościowe i śródbłonkowe”, Eur J Pharmacol, tom. 831, s. 52–59, lipiec 2018, doi: 10.1016/J.EJPHAR.2018.05.003.
- C. Martin-Gallausiaux, L. Marinelli, HM Blottière, P. Larraufie i N. Lapaque, „Konferencja na temat sympozjum dotyczącego diety i chorób trawiennych 2: Wyczuwanie i sygnalizacja środowiska jelitowego: Scfa: Mechanizmy i znaczenie funkcjonalne w jelitach, ” w Proceedings of the Nutrition Society, Cambridge University Press, luty 2021, s. 37–49. doi: 10.1017/S0029665120006916.
- A. Bartlett i M. Kleiner, „Białko dietetyczne i mikroflora jelitowa: niedostatecznie zbadany związek”, doi: 10.1016/j.isci.
- Z. Huyan, N. Pellegrini, W. Steegenga i E. Capuano, „Wgląd w metabolizm mikroflory jelitowej lipidów dietetycznych: przypadek kwasu linolowego”, Food Funct, 2022, doi: 10.1039/d1fo04254h.
- SL Collins, JG Stine, JE Bisanz, CD Okafor i AD Patterson, „Kwasy żółciowe i mikroflora jelitowa: interakcje metaboliczne i wpływ na chorobę”, Nature Reviews Microbiology, tom. 21, nr 4. Nature Research, s. 236–247, 1 kwietnia 2023 r. doi: 10.1038/s41579-022-00805-x.
- L. Costantini, R. Molinari, B. Farinon i N. Merendino, „Wpływ kwasów tłuszczowych omega-3 na mikroflorę jelitową”, International Journal of Molecular Sciences, tom. 18, nr 12. MDPI AG, grudzień 07.2017. doi: 10.3390/ijms18122645.
