Ποιός ο ρόλος της διατροφής στη διαμόρφωση της εντερικής μικροχλωρίδας;

Ως εντερικό μικροβιόκοσμο ορίζουμε το σύνολο των μικροοργανισμών (βακτήρια, μύκητες, αρχαία, ιούς, πρωτόζωα) που αποικίζουν τον εντερικό μας αυλό. Πρόκειται για 100 τρισεκατομμύρια βακτήρια αποτελούμενα από τουλάχιστον 1000 διαφορετικά είδη (Hooper and Macpherson 2010), με τους μικροοργανισμούς Firmicutes και Bacteroidetes να αποτελούν τα 2 κυρίαρχα φύλλα που παραμένουν σταθερά στο χρόνο σε μεγάλο ποσοστό της εντερικής μικροχλωρίδας! Ο συνολικός εντερικός μικροβιόκοσμος ωστόσο, χαρακτηρίζεται από μία δυναμική, με τις αναλογίες των φύλων και γενών, να μεταβάλλονται συνεχώς, ανάλογα με την έκθεση του γαστρεντερικού αυλού σε διαφορετικά τρόφιμα. Τα βακτήρια φαίνεται να αλληλεπιδρούν τόσο με τα γειτονικά τους, συνεργιστικά, όσο και με τα κύτταρα του ανθρώπινου οργανισμού που τα φιλοξενεί (ξενιστής). Όσον αφορά τη «σχέση» του ανθρώπινου οργανισμού με τους μικροοργανισμούς, ισχύει ότι από τη μία ο ξενιστής παρέχει τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά, ώστε τα βακτήρια να «φάνε» και να επιβιώσουν, κι από την άλλη τα βακτήρια υποστηρίζουν τη διαδικασία της πέψης του ανθρώπου, συμμετέχοντας στο μεταβολισμό διαιτητικών ινών, πολυσακχαριτών, παρέχοντας τα απαραίτητα ένζυμα για την υδρόλυση και απορρόφησή τους. Αλληλεπίδραση, λοιπόν, μπορούμε να πούμε ότι καλείται αυτό που τα χαρακτηρίζει.

Οι 3 εντερότυποι

Η εντερική μικροχλωρίδα του εκάστοτε ανθρώπου ανάλογα με το γένος των μικροοργανισμών που την κυριεύει κατηγοριοποιείται σε 3 εντερότυπους’, αυτόν της Prevotella, των Bacteroides και Ruminococcus, με τον κάθε εντερότυπο να τροποποιείται, δηλαδή να ενισχύεται ή όχι, από συγκεκριμένη – διαφορετική κατηγορία τροφίμων, βασικά από διαφορετικό μακροθρεπτικό συστατικό! Παρατηρούμε, λοιπόν, ότι:

  • η κατανάλωση μιας δίαιτας πλούσιας σε υδατάνθρακες, από μία ομάδα παιδιών σε περιοχές της αγροτικής Αφρικής, έδωσε, μέσω καλλιεργητικής ανάλυσης δείγματος κοπράνων, ενισχυμένο τον εντερότυπο της Prevotella
  • η κατανάλωση δίαιτας πλούσιας σε λίπος αλλά και πρωτεΐνη ενισχύει τον εντερότυπο Bacteroides, και Ruminococcus (Wu, Chen et al. 2011).

Η ομάδα του Wu στα πλαίσια της μελέτης τους μελέτησαν δείγματα κοπράνων από 10 εθελοντές σε χρόνο 0 και 10 ημέρες, μετά από παρέμβαση τροποποίησης της δίαιτας αυτών, κατηγοριοποιώντας τους σε δίαιτα πλούσια σε λίπος/ φτωχή σε ίνες, κι αντίστοιχα φτωχή σε λίπος/ πλούσια σε ίνες. Η παρέμβαση πραγματοποιήθηκε εντός του νοσοκομείου, ώστε να διασφαλιστεί η πλήρης υιοθέτηση και συμμόρφωση στη δίαιτα.  Ωστόσο, κι όπως ήταν αναμενόμενο, δεν παρατηρήθηκε καμία αλλαγή στον εντερότυπο των εθελοντών 10 ημέρες μετά την παρέμβαση. Απαιτούνται διαιτητικές αλλαγές μεγάλου χρονικού διαστήματος ώστε να υπάρξει ουσιαστική αλλαγή στην εντερική μικροχλωρίδα!

Ποια διατροφικά συστατικά επηρεάζουν τον εντερικό μικροβιόκοσμο;

Ας κρατήσουμε επιπλέον στο μυαλό μας ότι οποιαδήποτε τροποποίηση του εντερικού μικροβιόκοσμου παρουσιάζει εντυπωσιακά αποτελέσματα στον ανθρώπινο οργανισμό που τον φιλοξενεί, συνεπώς και στη σωματική κατάσταση και υγεία αυτού!

Άξιο αναφοράς είναι το ανθεκτικό άμυλο, με χαρακτηριστικές πηγές αυτού να είναι οι άγουρες μπανάνες καθώς και οι πατάτες που έχουν βράσει, έχουν παγώσει και τις ζεσταίνουμε ξανά. Το είδος Ruminococcus bromii ανήκει στα αμυλολυτικά βακτήρια, δηλαδή βακτήρια τα  οποία συνεισφέρουν στην υδρόλυση και απορρόφηση του αμύλου, κάτι που δε θα συνέβαινε απουσία αυτών. Είναι συνεπώς λογικό η κατανάλωση δίαιτας πλούσιας σε πηγές ανθεκτικού αμύλου να ενισχύει το είδος Ruminococcus bromii, ως μηχανισμό προσαρμογής με στόχο την πέψη και απορρόφηση αυτού. Επιπλέον, έχει παρατηρηθεί ότι ενισχύεται και το είδος Eubacterium rectale. Μέσω των βακτηρίων αυτών το άμυλο υδρολύεται και απορροφάται, αποτελεί δηλαδή και αυτό πηγή ενέργειας τόσο για τα επιθηλιακά κύτταρα του εντερικού αυλού όσο και για τον ανθρώπινο οργανισμό στο σύνολό του. Τέλος, φαίνεται σύμφωνα με τελευταίες μελέτες το ανθεκτικό άμυλο να βελτιώνει την ινσουλινοευαισθησία (Walker, Ince et al. 2011), μειώνοντας έτσι την πιθανότητα εμφάνισης σακχαρώδη διαβήτη και τις μακροχρόνιες επιπλοκές αυτού, με τελική έμμεση προστατευτική δράση έναντι των CVD.

Περνώντας στο πρεβιοτικό ινουλίνη, αξίζει να αναφερθεί η προστατευτική του δράση έναντι της αθηρωμάτωσης και κατ’ επέκταση έναντι των καρδιαγγειακών νοσημάτων. Πρόκειται για ένα φυσικό πολυσακχαρίτη που παράγεται από ποικίλα φυτά, κυρίως ρίζες και ριζώματα, με χαρακτηριστικά παραδείγματα πηγών ινουλίνης να αποτελούν τα ραδίκια, τα κρεμμύδια, τα σπαράγγια, η μπανάνα, η αγκινάρα, το σκόρδο και το πράσο. Αυτό που πρακτικά συμβαίνει ακολουθεί μια συνέχεια γεγονότων θετικής επίδρασης στην υγεία του ανθρώπινου οργανισμού, με πρωταρχικό συμβάν την ενίσχυση της μικροχλωρίδας του εντερικού αυλού κυρίως με τους μικροοργανισμούς Bifidobacterium sp. και Fermicutes prausnitzii. Τα Bifidobacterium sp. είναι αυτά που από τη μία μειώνουν την πιθανότητα εναπόθεσης λίπους στον αυλό των αρτηριών της κυκλοφορίας του αίματος και από την άλλη τα επίπεδα λιποπολυσακχαριτών στην κυκλοφορία. Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτελούν μόρια – μεταβολίτες που παράγονται από μικροοργανισμούς στον εντερικό αυλό και ενισχύουν τη φλεγμονή, καλούνται αλλιώς μόρια φλεγμονής. Μέσω αυτών των δύο μηχανισμών, συνεπώς, είναι που η ινουλίνη δρα προστατευτικά έναντι των καρδιαγγειακών νοσημάτων (CVD).

Δίαιτα πλούσια σε λίπος στα πλαίσια μίας έρευνας σε ποντίκια προκάλεσε μέσα σε 24h μείωση των Bacteroidetes και αύξηση τόσο των Firmicutes όσο και των Proteobacteria (Turnbaugh, Ridaura et al. 2009), γεγονός, όχι τόσο ωφέλιμο για την υγεία του ξενιστή. Επιπλέον έχει παρατηρηθεί ότι σε παχύσαρκα άτομα, με δίαιτα πλούσια σε λίπος τα επίπεδα λιποπολυσακχαριτών στην κυκλοφορία είναι αυξημένα συγκριτικά των υγιών εθελοντών, με δίαιτα μέτριας περιεκτικότητας σε λίπος. Πιθανόν είτε γιατί οι λιποπολυσακχαρίτες «περνάνε» πιο εύκολα στην κυκλοφορία του αίματος καθώς ο εντερικός αυλός των υπέρβαρων ή παχύσαρκων (ποντικιών) είναι πλέον διαπερατός, είτε γιατί οι λιποπολυσακχαρίτες παραλαμβάνονται από τα χυλομικρά μαζί με το διαιτητικό λίπος και στις περιπτώσεις ‘αφθονίας’ λίπους και οι λιποπολυσακχαρίτες περνούν χωρίς περιορισμό, με έμμεσο αποτέλεσμα την αύξηση των επιπέδων αυτών στο αίμα.

H χολίνη, κυριότερες πηγές της οποίας το κόκκινο κρέας και τα αυγά, αποτελεί βασικό συστατικό της κυτταρικής μεμβράνης, με σημαντικό ρόλο στο μεταβολισμό των λιποειδών και τη σύνθεση των VLDL. Ανήκει στα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά της διατροφής του ανθρώπου και μία δίαιτα φτωχή σε χολίνη οδηγεί σε μείωση των Gamma – πρωτεοβακτηρίων, κάτι που σε ποντίκια φάνηκε να οδηγεί σε ηπατική στεάτωση. Η υιοθέτηση δίαιτας φτωχή σε χολίνη, οδηγεί σε κατάσταση ανεπάρκειας, με χαρακτηριστικά την ηπατική στεάτωση, προβληματική μεταφορά μεθυλομάδας ενός άνθρακα και νευρολογικές διαταραχές (Ueland 2011). Ωστόσο, η διαιτητική χολίνη, με την L–καρνιτίνη, καθώς φτάνουν στον εντερικό αυλό μεταβολίζονται από ορισμένα ένζυμα βακτηρίων σε τριμεθυλαμίνη (ΤΜΑ), η οποία στη συνέχεια εισέρχεται στην κυκλοφορία του αίματος και μεταφέρεται στο ήπαρ όπου και οξειδώνεται από φλάβινο-μονοξυγενάση (FMOs) σε οξείδιο της τριμεθυλαμίνης (ΤΜΑΟ) (Org, Mehrabian et al. 2015). Το οποίο έχει συσχετιστεί ισχυρά με αυξημένο κίνδυνο εμφάνισης καρδιαγγειακών νοσημάτων (Tang and Hazen 2014). Θα συμπεραίνε λοιπόν κανείς ότι αυξημένη κατανάλωση κόκκινου κρέατος, συκωτιού και αυγού, που αποτελούν τις κύριες πηγές χολίνης και L-καρνιτίνης, αποτελεί από μόνο του παράγοντα κινδύνου για τα καρδιαγγειακά νοσήματα (CVD). Αυτή η υπόθεση στηρίζεται από επιδημιολογικά δεδομένα περί αυξημένης πιθανότητας εμφάνισης CVD, υπό συνθήκες αυξημένης κατανάλωσης κόκκινου κρέατος (Larsson and Orsini 2014). Όσον αφορά την κατανάλωση του κρόκου του αυγού όμως τα αποτελέσματα είναι αντιφατικά (Qureshi, Suri et al. 2007; Djousse and Gaziano 2008), και δεν είναι λίγες οι μελέτες που καταλήγουν σε απενοχοποίηση του αυγού ως προς την υπερχοληστερολαιμία, τη δημιουργία αθηρωματικών πλακών και την εμφάνιση καρδιαγγειακών νοσημάτων, και απελευθερώνουν την κατανάλωση ακόμα και του κρόκου σε καθημερινή βάση (Εθνικοί Διατροφικοί Οδηγοί, σύσταση για παιδιά 4 – 7 αυγά, για ενήλικες μέχρι 4 αυγά την εβδομάδα).

Οι φαινολικές ουσίες, αποτελούν ένα διατροφικό συστατικό με αντιοξειδωτική και αντιφλεγμονώδη δράση παράγοντες, που δύναται να προστατέψει τα ενδοθηλιακά κύτταρα του αυλού από προ–οξειδωτικές και φλεγμονώδεις απαντήσεις. (Soobrattee, Neergheen et al. 2005; Rodriguez-Ramiro, Ramos et al. 2013), επηρεάζοντας τη σύνθεση, έκκριση, απορρόφηση και απέκκριση των λιπαρών οξέων βραχείας αλύσου (SCFA; Short Chain Fatty Acids). Τα SCFAs είναι οργανικά κορεσμένα λιπαρά οξέα (1-6 μορίων άνθρακα, C) που βιοσυντίθενται από τα μικρόβια που αποικίζουν το γαστρεντερικό αυλό του παχέως εντέρου κατά το μεταβολισμό των διαιτητικών ινών και οποιασδήποτε ουσίας δεν απορροφάται στο λεπτό έντερο φτάνοντας άπεπτη στο παχύ έντερο. Το οξικό (C1), το προπιονικό (C2) και το βουτυρικό οξύ (C4) είναι αυτά που παράγονται σε μεγάλες ποσότητες, σε μεγάλη αναλογία συγκριτικά των υπολοίπων, και έχουν μελετηθεί το περισσότερο, ως προς τη συμμετοχή τους στις φυσιολογικές λειτουργίες του σώματος (Wong, de Souza et al. 2006). Είναι γεγονός πως πάνω από το 95% των SCFA που συντίθενται απορροφώνται άμεσα από τα εντεροκύτταρα, παρέχοντας περίπου 4,5 θερμίδες /γραμμάριο λιπαρών οξέων που παράγεται και απορροφάται, με τη συγκέντρωση των SCFA να μειώνεται εντυπωσιακά μέχρι το κατιόν κόλον, και μόλις το 5% αυτών που παράχθηκαν συνολικά να αποβάλλεται μέσω των κοπράνων  (Verbeke, Boobis et al. 2015).  Το βουτυρικό οξύ αποτελεί την κύρια πηγή ενέργειας των εντεροκυττάρων, συνεπώς καθοριστικός κρίνεται ο ρόλος του στη φυσιολογική λειτουργία του παχέως εντέρου. Επιπλέον δεν είναι λίγες οι αναφορές που γίνονται ως προς τις χημειοπροστατευτικές του δράσεις, προστατευτική έναντι του σχηματισμού κακοηθών κυττάρων αλλά και της επαγωγής της απόπτωσης των ήδη σχηματισμένων εντερικών καρκινικών κυττάρων (Waldecker, Kautenburger et al. 2008)! Ωστόσο, δεν είναι μόνο το οξικό, το προπιονικό και το βουτυρικό οξύ αυτά που παράγονται, αλλά και τα λιπαρά οξέα διακλαδισμένης αλύσου (BCFA; Branched Chain Fatty Acids) που συντίθενται σε συγκριτικά μικρότερες ποσότητες κι αναλογίες (<5% total SCFA) κατά το μεταβολισμό των αμινοξέων διακλαδισμένης αλύσου από τα βακτήρια του εντέρου, κι έχουν αποδειχθεί επιζήμια της υγείας του παχέως εντέρου όταν βρίσκονται σε μεγάλες ποσότητες, με χαρακτηριστικά παραδείγματα την αυξημένη πιθανότητα εμφάνισης Ι.Φ.Ν.Ε. (Ιδιοπαθής Φλεγμονώδης Νόσος του Εντέρου), και παχυσαρκίας (Tiihonen, Ouwehand et al. 2010).  Το δείγμα που εμείς μπορούμε να εξετάσουμε δεν είναι άλλο από αυτό που εξέρχεται του ανθρώπινου οργανισμού, το δείγμα των κοπράνων, γι αυτό και θεωρούμε πως είναι αντιπροσωπευτικό του υλικού που βρίσκεται εσωτερικά του αυλού, γεγονός για το οποίο δεν είμαστε σίγουροι καθότι όπως ήδη αναφέραμε το χαρακτηρίζει μια εξαιρετικά εντυπωσιακή δυναμική από το ύψος του ανιόντος κόλον μέχρι το κατιόν και τον πρωκτό!

Με τον αγγλικό όρο “Dysbiosis”, περιγράφεται η κατάσταση του εντερικού μικροβιόκοσμου που έχει υποστεί μη φυσιολογικές αλλαγές στην αναλογία των μικροοργανισμών στον αυλό.

Η δυσβίωση είναι μία κατάσταση την οποία οι ερευνητές προσπαθούν να εξηγήσουν καιρό τώρα, και έχει ήδη συσχετιστεί θετικά με την εμφάνιση σύνθετων μεταβολικών νοσημάτων όπως είναι η παχυσαρκία, η ινσουλινοαντίσταση και η λιπώδης διήθηση του ήπατος (Turnbaugh, Hamady et al. 2009) (Dumas, Barton et al. 2006), (Ridaura, Faith et al. 2013). Είναι γεγονός πως το σύνολο του εντερικού μικροβιόκοσμου, ως οικοσύστημα, αποτελεί αναντίρρητα το μεγαλύτερο ενδοκρινικό όργανο του ανθρώπινου οργανισμού με την ικανότητα να παράγει και να εκκρίνει ουσίες – ορμόνες , οι οποίες περνάνε στην κυκλοφορία του αίματος και μπορούν να φτάσουν σε όλα τα όργανα (Tang and Hazen 2014).

Ωστόσο, όπως προαναφέραμε, αλλαγές στη διατροφή μπορούν να επηρεάσουν τη σύσταση του εντερικού μικροβιόκοσμου (είδη μικροοργανισμών) και τους παραγόμενους μεταβολίτες (π.χ. οξείδιο TMAO, λιπαρά οξέα βραχείας αλύσου).

Η ερευνητική κοινότητα επί χρόνια είχε επίγνωση της επίδρασης της δίαιτας πάνω στην εντερική μικροχλωρίδα και την υγεία του γαστρεντερικού συστήματος, γνώση που δεν επεκτεινόταν ωστόσο περαιτέρω. Πλέον οι πύλες της μελέτης και της έρευνας ανοίγουν προς όλους με πρωταρχικό ενδιαφέρον το πώς η εντερική μικροχλωρίδα, και η δυσβίωση αυτής, υφιστάμενης της εκάστοτε διατροφής, δύναται να επηρεάσει ποικίλες πτυχές της υγείας του ανθρώπινου οργανισμού, μεταβολικών καταστάσεων.

Πηγές:

  • Bialonska, D., P. Ramnani, et al. (2010). «The influence of pomegranate by-product and punicalagins on selected groups of human intestinal microbiota.» Int J Food Microbiol 140(2-3): 175-182.
  • De Boever, P., B. Deplancke, et al. (2000). «Fermentation by gut microbiota cultured in a simulator of the human intestinal microbial ecosystem is improved by supplementing a soygerm powder.» J Nutr 130(10): 2599-2606.
  • Djousse, L. and J. M. Gaziano (2008). «Egg consumption and risk of heart failure in the Physicians’ Health Study.» Circulation 117(4): 512-516.
  • Dumas, M. E., R. H. Barton, et al. (2006). «Metabolic profiling reveals a contribution of gut microbiota to fatty liver phenotype in insulin-resistant mice.» Proc Natl Acad Sci U S A 103(33): 12511-12516.
  • Hooper, L. V. and A. J. Macpherson (2010). «Immune adaptations that maintain homeostasis with the intestinal microbiota.» Nat Rev Immunol 10(3): 159-169.
  • Koeth, R. A., Z. Wang, et al. (2013). «Intestinal microbiota metabolism of L-carnitine, a nutrient in red meat, promotes atherosclerosis.» Nat Med 19(5): 576-585.
  • Larsson, S. C. and N. Orsini (2014). «Red meat and processed meat consumption and all-cause mortality: a meta-analysis.» Am J Epidemiol 179(3): 282-289.
  • Org, E., M. Mehrabian, et al. (2015). «Unraveling the environmental and genetic interactions in atherosclerosis: Central role of the gut microbiota.» Atherosclerosis 241(2): 387-399.
  • Qureshi, A. I., F. K. Suri, et al. (2007). «Regular egg consumption does not increase the risk of stroke and cardiovascular diseases.» Med Sci Monit 13(1): CR1-8.
  • Ridaura, V. K., J. J. Faith, et al. (2013). «Gut microbiota from twins discordant for obesity modulate metabolism in mice.» Science 341(6150): 1241214.
  • Rodriguez-Ramiro, I., S. Ramos, et al. (2013). «Cocoa polyphenols prevent inflammation in the colon of azoxymethane-treated rats and in TNF-alpha-stimulated Caco-2 cells.» Br J Nutr 110(2): 206-215.
  • Soobrattee, M. A., V. S. Neergheen, et al. (2005). «Phenolics as potential antioxidant therapeutic agents: mechanism and actions.» Mutat Res 579(1-2): 200-213.
  • Tang, W. H. and S. L. Hazen (2014). «The contributory role of gut microbiota in cardiovascular disease.» J Clin Invest 124(10): 4204-4211.
  • Tang, W. H., Z. Wang, et al. (2013). «Intestinal microbial metabolism of phosphatidylcholine and cardiovascular risk.» N Engl J Med 368(17): 1575-1584.
  • Tiihonen, K., A. C. Ouwehand, et al. (2010). «Effect of overweight on gastrointestinal microbiology and immunology: correlation with blood biomarkers.» Br J Nutr 103(7): 1070-1078.
  • Turnbaugh, P. J., M. Hamady, et al. (2009). «A core gut microbiome in obese and lean twins.» Nature 457(7228): 480-484.
  • Turnbaugh, P. J., V. K. Ridaura, et al. (2009). «The effect of diet on the human gut microbiome: a metagenomic analysis in humanized gnotobiotic mice.» Sci Transl Med 1(6): 6ra14.
  • Ueland, P. M. (2011). «Choline and betaine in health and disease.» J Inherit Metab Dis 34(1): 3-15.
  • Verbeke, K. A., A. R. Boobis, et al. (2015). «Towards microbial fermentation metabolites as markers for health benefits of prebiotics.» Nutr Res Rev 28(1): 42-66.
  • Waldecker, M., T. Kautenburger, et al. (2008). «Inhibition of histone-deacetylase activity by short-chain fatty acids and some polyphenol metabolites formed in the colon.» J Nutr Biochem 19(9): 587-593.
  • Walker, A. W., J. Ince, et al. (2011). «Dominant and diet-responsive groups of bacteria within the human colonic microbiota.» ISME J 5(2): 220-230.
  • Wang, Z., E. Klipfell, et al. (2011). «Gut flora metabolism of phosphatidylcholine promotes cardiovascular disease.» Nature 472(7341): 57-63.
  • Wong, J. M., R. de Souza, et al. (2006). «Colonic health: fermentation and short chain fatty acids.» J Clin Gastroenterol 40(3): 235-243.
  • Wu, G. D., J. Chen, et al. (2011). «Linking long-term dietary patterns with gut microbial enterotypes.» Science 334(6052): 105-108.

Επιμέλεια
Κωνσταντίνα Ζαφειροπούλου, Κλινική Διαιτολόγος Χαροκοπείου Πανεπιστημίου