Wpływ diety na mikrobiom

Dieta ma bezpośredni wpływ na skład mikrobiomu, a z kolei skład mikrobiomu ma bezpośredni wpływ na zdrowie. Nie tylko składniki odżywcze wpływają na bioróżnorodność mikrobiomu, ale także styl życia (palenie papierosów, stres, brak aktywności fizycznej), co bardzo często jest ignorowane. Jaki wpływ na mikrobiom mają białka, węglowodany, tłuszcze, polifenole i sztuczne słodziki?

Spis treści

1. Mikrobiom a zdrowie
2. Zmiany mikrobiomu wraz z wiekiem
3. Jak styl życia wpływa na mikrobiom?
4. Jak dieta wpływa na mikrobiom?

Od kilku dekad obserwuje się relację między sposobem odżywiania a składem mikrobiomu. Część składników odżywczych trafia do jelita grubego w niezmienionej formie, dlatego to, co jemy, ma duży wpływ na skład mikrobioty jelitowej. Celem odżywiania w kontekście utrzymania prawidłowej równowagi bakteryjnej jest zwiększenie udziału bakterii komensalnych w mikrobiomie, a zmniejszenie ilości i różnorodności bakterii chorobotwórczych. 

Mikrobiom a zdrowie

Mówi się, że w przewodzie pokarmowym człowieka żyje 10 razy więcej mikroorganizmów, niż człowiek posiada komórek. Bez mikrobiomu jelitowego człowiek nie jest w stanie żyć w zdrowiu.

Dziś wiadomo, że różnorodność i ilość bakterii jelitowych wpływa na całą gamę procesów życiowych i ma swój udział w wielu chorobach. Bakterie produkują liczne substancje, z których część ma działanie odżywcze, a inne – toksyczne. Mają one znaczenie zarówno dla metabolizmu człowieka, jak i procesów odpornościowych.

Dysbioza jelitowa, czyli stan, w którym zaburzona zostaje równowaga między ilością bakterii pożądanych i szkodliwych, jest zarówno objawem, jak i przyczyną chorób.

Przerost bakterii patogennych ma znaczenie w:

• chorobach autoimmunologicznych,
• autyzmie,
• nieswoistych zapaleniach jelit,
• zaburzeniach nastroju,
• cukrzycy
• czy otyłości.

Zmiany mikrobiomu wraz z wiekiem

Pierwszym momentem życia, który determinuje skład mikrobiomu jest poród. Poród naturalny odpowiada za większą liczbę bakterii jelitowych u noworodków i z tego powodu jest korzystniejszy dla rozwoju układu odpornościowego niż poród przez cesarskie cięcie.

W okresie karmienia piersią w mikrobiomie dominują bakterie komensalne Lactobacillus i Bifidobacterium.

Rozszerzanie diety i jedzenie pokarmów stałych wymaga obecności całego szeregu różnych bakterii, naturalnie zatem w mikrobiomie maleje ilość Lactobacillus i Bifidobacterium, a pojawiają się inne drobnoustroje. Nazywane jest to funkcjonalnym dojrzewaniem mikrobiomu.

O ile osoba nie zapada na choroby, które znacznie zmieniają mikrobiom, jest on względnie stały aż do podeszłego wieku.

Stałość nie oznacza jednak podobieństwa do mikrobiomów innych osób. Mikrobiomy mogą być diametralnie różne zależnie od czynników takich jak genetyka, środowisko życia, odżywianie, palenie papierosów itp. Z wiekiem w mikrobiomie maleje ilość bakterii z rodzaju Bacteroidetes, a rośnie – Firmicutes.

Jak styl życia wpływa na mikrobiom?

Styl życia to najbardziej ignorowany aspekt w kontekście równowagi i zdrowia mikrobiomu. Wśród najważniejszych czynników stylu życia, które powodują dysbiozę jelitową, wymienia się palenie papierosów.

Jak dym papierosowy powiązany jest z bakteriami w jelicie grubym? Cząstki toksyczne przenoszone przez powietrze mogą docierać do jelita grubego poprzez oczyszczanie śluzowo-rzęskowe z płuc, co ma bezpośredni wpływ na mikrobiom i zwiększanie ilości chorobotwórczych bakterii Bacteroides prevotella. Podobnie działa zwiększone zanieczyszczenie środowiska związane z rosnącym uprzemysłowieniem i rozrostem miast.

Kolejnym bardzo ważnym czynnikiem zmieniającym mikrobiom jest stres. Stres oddziałuje na oś mózgowo-jelitową, która działa na dwóch poziomach – hormonalnym i neuronalnym.

W wyniku działania przewlekłego stresu maleje liczba bakterii komensalnych z rodzaju Lactobacillus, a to z kolei sprzyja przerostowi bakterii patogennych.

Inne czynniki, które zmieniają mikrobiom to:

• zaburzony rytm dobowy, np. przez pracę zmianową,
• dalekie podróże,
• higiena osobista,
• warunki sanitarne.

Jak dieta wpływa na mikrobiom?

Sposób odżywiania wpływa na skład mikrobioty, gdyż część składników pokarmowych trafia do jelita grubego w niezmienionej formie. Z przeciętnej europejskiej diety dziennie do jelita grubego trafia około:

• 30 g błonnika i innych węglowodanów,
• 5-15 g białka
• i 5-10 g tłuszczów.

Różne inne składniki diety, w tym polifenole, katechiny, lignina, garbniki i mikroelementy również odżywiają drobnoustroje okrężnicy.

Około 90% polifenoli pokarmowych unika trawienia i wchłaniania w jelicie cienkim. Wszystkie te składniki pokarmowe metabolizowane przez mikrobiom mają znaczący wpływ na populację i aktywność drobnoustrojów.

Białko

Białko z diety jest głównym źródłem azotu dla wzrostu bakterii w jelicie grubym i jest niezbędne do przyswajania węglowodanów oraz wytwarzania korzystnych substancji, takich jak krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe. Dlatego obecność białka i węglowodanów w jelicie grubym może przyczynić się do zdrowia jelit.

Jednak w przeciwieństwie do węglowodanów, fermentacja źródeł białka przez mikrobiotę wytwarza znacznie większą różnorodność gazów i metabolitów, a zwiększenie dostępności azotu może również zwiększać ilość produktów fermentacji gnilnej.

Po raz pierwszy wpływ spożycia białka na mikrobiom jelit zaobserwowano w badaniu z 1977 roku. Od tego czasu przeprowadzono analizy porównawcze na różnych populacjach, np. z udziałem dzieci włoskich (dieta z wysokim udziałem białka) i dzieci z afrykańskich terenów wiejskich (dieta oparta na węglowodanach), a także badania, w którym uczestnikom podawano diety o różnym udziale i pochodzeniu białka.

Znaczenie dla różnorodności i ilości bakterii jelitowych ma zarówno zawartość białka w diecie, jak i jego źródło – roślinne lub zwierzęce. Białko zwierzęce oddziałuje na mikrobiotę inaczej niż białko roślinne. Duże ilości białka pochodzenia zwierzęcego, głównie z czerwonego mięsa, należy uznać za pogarszające skład mikrobiomu. Natomiast białko pochodzenia roślinnego, nawet w dużych stężeniach, zwiększa ilość komensalnych bakterii jelitowych.

Z badań wynika, że spożycie białka z wegetariańskich źródeł, np. grochu powoduje wzrost stężenia bakterii z rodzajów Bifidobacterium i Lactobacillus, które mają kluczowe znaczenie dla równowagi mikrobiomu i zdrowia człowieka.

Tak samo działa białko serwatkowe (bardzo często wykorzystywane w odżywkach białkowych dla sportowców), w przeciwieństwie do pokarmów bogatych w białko zwierzęce, takich jak mięso, sery i jajka.

Ponadto białko serwatkowe zmniejsza ilość chorobotwórczych bakterii Bacteroides fragilis i Clostridium perfringens.

Bardzo duże znaczenie dla mikrobiomu i zdrowia ogółem ma również fakt, że spożycie białka ze źródeł roślinnych sprzyja wyższemu stężeniu krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych w jelicie. Są one głównym źródłem energii dla komórek nabłonka jelit, poprawiają ich odżywienie, regenerację i ścisłość połączeń międzykomórkowych, a przy tym działają przeciwzapalnie.

Spożycie białka zwierzęcego wiąże się z niższą koncentracją bakterii komensalnych w jelicie grubym, a wyższą bakterii chorobotwórczych, m.in. z rodzajów Bacteroides, Alistipes i Bilophila. W kale osób na diecie opartej na białku zwierzęcym obserwuje się mniej kwasu masłowego, co pokazuje, że taki rodzaj diety (wysokobiałkowa, niskowęglowodanowa) utrudnia produkcję krótkołancuchowych kwasów tłuszczowych w jelicie.

O ile nie da się na podstawie obecnie dostępnej wiedzy stwierdzić, że wysokie spożycie białka zwierzęcego wywołuje konkretne choroby, o tyle z badań naukowych wynikają korelacje, które na pewno należy wziąć pod uwagę:

• wysokie spożycie białka zwierzęcego jest powiązane z większym ryzykiem nieswoistych zapaleń jelit,
• u osób, których dieta była oparta na białku zwierzęcym, zaobserwowano wyższe stężenie TMAO – molekuły działającej proaterogennie, przyczyniającej się do produkcji blaszki miażdżycowej i zwiększającej ryzyko chorób serca,
• duża ilość białka roślinnego w diecie zmniejsza stężenie markerów stanu zapalnego w organizmie.

Wpływ białka w diecie na mikrobiom

Tłuszcz

Skład mikrobiomu zależy od ilości i jakości tłuszczu w diecie, z tym, że zdecydowanie większe znaczenie ma jego jakość. Czasem można spotkać się z uproszczonym podejściem, które mówi, że dieta wysokotłuszczowa wpływa negatywnie na mikrobiom, a niskotłuszczowa mu sprzyja, jednak po zagłębieniu się w szczegóły, zależność ta nie jest tak prosta i oczywista.

Tłuszcze, które oddziałują negatywnie na mikrobiotę i zwiększają w niej udział bakterii patogennych, to tłuszcze trans z żywności przetworzonej, smażonej w głębokim tłuszczu i fast foodów oraz tłuszcze nasycone zawierające kwasy tłuszczowe o długich łańcuchach.

Typowa zachodnia dieta bogata w gotowe dania, czerwone mięso, przekąski, słodycze i fast food, a zatem w tłuszcze nasycone i trans, oddziałuje negatywnie na mikrobiom, powodując większy rozrost bakterii patogennych.

Tłuszcze nasycone w diecie mogą zwiększać liczbę prozapalnych drobnoustrojów jelitowych poprzez stymulację tworzenia sprzężonych z tauryną kwasów żółciowych, które promują wzrost patogenów. Obecność tych bakterii wiąże się ze zwiększonym stanem zapalnym białej tkanki tłuszczowej, nasiloną odpowiedzią układu odpornościowego i zmniejszeniem wrażliwości insulinowej.

Jednocześnie badania pokazują, że dieta wysokotłuszczowa, ale bogata w nienasycone tłuszcze roślinne, nie powoduje zmian w składzie jakościowym i ilościowym mikrobiomu, a bogata w tłuszcze rybie – poprawia jego skład, zwiększając udział komensalnych bakterii kwasu mlekowego.

W przypadku wpływu spożycia tłuszczu na mikrobiom tendencja jest dokładnie taka sama jak w przypadku jego wpływu na zdrowie ogółem. Tłuszcze trans (przede wszystkim) i nasycone tłuszcze zwierzęce zmieniają mikrobiom na niekorzyść gospodarza, tłuszcze roślinne są dla niego obojętne, a tłuszcze rybie poprawiają skład mikrobiomu.

Węglowodany

Węglowodany rozróżnia się na trawione i nietrawione w przewodzie pokarmowym. Trawione węglowodany to skrobia i cukry proste – glukoza, fruktoza oraz sacharoza i laktoza (dwa ostatnie to chemicznie dwucukry, jednak w ujęciu żywieniowym traktuje się je ja cukry proste). Natomiast nietrawione węglowodany zalicza się do błonnika. Spożycie każdego rodzaju węglowodanów sprzyja prawidłowej mikrobiocie.

Węglowodany są podstawowym źródłem energii i węgla dla bakterii bytujących w jelicie grubym. Węglowodany są fermentowane do kwasów organicznych, które dostarczają energii innym bakteriom, nabłonkowi jelit i tkankom obwodowym.

Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe są głównymi produktami końcowymi fermentacji węglowodanów, które pomagają obniżyć pH w okrężnicy, hamując w ten sposób wzrost i aktywność bakterii chorobotwórczych.

Badania pokazały, że osoby przyjmujące glukozę, fruktozę i sacharozę odpowiadają zwiększonym udziałem komensalnych bakterii Bifidobacterium, a zmniejszonym – bakterii chorobotwórczych z rodzaju Bacteroides.

Ciekawym i wymagającym badań składnikiem pożywienia jest laktoza powszechnie uważana za drażniącą dla jelit. Okazuje się, że również laktoza działa w ten sam sposób jak inne cukry proste, a ponadto redukuje ilość chorobotwórczych gatunków Clostridia w mikrobiomie.

Błonnik, czyli węglowodany nietrawione, ma bardzo dobry wpływ na mikrobiom i zalicza się go do prebiotyków. Dieta uboga w błonnik skutkuje zmniejszoną różnorodnością mikrobiomu, a bogata w błonnik zwiększa różnorodność gatunków bytujących w jelicie i ilość produkowanych przez bakterie krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych niezbędnych dla właściwego funkcjonowania jelit.

Spożycie błonnika wiąże się z większą liczebnością bakterii komensalnych, głównie bifidobakterii i bakterii kwasu mlekowego.

Sztuczne słodziki

Obecnie sztuczne słodziki są uważane za bardziej szkodliwe dla organizmu niż glukoza i sacharoza, których spożycie miały ograniczyć. Wpływają one także negatywnie na mikrobiom, wywołując dysbiozę (zwiększony udział bakterii patogennych, zmniejszony udział bakterii komensalnych) i jej liczne konsekwencje, m.in.:

• choroby układu pokarmowego,
• alergie,
• choroby metaboliczne
• czy choroby sercowo-naczyniowe.

Polifenole

Polifenole to liczna grupa roślinnych związków bioaktywnych o aktywności przeciwutleniaczy. Zalicza się do nich:

• katechiny,
• flawonole,
• flawony,
• antocyjany,
• proantocyjanidyny
• i kwasy fenolowe.

Źródłami polifenoli są:

• warzywa,
• owoce,
• kakao,
• herbata
• czy czerwone wino.

Wykazują one silne działanie przeciw bakteriom chorobotwórczym, co odpowiada również za korzystny wpływ na mikrobiom jelitowy. W wyniku spożycia polifenoli maleje ilość bakterii patogennych, głównie Clostridia, a rośnie ilość komensalnych Bifidobacterium.

Aleksandra Żyłowska-Mharrab