Mikrobiota – ważny puzzel w walce z otyłością

W środowisku medycznym o otyłości coraz częściej mówi się choroba otyłościowa, by podkreślić złożoność tego schorzenia. Dziś specjaliści wiedzą, że „jedz mniej, ruszaj się więcej” nie jest rozwiązaniem. Na rozwój choroby wpływa kilkaset różnych czynników związanych ze stylem życia, środowiskowych, genetycznych, hormonalnych czy psychologicznych. Jednym z czynników, które mogą zwiększać ryzyko rozwoju otyłości i wynikających z niej powikłań jest zaburzona mikrobiota przewodu pokarmowego. Być może będzie to dla Ciebie zaskoczeniem, bo dotychczas o mikroorganizmach jelitowych mówiło się głównie w kontekście antybiotykoterapii czy odporności organizmu (ach te reklamy). Jednak pierwsze obserwacje, które wiążą mikrobiotę z masą ciała miały miejsce już blisko 20 lat temu. Co pokazały?

Dowiedzieliśmy się z nich, że przeniesienie próbek mikrobioty od osób otyłych do szczurów tzw. „germ-free”, czyli wolnych od zarazków, wywołuje wzrost masy ciała. Co ciekawe, efekt ten nie był związany ze zmianą diety. Szczury jadły dokładnie to samo, a jednak zmieniona mikrobiota sprawiła, że z tego samego pożywienia mogły pozyskiwać więcej energii. Wzrost masy ciała nie następował, gdy myszom „germ-free” przeszczepiano mikroorganizmy z przewodu pokarmowego osoby szczupłej. Te przełomowe badania wyraźnie pokazały, że mikrobiota jest jednym z czynników zwiększających ryzyko choroby otyłościowej. Czy to oznacza, że znaleźliśmy sposób na nadmierną masę ciała?

Przeczytaj także: Dieta wegańska a mikrobiota jelitowa

Kilkanaście lat później potwierdzono, że istnieje zależność między masą ciała a mikrobiotą, jednak mimo nowoczesnych technik identyfikacji mikroorganizmów jelitowych nadal nie udało się znaleźć konkretnych wskazówek, które pomogłyby cierpiącym pacjentom. Oba tematy – choroba otyłościowa i mikrobiota są złożone, a w połączeniu tworzą niezwykle skomplikowaną sieć połączeń. Przyjrzyjmy się jednak temu, co wiemy.

Otyłość a zmiany w mikrobiocie – ważne są niuanse

Warto zrozumieć, że to nie jest tak, że pewnego dnia Twoja mikrobiota „postanawia” działać przeciwko Tobie i sprawiać, że Twoja waga wzrośnie. Nierozstrzygnięty pozostaje dylemat – co w chorobie otyłościowej występuje jako pierwsze? Czy jest to zaburzenie równowagi mikrobioty zwane dysbiozą, które sprzyja nadmiernej masie ciała czy też zmiana diety, nadmierna masa ciała i związane z nią procesy fizjologiczne ową dysbiozę wywołują?

Większość badań (choć nie wszystkie!) faktycznie wskazuje, że mikrobiota osób z chorobą otyłościową różni się od mikrobioty osób szczupłych. Jedną z najważniejszych obserwacji jest zmiana w proporcji dwóch najważniejszych typów bakterii jelitowych, które stanowią rdzeń mikrobioty. Ryzyko otyłości rośnie wraz ze spadkiem liczebności typu Bacteroidetes w stosunku do Firmitutes. Taka zmiana została w badaniach powiązana ze wzrostem współczynnika BMI, który ocenia proporcje masy ciała do wzrostu i pozwala na rozróżnienie między prawidłową masą ciała, nadwagą i otyłością. Drugą ważną cechą mikrobioty występującej u osób otyłych jest zmniejszenie jej różnorodności.

Naukowcy skupiają się nie tylko na rdzeniu mikrobioty, ale idą dalej szukając zależności pomiędzy określonymi rodzajami, gatunkami, a nawet szczepami baterii. Wykazano, że na masę ciała mogą mieć wpływ rodzaje Methanobacteriales, Lactobacillus, Bifidobacterium i Akkermansia. Niezwykłe jest to, że w ramach jednego rodzaju, różne gatunki, a nawet różne szczepy tego samego gatunku mogą wykazywać odmienne działanie. Tak dzieje się np. w przypadku rodzaju Lactobacillus. Wykazano, że liczebność Lactobacillus paracasei nie wiąże się z nadmierną masą ciała, ale już gatunki Lactobacillus reuteri i Lactobacillus gasseri są skorelowane z otyłością, im ich mniej tym ryzyko większe. W jelitach osób z chorobą otyłościową wykazuje się również zmniejszoną liczebność rodzaju Bifidobacterium. Kluczową bakterią w procesie normalizacji masy ciała wydaje się być także Akkermansia muciniphila, której suplementacja usprawnia proces leczenia i zmniejsza negatywne skutki otyłości.

Piszę to wszystko, by uświadomić Ci, że zależności mikrobiota-masa ciała są wielotorowe i trudno jest sklasyfikować konkretne społeczności bakteryjne zero-jedynkowo, jako wspierające utrzymanie prawidłowej masy ciała lub zwiększające ryzyko choroby otyłościowej. Tu liczą się niuanse.

Jak mikrobiota zwiększa ryzyko otyłości?

Mechanizmów, w jaki dysbioza, czyli zaburzona równowaga mikrobioty, wpływa na masę ciała jest wiele. Mikroorganizmy jelitowe mogą komunikować się z całym ludzkim organizmem. Jak? Wydzielają metabolity, które wchłaniane przez ścianę jelit, wraz z krwiobiegiem docierają do wszystkich narządów, do każdej tkanki. Mikrobiota „komunikuje” się także poprzez wpływ na układ odpornościowy, nerwowy i edokrynny (wydzielający hormony). W ten sposób powstaje swoiste połączenie przewód pokarmowy – ciało i to właśnie tymi drogami mikrorganizmy modyfikują działanie organów, nawet tych bardzo odległych od jelit.

Zaobserwowano, że dysbioza, która występuje u osób z chorobą otyłościową:

1. zwiększa przyswajanie energii ze wszystkich trzech składników pokarmowych – z białek, tłuszczy i węglowodanów. Dla Ciebie oznacza to, że jeśli Twoja mikrobiota jest zaburzona, to możesz jeść dokładnie to samo, co osoba, która ma prawidłową mikrobiotę (czyli w jej jelitach zachodzi eubioza), ale będziesz „wyciągać” z diety więcej kilokalorii. Proces trawienia będzie wydajniejszy, a dodatkowej energii mogą dostarczać także same metabolity bakterii. Problem w tym, że żyjemy w środowisku tzw. obesogennym, czyli sprzyjającym otyłości, gdzie energia z pożywienia jest dostępna na każdym kroku i nie potrzebujemy jej więcej.
2. zaburza mechanizmy odpowiedzialne za głód i sytość. W takiej sytuacji Twój mózg i zlokalizowany w podwzgórzu ośrodek głodu i sytości będzie wydzielał więcej hormonów, które zachęcają Cię do jedzenia, a mniej tych, które odpowiadają za sytość. Również lokalnie, w przewodzie pokarmowym może obniżyć się dostępność związków wpływających na łaknienie, między innymi peptydu YY czy glukagonopodobnego peptydu-1. Efekt – jesz więcej!
3. stymuluje magazynowanie energii w tkance tłuszczowej. Dysbioza w otyłości wpływa na aktywność enzymu o nazwie lipaza lipoproteinowa, który w tkance tłuszczowej odpowiada za nasilenie magazynowania tłuszczu. Jednocześnie obserwuje się zwiększone wytwarzanie tłuszczu w wątrobie, co sprzyja jej stłuszczeniu.
4. sprzyja rozwojowi insulinooporności. Mikrobiota jelitowa zwiększa wchłanianie glukozy w jelicie gospodarza i, tym samym, wpływa na podniesienie stężenia cukru we krwi. Taki stan stymuluje trzustkę do wydzielania większej ilości insuliny, której zadaniem jest dostarczenie glukozy do komórek ciała. Komórki ciała, broniąc się przed nadmiarem energii, wytwarzają oporność na insulinę. Insulinooporność jest przyczyną przewlekle podwyższonego stężenia cukru we krwi i stanowi pierwszy etap w rozwoju cukrzycy typu 2.
5. nasila stan zapalny, który stoi u podłoża choroby otyłościowej. Coraz częściej podkreśla się, że u podstaw otyłości stoi przewlekły stan zapalny o niskim/średnim natężeniu obejmujący cały organizm. Taki stan zapalny, w perspektywie wielu lat, zaburza pracę wielu narządów wewnętrznych prowadząc do rozwoju powikłań otyłości. Za jedną z przyczyn tego zjawiska uważa się wydzielany przez zaburzoną mikrobiotę lipopolisacharyd (LPS), który ma charakter endotoksyny. LPS, w stanie dysbiozy, przedostaje się z jelit do krwioobiegu i tam stymuluje komórki odpornościowe, aktywując w ten sposób procesy zapalne. Gdy mikrobiota przewodu pokarmowego jest zaburzona LPSu jest więcej, a dodatkowo ma on ułatwioną drogę ze względu na osłabienie bariery jelitowej i rozluźnienie połączeń pomiędzy komórkami nabłonka jelitowego. Ważną rolę w procesie hamowania stanu zapalnego w otyłości odgrywają także produkowane przez mikrobiotę krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA). Jeden z nich, maślan, zmniejsza poziom LPS w jelitach, a także stymuluje spalanie tkanki tłuszczowej i zużywanie energii przez komórki. Trzeba jednak przyznać, że rola SCFA w otyłości nie jest taka oczywista. Inny z nich – octan może być np. wykorzystywany do syntezy cholesterolu i w ten sposób podnosić jego stężenie we krwi, zwiększając ryzyko chorób układu krążenia. Inne doniesienia mówią o tym, że SCFA mogą pobudzać apetyt i być źródłem dodatkowej energii. W tym temacie także jest wiele znaków zapytania.

Przyglądając się temu, co dzieje się w pod wpływem dysbiozy łatwo można wywnioskować, że równowaga mikrobiologiczna w przewodzie pokarmowym przynosi uregulowanie odczuwania głodu i sytości, ustabilizowanie ogólnoustrojowego stanu zapalnego, regulację procesów metabolicznych związanych z gospodarką cukrową, a także wpływ na magazynowanie energii w tkance tłuszczowej i przyswajanie kilokalorii z pożywienia. Czy to brakujący puzzel w walce z chorobą otyłościową?

W kontekście tych rozważań warto jeszcze dodać, że stan dysbiozy ma swoją przyczynę, a będąc precyzyjnym są to przyczyny, bo najczęściej to złożenie kilku czynników. Więcej o tym, czym jest dysbioza przeczytasz w tekście „Dysbioza jelitowa – zmiana układu sił w jelitach” (tu link). Jednak najczęstszymi powodami dysbiozy są:

• nieprawidłowo skomponowana dieta obfitująca w tłuszcz, cukry proste i białko, która karmi określone rodzaje bakterii, a tym samym stymuluje ich wzrost, zmieniając proporcje mikrobioty (spadek Bacteroidetes, wzrost Firmicutes),
• zaburzenia snu i rytmu dobowego,
• przewlekły stres.

Jak widać, są to czynniki od dawna wiązane z otyłością, choć jeszcze do niedawna nie wiedzieliśmy o ich wpływie na mikrobiotę. Co ważne, są to również czynniki, które są modyfikowalne przez zmianę stylu życia. Nie można rozpatrywać tematu równowagi jelitowej nie biorąc ich pod uwagę. Leczenie otyłości zawsze powinno uwzględniać wielokierunkowe działanie.

Bibliografia:

• Bing-Nan Liu i inni, Gut microbiota in obesity, World J Gastroenterol. 2021 Jul 7;27(25):3837-3850. doi: 10.3748/wjg.v27.i25.3837.
• Jiafeng Geng i inni, The links between gut microbiota and obesity and obesity related diseases, Biomed Pharmacother. 2022 Mar;147:112678. doi: 10.1016/j.biopha.2022.112678. Epub 2022 Feb 5.
• Matthias Van Hul, Patrice D Cani, The gut microbiota in obesity and weight management: microbes as friends or foe?, Nat Rev Endocrinol. 2023 May;19(5):258-271. doi: 10.1038/s41574-022-00794-0. Epub 2023 Jan 17.
• Natalia Vallianou i inni, Probiotics, Prebiotics, Synbiotics, Postbiotics, and Obesity: Current Evidence, Controversies, and Perspectives, Curr Obes Rep. 2020 Sep;9(3):179-192. doi: 10.1007/s13679-020-00379-w.
• Valentina Álvarez-Arraño, Sandra Martín-Peláez, Effects of Probiotics and Synbiotics on Weight Loss in Subjects with Overweight or Obesity: A Systematic Review, Nutrients. 2021 Oct 17;13(10):3627. doi: 10.3390/nu13103627.
• Yoredy Sarmiento-Andrade i inni, Gut microbiota and obesity: New insights, Front Nutr. 2022 Oct 14;9:1018212. doi: 10.3389/fnut.2022.1018212. eCollection 2022.