Dlaczego niektórzy ludzie łatwiej tyją? Badania nad mikrobiotą
Otyłość jest niewątpliwie epidemią XXI w. Niestety, przewiduje się, że z roku na rok będzie coraz gorzej. Badania przeprowadzone przez Harvard T.H. Chan School of Public Health wskazują, że w 2030 r. ponad połowa Amerykanów będzie chorować na otyłość, a u ¼ będzie można zdiagnozować otyłość typu 2 (czyli BMI powyżej 35 m2/kg).
Równie niepokojące wydają się dane przedstawiane przez Narodowy Fundusz Zdrowia, który ostrzega, że w 2030 r. co trzeci Polak będzie otyły (PAP 2017). Główne przyczyny nadmiernej masy ciała to oczywiście nieprawidłowy sposób żywienia oraz brak aktywności fizycznej, które prowadzą do nadwyżki energetycznej. Okazuje się jednak, że epidemiologia otyłości jest znacznie bardziej złożona, niż mogłoby się wydawać. Jednym z bardzo istotnych czynników przyczyniających się do nadmiernej liczby kilogramów jest niekorzystny skład mikrobioty jelitowej.
SPIS TREŚCI:
1. Czym jest mikrobiota jelitowa
2. Co mówią badania na zwierzętach
3. Rodzaje bakterii a masa ciała
4. Jak różne bakterie wpływają na masę ciała
5. Wpływ genów na mikrobiotę jelitową
6. Czynniki środowiskowe a mikrobiota
7. Jaka dieta jest najlepsza
8. Podsumowanie
Indywidualne plany
dietetyczne i treningowe już od 42 zł / mies.
1. Czym jest mikrobiota jelitowa
Mikrobiota jelitowa to zbiór trylionów mikroorganizmów takich jak bakterie, wirusy, grzyby, archeowce czy eukarionty bytujących w jelicie człowieka. Organizmy te żywią się niestrawionymi resztkami pokarmu, śluzem wydzielanym przez układ pokarmowy oraz martwymi komórkami w nim zawartymi. Mikrobiota wytwarza w zamian wiele substancji korzystnych dla organizmu człowieka takich jak krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, witaminy czy produkty przeciwbólowe i przeciwzapalne.
Warto mieć jednak świadomość, że część mikroorganizmów wytwarza substancje szkodliwe dla zdrowia, w tym neurotoksyny, czynniki rakotwórcze czy immunotoksyny. U zdrowych osób mikroorganizmy bytujące w jelitach są bardzo różnorodne, ale dominują bakterie z rodzaju Firmicutes i Bacteroides. Zaburzenia w równowadze mikrobioty jelitowej (tzw. dysbioza) mogą negatywnie wpływać na procesy metaboliczne i odpornościowe w organizmie i przyczyniać się do rozwinięcia wielu chorób, w tym otyłości (J. Miyamoto i wsp. 2019).
2. Co mówią badania na zwierzętach
Pierwsze badania sugerujące istnienie związku między mikrobiotą jelitową a otyłością zostały przeprowadzone na zwierzętach. Zauważono, że po wszczepieniu mikrobiomu myszom, które były go całkowicie pozbawione, dochodziło do znaczącego przyrostu tkanki tłuszczowej i obniżenia insulinowrażliwości tkanek, nawet pomimo niezwiększenia poboru pokarmu.
U otyłych myszy, w porównaniu z tymi z prawidłową masą ciała, stwierdzono także zmniejszoną ilość bakterii z rodzaju Bacteroides, a zwiększoną tych z rodzaju Firmicutes, a stosunek Firmicutes do Bacteroides wzrastał wraz ze wzrostem wskaźnika BMI (C.M. Dos Santos Pereira Indiani 2018). Warto jednak zaznaczyć, że nie zostało to potwierdzone w badaniach na ludziach (T. Wu i wsp. 2020).
3. Rodzaje bakterii a masa ciała
W niedawno przeprowadzonych badaniach udowodniono, że masa ciała zależy od wielu różnych bakterii. Często mikroorganizmy związane z otyłością są specyficzne gatunkowo, co oznacza, że dwa różne szczepy bakterii z tego samego rodzaju mogą wpływać na organizm w zupełnie inny sposób.
Wśród bakterii niewątpliwie ułatwiających utrzymanie prawidłowej masy ciała wyróżnić można Akkermansia muciniphila oraz bakterie z rodziny Christensenellaceae. A. musciniphila często stosowana jest w postaci suplementów u osób z nadwagą i otyłością w celu poprawy parametrów metabolicznych (C. Depommier i wsp. 2019).
Różnice gatunkowe zaobserwowano w przypadku bakterii z rodziny Lactobacillus. Liczebność L. paracasei okazała się ujemnie skorelowana z otyłością, z kolei liczebność L. reuteri i L. gasseri – dodatnio (L. Crovesy i wsp. 2017). Nie bez znaczenia dla masy ciała wydają się również bakterie z rodzaju Bifidobacterium, których niedobór jest związany ze zwiększonym wskaźnikiem BMI (I.N. Sergeev i wsp. 2020).
4. Jak różne bakterie wpływają na masę ciała
Jeśli chodzi o masę ciała, najważniejszym mechanizmem związanym z mikroflorą jelitową są różnice w absorpcji energii pomiędzy poszczególnymi szczepami mikroorganizmów. Badacze zaobserwowali, że bakterie znajdujące się w jelitach osób z nadmierną masą ciała w znacznie większym stopniu wchłaniają energię z pożywienia i przyczyniają się tym samym do jej magazynowania w postaci tkanki tłuszczowej.
Mikrobiota jelitowa pozostająca w korzystnej równowadze fermentuje również trudne do strawienia węglowodany w krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe takie jak octan, propionian czy maślan, które mają kluczowe znaczenie dla metabolizmu energetycznego gospodarza. Powyższe substancje zmniejszają poziom cytokin prozapalnych oraz hamują rozkład lipidów, tym samym zwiększają ich utlenianie i zużycie energii (M.A. González Hernández i wsp. 2019). Okazuje się jednak, że ich nadmiar powiązany jest ze zwiększoną masą ciała, obwodem talii oraz innymi wskaźnikami zespołu metabolicznego (J. de la Cuesta-Zuluaga i wsp. 2018).
Mikrobiota jelitowa wpływa również na układ nerwowy poprzez oś jelito–mózg, przez co pośrednio oddziałuje na pobór pokarmu. Wytwarzane przez bakterie jelitowe krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe zwiększają poposiłkowe odczuwanie sytości. Oprócz tego mikrobiota wpływa na regulację wydzielania hormonów anoreksygennych (hamujących głód) w tym peptydu YY, glukagonopodobnego peptydu-1 (GLP-1) i polipeptydu trzustkowego, które obniżają poziom glukagonu, spowalniają opróżnianie żołądka, stymulują syntezę insuliny i w efekcie ograniczają przyjmowanie pokarmu (J.F. Cryan i wsp. 2019).
Nie bez znaczenia dla masy ciała jest również przyjmowanie antybiotyków, które prowadzą do wyjałowienia mikrobioty jelitowej. Dysbioza spowodowana tego rodzaju lekami została powiązana ze znacznymi przyrostami masy ciała oraz zwiększonym stężeniem cholesterolu LDL, który w dużych ilościach jest niekorzystny dla zdrowia zwłaszcza sercowo-naczyniowego (C.I. Le Roy i wsp. 2019). Przyjmowanie antybiotyków przed 2. rokiem życia jest czynnikiem silnie predysponującym do rozwinięcia otyłości (C.M. Stark i wsp. 2019).
Brak równowagi w mikrobiocie jelitowej przyczynia się do rozwinięcia stanu zapalnego, który niewątpliwie zwiększa ryzyko otyłości i związanych z nią powikłań. Niektóre bakterie mają zdolność do wytwarzania prozapalnych substancji takich jak lipopolisacharydy czy cytokiny, których nadmiar nie jest korzystny dla organizmu człowieka. Prawidłowy skład mikrobiomu pozwala również na wzmacnianie bariery jelitowej. Dysbioza może z kolei przyczyniać się do jej osłabienia i zwiększenia jej przepuszczalności, a tym samym powodować stan zapalny w organizmie (H. Tilg i wsp. 2020).
5. Wpływ genów na mikrobiotę jelitową
Okazuje się, że na skład mikrobioty jelitowej wpływają również czynniki genetyczne. Badania udowodniły, że w organizmie człowieka istnieje 20 genów odpowiadających za różnorodność mikroorganizmów w jelicie. Wśród nich wyróżnić można kilka, które kodują interakcje organizmu z mikrobiomem, regulując m.in. odpowiedź immunologiczną czy masę ciała (T.A. Suzuki i wsp. 2019).
Warto również zaznaczyć, że mikrobiota jelitowa może zostać przeniesiona z matki na dziecko, ponieważ znajduje się w łożysku, płynie owodniowym, krwi pępowinowej i smółce. Z tego względu otyłość matki i związana z nią dysbioza może być czynnikiem predysponującym do rozwinięcia otyłości u dziecka (H.M. Tun i wsp. 2018).
6. Czynniki środowiskowe a mikrobiota jelitowa
Mimo że genetyka wpływa na skład mikrobiomu, w porównaniu z wpływem czynników środowiskowych jej znaczenie jest niewielkie. Mikroorganizmy bytujące w jelicie są zależne od diety gospodarza, z tego względu prawidłowy sposób żywienia jest niezwykle istotny. W badaniach na myszach zauważono, że dieta wysokotłuszczowa prowadzi do zmniejszenia liczebności korzystnych bakterii z rodzaju Bacteroidetes i zwiększenia liczebności mniej korzystnych bakterii z rodzajów Firmicutes i Proteobacteria (M.T. Liu i wsp. 2019).
Nie bez znaczenia dla różnorodności mikrobiomu wydaje się również odpowiednia ilość i jakość snu. Długotrwała deprywacja snu wiąże się ze zwiększonym spożyciem wysokoprzetworzonych produktów i spowodowanym tym wzrostem liczebności bakterii Lachnospiraceae i Ruminococcus oraz spadkiem liczebności Lactobacillaceae, co prowadzi do dysbiozy, która jest czynnikiem predysponującym do wystąpienia stanu zapalnego i obniżenia wrażliwości na insulinę (V.A. Poroyko i wsp. 2016).
Ostatnim bardzo ważnym dla mikrobioty jelitowej czynnikiem jest stres. Jego nadmiar również wiąże się z występowaniem dysbiozy (J.P. Karl i wsp. 2016).
7. Jaka dieta jest najlepsza
W 2021 r. zbadano, która dieta najlepiej wpływa na prawidłowy stan mikrobiomu jelitowego. Pod uwagę wzięto diety roślinną, fleksitariańską, standardową dietę zachodnią, niskowęglowodanową oraz tzw. świadomą dietę zachodnią, która opiera się na zasadach zdrowego żywienia, ale w dalszym ciągu obfituje w cukier i zawiera niewielką ilość warzyw.
Najlepsze rezultaty przyniosła dieta fleksitariańska, ponieważ jest najbardziej różnorodnym sposobem żywienia, bazującym na wszystkich grupach produktów i bogatym w błonnik. Polega na ograniczaniu produktów odzwierzęcych, zwłaszcza mięsa, ale nie eliminuje się ich całkowicie. Głównym źródłem białka są nasiona roślin strączkowych, a także ich przetwory. Dozwolone jest również spożycie nabiału, jajek oraz ryb. Jest to świetne rozwiązanie dla osób, które chciałyby zrezygnować z mięsa, jednak dieta stricte wegetariańska jest dla nich zbyt restrykcyjna. Celem w tym przypadku jest również ograniczenie produktów wysokoprzetworzonych oraz źródeł cukru. Częstą motywacją fleksitarian są nie tyle powody etyczne, co środowiskowe (A. Cotillard i wsp. 2022).
Mimo że fleksitarianizm wydaje się najlepszym rozwiązaniem w celu poprawy mikrobioty jelitowej, istnieją również inne sposoby, aby zwiększyć jej różnorodność oraz stosunek korzystnych bakterii do tych niekorzystnych. Kluczem jest spożywanie dużej ilości błonnika, który jest doskonałym pożywieniem dla bakterii jelitowych. Jego najlepszymi źródłami są produkty pełnoziarniste, warzywa czy nasiona roślin strączkowych.
Warto włączyć do diety również źródła naturalnych probiotyków i prebiotykow. Probiotyki to korzystne żywe mikroorganizmy znajdujące się w fermentowanych produktach spożywczych takich jak jogurt, kefir czy kiszonki. Prebiotyki to z kolei substancje, które służą jako pożywienie dla korzystnych bakterii. Można je znaleźć w cebuli, czosnku, szparagach, bananach, korzeniach cykorii i innych pokarmach bogatych w błonnik.
Bardzo ważnym czynnikiem jest również ograniczenie cukru i wysokoprzetworzonej żywności, które są pożywką dla niekorzystnych dla zdrowia bakterii. Istotne jest także odpowiednie nawodnienie, które zapewnia dobrą do rozwoju bakterii wilgotność w jelitach (A. Beam, E. Clinger, L. Hao 2021).
8. Podsumowanie
Mikrobiota to bogaty ekosystem mikroorganizmów zamieszkujących jelita i współpracujących z organizmem człowieka na wielu poziomach, w tym przy trawieniu, syntezie witamin, wspieraniu układu odpornościowego czy utrzymaniu równowagi metabolicznej. Nieprawidłowości z nią związane mogą przyczyniać się do zwiększonego ryzyka rozwoju otyłości. Spowodowane jest to zdolnością tych mikroorganizmów do zwiększania wchłaniania energii z pożywienia, nawet tego, które jest niemożliwe do strawienia przez organizm.
Oprócz tego mikrobiota bierze udział w regulacji metabolizmu i tym samym może wpływać na odpowiedź hormonalną czy gromadzenie się tkanki tłuszczowej w organizmie. Dysbioza jelitowa może powodować stan zapalny, który utrudnia utrzymanie prawidłowej masy ciała. Aby zadbać o różnorodność mikroorganizmów w jelicie, warto wprowadzić odpowiedni sposób żywienia oparty na nieprzetworzonych, bogatych w błonnik produktach. Istotne są również właściwa regeneracja oraz dobrostan psychiczny.
Określ swój cel treningowy, a my pomożemy Ci go osiągnąć.
Bibliografia
Bäckhed F. et al., Dynamics and stabilization of the human gut microbiome during the first year of life, „Cell Host & Microbe” 2015, 17(5), 690–703.
Beam A., Clinger E., Hao L., Effect of Diet and Dietary Components on the Composition of the Gut Microbiota, „Nutrients” 2021, 13(8), 2795.
Cotillard A. et al., A posteriori dietary patterns better explain variations of the gut microbiome than individual markers in the American Gut Project, „The American Journal of Clinical Nutrition” 2022, 115(2), 432–443.
Crovesy L. et al., Effect of Lactobacillus on body weight and body fat in overweight subjects: a systematic review of randomized controlled clinical trials, „International Journal of Obesity” 2017, 41, 1607–1614.
Cryan J.F. et al., The microbiota-gut-brain axis, „Physiological Reviews” 2019, 99, 1877–2013.
de la Cuesta-Zuluaga J. et al., Higher fecal short-chain fatty acid levels are associated with gut microbiome dysbiosis, obesity, hypertension and cardiometabolic disease risk factors, „Nutrients” 2018, 11(1), 51.
Depommier C. et al., Supplementation with Akkermansia muciniphila in overweight and obese human volunteers: a proof-of-concept exploratory study, „Nature Medicine” 2019, 25, 1096–1103.
Close to half of U.S. population projected to have obesity by 2030, hsph.harvard.edu/news/press-releases/half-of-us-to-have-obesity-by-2030/ (2.08.2023).
Dos Santos Pereira Indiani C.M. et al., Childhood obesity and Firmicutes/Bacteroidetes ratio in the gut microbiota: A Systematic Review, „Childhood Obesity” 2018, 14, 501–509.
González Hernández M.A. et al., The short-chain fatty acid acetate in body weight control and insulin sensitivity, „Nutrients” 2019, 11(8), 1943.
Karl J.P. et al., Changes in intestinal microbiota composition and metabolism coincide with increased intestinal permeability in young adults under prolonged physiological stress, „American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology” 2017, 312, 559–571.
Le Roy C.I. et al., Antibiotic treatment triggers gut dysbiosis and modulates metabolism in a chicken model of gastro-intestinal infection, „BMC Veterinary Research” 2019b, 15, 37.
Liu M.T. et al., Lingguizhugan decoction attenuates diet-induced obesity and hepatosteatosis via gut microbiota, „World Journal of Gastroenterology” 2019, 25, 3590–3606.
Miyamoto J. et al., Gut microbiota confers host resistance to obesity by metabolizing dietary polyunsaturated fatty acids, „Nature Communications” 2019, 10, 4007.
Do 2030 r. co trzeci dorosły Polak będzie otyły, mp.pl/pacjent/dieta/aktualnosci/160420,do-2030-r-co-trzeci-dorosly-polak-bedzie-otyly (2.08.2023).
Poroyko V.A. et al., Chronic sleep disruption alters gut microbiota, induces systemic and adipose tissue inflammation and insulin resistance in mice, „Scientific Reports” 2016, 6, 35405.
Sergeev I.N. et al., Effects of Synbiotic Supplement on Human Gut Microbiota, Body Composition and Weight Loss in Obesity, „Nutrients” 2020, 12(1), 222.
Stark C.M. et al., Antibiotic and acid-suppression medications during early childhood are associated with obesity, „BMJ Gut” 2019, 68, 62–69.
Suzuki T.A. et al., Host genetic determinants of the gut microbiota of wild mice, „Molecular Ecology” 2019, 28, 3197–3207.
Tilg H. et al., The intestinal microbiota fuelling metabolic inflammation, „Nature Reviews Immunology” 2020, 20, 40–54.
Tun H.M. et al., Roles of birth mode and infant gut microbiota in intergenerational transmission of overweight and obesity from mother to offspring, „JAMA Pediatrics” 2018, 172, 368–377.
Wu T. et al., Characteristics of gut microbiota of obese people and machine learning model, „Microbiology China” 2020, 47, 4328–4337.
