Od vlákniny po tuky – zistite, ako zloženie črevnej mikrobioty formuje metabolity, ovplyvňuje chuť do jedla, zápal a riziko obezity.

Metabolomika odhaľuje cestu k personalizovanej výžive šitej na mieru vášmu mikrobiálnemu profilu.

Črevný mikrobióm je komplexný ekosystém mikroorganizmov, ktorý zohráva zásadnú úlohu v metabolickom zdraví človeka. Vedecký výskum ukazuje, že zloženie mikrobioty nie je náhodné – u väčšiny ľudí možno identifikovať tri hlavné enterotypy, teda typy mikrobiálnych komunít, ktoré sa líšia dominantnými baktériami, preferovanou stravou a metabolickými vlastnosťami.

Čo sú enterotypy?

• P-typ (Prevotella) je typický pre osoby konzumujúce stravu bohatú na vlákninu a komplexné sacharidy. Prevotella efektívne rozkladá rastlinné polysacharidy pomocou enzýmov CAZymes a produkuje SCFA – najmä propionát a butyrát, ktoré majú protizápalové účinky, podporujú črevnú bariéru a regulujú hormóny ovplyvňujúce apetít a metabolizmus.
• B-typ (Bacteroides) sa spája so západnou stravou bohatou na živočíšne tuky a bielkoviny. Tieto baktérie produkujú SCFA (najmä acetát) a lipopolysacharidy (LPS), ktoré môžu prenikať do krvi a vyvolávať zápalové reakcie, metabolickú endotoxémiu a inzulínovú rezistenciu.
• R-typ (Ruminococcus) sa vyskytuje u osôb so zmiešanou stravou. Je menej preskúmaný, ale má potenciál produkovať butyrát a podieľať sa na udržiavaní črevného zdravia.

Enterotypy nie sú nemenné – môžu sa meniť v závislosti od stravy, životného štýlu, užívania liekov, veku či geografického pôvodu. Ich poznanie umožňuje lepšie personalizovať výživové odporúčania a pochopiť, prečo rovnaká strava môže mať u rôznych ľudí odlišné účinky.

Metabolity a ich účinky

Črevné baktérie produkujú metabolity, ktoré ovplyvňujú chuť do jedla, zápal, hormonálnu rovnováhu aj energetický výdaj:

• SCFA (acetát, propionát, butyrát) vznikajú fermentáciou vlákniny. Propionát a butyrát majú antiobezitné účinky, znižujú vnútrobrušný tuk, podporujú leptín a zlepšujú citlivosť na inzulín. Acetát má premenlivé účinky – môže znižovať apetít, ale aj podporovať lipogenézu.
• Tryptofánové metabolity ako indol a IPA ovplyvňujú GLP-1, imunitu, antioxidačnú ochranu a rovnováhu črevnej sliznice.
• BCFA (rozvetvené mastné kyseliny) vznikajú fermentáciou bielkovín, ich úloha v metabolizme je zatiaľ málo preskúmaná.
• Žlčové kyseliny upravené črevnými baktériami ovplyvňujú trávenie tukov, vstrebávanie vitamínov a interakcie s mikrobiomom.

Výživa formuje mikrobiom

Strava je hlavným faktorom, ktorý formuje mikrobiom. Vláknina podporuje enterotyp Prevotella a tvorbu prospešných SCFA. Západná strava s vysokým obsahom tukov a bielkovín podporuje enterotyp Bacteroides, ktorý je spojený s vyššou produkciou LPS a zápalom. Pri nízkom príjme vlákniny sa mikrobiota presúva k fermentácii bielkovín, čo vedie k tvorbe amoniaku, BCFA a zvýšenej hladine BCAA v krvi – faktory spojené s inzulínovou rezistenciou a T2DM.

Vláknina podporuje enterotyp Prevotella a tvorbu SCFA

Strava bohatá na nestráviteľné sacharidy (tzv. MACs – microbiota-accessible carbohydrates), ako rezistentný škrob, inulín, fruktooligosacharidy či pektín, podporuje enterotyp P-typ s dominanciou rodu Prevotella. Tieto baktérie disponujú enzýmami CAZymes, ktoré rozkladajú komplexné polysacharidy na SCFA – najmä acetát, propionát a butyrát【str. 5】.

SCFA majú široké fyziologické účinky:

• Podporujú integritu črevnej bariéry (epitel a hlien).
• Stimulujú hormóny ako GLP-1, PYY, serotonín, ktoré regulujú apetít, inzulín a motilitu čriev【44–47】.
• Znižujú zápal a ovplyvňujú imunitné reakcie.
• Propionát a butyrát majú antiobezitné účinky – znižujú vnútrobrušný tuk, podporujú leptín a zlepšujú citlivosť na inzulín.

Pomery SCFA v čreve sú približne 60:20:20 (acetát:propionát:butyrát), no pri západnej strave s nízkym obsahom vlákniny sa tento pomer mení – hladiny acetátu na periférii klesajú.

Tuky a bielkoviny podporujú enterotyp Bacteroides a zápalové procesy

Západná strava s vysokým obsahom živočíšnych tukov a bielkovín podporuje enterotyp B-typ s dominanciou Bacteroides. Tento typ mikrobioty je spojený s vyššou produkciou lipopolysacharidov (LPS) – zložiek bunkovej steny gramnegatívnych baktérií.

LPS môžu prenikať do krvi a vyvolávať metabolickú endotoxémiu, čo vedie k:

• Aktivácii zápalových dráh cez TLR4 a CD14.
• Priberaniu, zvýšenej adipózite a inzulínovej rezistencii【84–85】.
• Zníženej expresii génov pre tesné spojenia, čo zvyšuje priepustnosť čreva【86–88】.

Tieto účinky sú obzvlášť výrazné pri konzumácii nasýtených tukov, ako bravčová masť【str. 7】.

Nedostatok vlákniny vedie k fermentácii bielkovín

Pri nízkom príjme vlákniny sa mikrobiota adaptuje na menej výhodné substráty – najmä bielkoviny. Približne 5–10 % prijatých bielkovín prechádza do hrubého čreva, kde sa fermentuje【69–70】.

Dôsledky fermentácie bielkovín:

• Vznik amoniaku, ktorý musí byť detoxikovaný v pečeni.
• Nižšia produkcia SCFA oproti fermentácii sacharidov.
• Tvorba rozvetvených mastných kyselín (BCFA) – izobutyrát, izovaleriát – ktorých úloha v metabolizme je zatiaľ nejasná.
• Zvýšené hladiny BCAA (valín, leucín, izoleucín) v krvi sú spojené s inzulínovou rezistenciou a T2DM【75–76】.

Tieto poznatky otvárajú cestu k personalizovanej výžive, ktorá zohľadňuje mikrobiálny profil jednotlivca a jeho metabolickú odpoveď na konkrétne potraviny.

Vplyv fermentácie bielkovín na črevnú bariéru a syndróm priepustného čreva (leaky gut)

Na rozdiel od fermentácie sacharidov, ktorá vedie k produkcii prospešných krátkoreťazcových mastných kyselín (SCFA), fermentácia bielkovín produkuje menej SCFA, najmä butyrátu. Ten je pritom kľúčový pre výživu enterocytov, posilnenie tesných spojení medzi bunkami črevnej výstelky a protizápalovú ochranu. Jeho nedostatok oslabuje črevnú bariéru.

Toxické metabolity vznikajúce pri fermentácii bielkovín môžu poškodzovať enterocyty, znižovať produkciu ochranného hlienu a spôsobovať oxidačný stres. Dochádza k rozpojeniu tesných spojení medzi bunkami črevnej výstelky, čo vedie k zvýšenej priepustnosti čreva. Dôležitú úlohu zohráva aj zonulín – proteín regulujúci tesné spojenia. Jeho zvýšená hladina je spojená s uvoľnením črevnej bariéry.

V dôsledku narušenej bariéry dochádza k prenikaniu patogénov, toxínov a antigénov do krvného obehu, čo aktivuje imunitný systém. Výsledkom môže byť zápalová odpoveď, precitlivenosť na potraviny, či dokonca autoimunitné reakcie. Leaky gut syndróm je teda výsledkom komplexného súboru procesov – dysbiózy, nedostatku vlákniny, toxických metabolitov, zápalu a oslabenia slizničnej obrany. Nie je to „vina“ jedného metabolitu, ale synergický efekt viacerých narušení v črevnom.

📚 Zdroj:
Bartsch, M.; Hahn, A.; Berkemeyer, S. (2023). Prepojenie enterotypov s personalizovanými výživovými odporúčaniami: Metabolomický pohľad na výskum mikrobiomu. Metabolites, 13(12), 1182.
Dostupné online: https://doi.org/10.3390/metabo13121182