Dobre bakterie chronią przed cukrzycą - miej zdrowy mikrobiom!

Cukrzyca to złożone zaburzenie metaboliczne, które z roku na rok pochłania coraz więcej ofiar. Dość powiedzieć, że z jej powodu co 6 s umiera człowiek. Obecnie cierpi na nią 422 mln ludzi na całym świecie (w tym 9 mln na insulinozależną), a jak prognozuje WHO, do 2030 r. chorować będzie 550 mln, a cukrzyca stanie się 7. najczęstszą przyczyną zgonów na świecie¹!

Zdaniem ekspertów w ciągu ostatnich 35 lat liczba diabetyków zwiększyła się ponad 3,5-krotnie. Co gorsza, badacze z niepokojem obserwują, że w ostatnich latach w krajach wysoko rozwiniętych istotnie zwiększa się częstość zachorowań na cukrzycę typu 1 (insulinozależną)², zwłaszcza u dzieci poniżej 5., a nawet 2. r.ż³.

Ten gwałtowny wzrost trudno wytłumaczyć udziałem czynników genetycznych. Zatem jego przyczyn należy upatrywać w czynnikach zewnętrznych. Wskazują na to badania imigrantów. U dzieci pochodzenia azjatyckiego wskaźnik zachorowalności na cukrzycę typu 1 jest niski i wynosi 3,1/100 tys./rok. Jednak to się zmienia po emigracji do Wielkiej Brytanii.

Już w pierwszym pokoleniu szybuje on do 11,7/100 tys./rok, czyli staje się zbliżony do wskaźnika zachorowań maluchów mieszkających w Anglii⁴.

Badacze przypuszczają, że może to mieć związek z infekcjami wirusem Coxsackie B4, należącym do rodziny enterowirusów⁵. Biorą też pod uwagę wyniki badań eksperymentalnych, które potwierdzają możliwość wpływu nadmiaru higieny na większą częstość zachorowań na cukrzycę typu 1.

W serii eksperymentów dowiedziono, że nieotyłe myszy częściej chorowały, jeśli przyszły na świat przez cięcie cesarskie, a następnie były hodowane w sterylnych izolatorach⁶.

Choroba natomiast rozwijała się rzadziej u gryzoni bytujących w gorszych warunkach higienicznych. Równocześnie wykazano, że u zwierząt można całkowicie zapobiec wystąpieniu cukrzycy, jeśli zarazi się je pewnymi szczepami bakterii, wirusów lub pasożytów jelitowych⁷.

Dobre i złe bakterie w człowieku

To zwróciło uwagę naukowców na rolę mikrobiomu w rozwoju cukrzycy typu 1.

Drobnoustroje zasiedlające nasze trzewia w większości nie czynią nam krzywdy. Za dach nad głową odpłacają pomocą w trawieniu, wytwarzaniem witamin oraz ochroną przed szkodliwymi mikrobami. Jednak wciąż jeszcze nie wiemy, jak wielki wpływ ma flora bakteryjna na nasz organizm. Kolejne badania odsłaniają coraz to nowe współzależności.

W cukrzycy typu 1 w wyniku ataku własnego układu odpornościowego dochodzi do uszkodzenia komórek beta trzustki. To zaś skutkuje spadkiem wydzielania insuliny – hormonu, który sprawia, że otrzymana z pożywieniem glukoza dociera do komórek, dając im energię do pracy. Dzięki insulinie nasz organizm utrzymuje prawidłowy poziom cukru we krwi.

Co powoduje uszkodzenie wysepek Langerhansa? Amerykańscy uczeni, obserwowali 33 dzieci (mających genetyczne predyspozycje do rozwoju cukrzycy) od ich narodzin do ukończenia 3. r.ż.

Maluchom regularnie badano kał, zbierając dane dotyczące ich jelitowego mikrobiomu. Gdy u części z nich doszło do rozwoju cukrzycy typu 1, okazało się, że rok przed pojawieniem się jej pierwszych objawów nastąpił u nich 25% spadek różnorodności w składzie gatunkowym bakterii zasiedlających jelita.

Poza tym zmieniła się proporcja między gatunkami drobnoustrojów określanymi jako dobroczynne na rzecz potencjalnie szkodliwych mikrobów, które związane są z powstawaniem stanów zapalnych⁸.

Bakterie jelitowe wytwarzające maślan pomagają w walce z cukrzycą

To jednak nie wszystko. Opublikowane w zeszłym roku badanie dowodzi, że różnice w składzie mikrobiomu jelitowego mogą wpływać na rozwój insulinooporności i znacznie powszechniejszej cukrzycy typu 2. Kilka badań wykazało, że w porównaniu ze zdrowymi osobami, diabetycy mają niższą ogólną różnorodność składu flory jelitowej, a dokładniej mniejszą liczebność niektórych bakterii wytwarzających maślan, takich jak Clostridia i Faecalibacterium⁹.

Dlatego międzynarodowy zespół naukowców dokonał przekrojowego badania z udziałem 2 166 osób, stosując podejście obejmujące cały mikrobiom. Analiza danych trwała 2 lata. Jednak warto było czekać na wyniki. Okazało się, że bogactwo drobnoustrojów komensalnych wiąże się z mniejszą opornością na insulinę, a pacjenci z cukrzycą typu 2 mieli ich znacznie mniej niż pozostali badani.

Ponadto uczeni dowiedli, że aż 12 grup bakterii jest istotnie powiązanych z rozwojem insulinooporności lub cukrzycy typu 2. I tak wyższa liczebność Christensenellaceae, Marvinbryantia, Ruminococcaceae była związana z niższym ryzykiem rozwoju insulinooporności.

Natomiast obfitość Clostridiaceae, Peptostreptococcaceae, Intestinibacter i Romboutsia była skorelowana z mniejszą liczbą zachorowań na cukrzycę typu 2. Co ciekawe, wszystkie te bakterie wytwarzają maślan¹⁰.

Akademicy podkreślają, że wiedza o tym, których gatunków drobnoustrojów brakuje, stwarza możliwość spowolnienia rozwoju choroby poprzez manipulację w składzie mikroflory jelit.

Ile jakich bakterii jest w człowieku i dlaczego?

Około 90% gatunków bakterii obecnych w jelitach osób dorosłych należy do szczepów Bacteroidetes (Gram-ujemne) i Firmicutes (Gram-dodatnie)¹¹. W różnych częściach jelita skład drobnoustrojów może znacznie się różnić. Trzewia zdrowej osoby zamieszkuje jednocześnie 500-1000 gatunków bakterii o masie ok. 1-2 kg¹².

Odgrywają one znaczącą rolę w trawieniu składników pokarmowych i ich wchłanianiu. Dodatkowo regulują również ekspresję niektórych genów. Ponadto wytwarzają pewne metabolity, takie jak SCFA, które chronią gospodarza przed chorobotwórczymi mikrobami i odgrywają inne ważne, korzystne role.

U osób spożywających głównie żywność pochodzenia roślinnego mikrobiota jelitowa wytwarza więcej SCFA, enzymów zaangażowanych w anabolizm i zwiększoną syntezę amylazy, glutaminianu i ryboflawiny¹³.

Jak dowodzą badania, zmiana wzorca żywieniowego może wpłynąć na skład i różnorodność drobnoustrojów jelitowych, powodując zmianę stosunku Firmicutes do Bacteroidetes. Te ostatnie są bardziej rozpowszechnione w jelitach osób spożywających dietę obfitującą w żywność pochodzenia zwierzęcego, podczas gdy Prevotella dominuje u wegetarian.

Wzrost populacji Bacteroidetes prowadzi do zwiększenia wydajności energetycznej. Natomiast spadek ich liczby w jelitach myszy karmionych wysokotłuszczową karmą zwiększa endotoksemię. Da się ją jednak odwrócić, podając prebiotyki, które przywracają poziomy bifidobakterii w jelicie myszy¹⁴.

Stan zapalny i drobnoustroje

Nasza codzienna dieta obfituje w węglowodany – zarówno monosacharydy, disacharydy, jak i złożone polisacharydy. Cukier trzcinowy i cukry owocowe, są łatwo wchłaniane w jelicie, podczas gdy dwucukry, takie jak sacharoza, laktoza i maltoza, oraz złożone polisacharydy, takie jak skrobia, pektyna i hemiceluloza, przed wchłonięciem muszą zostać rozłożone na proste monosacharydy.

Jest to możliwe w jelicie krętym dzięki enzymom bakteryjnym, takim jak glikozydazy¹⁵. Rozpad polisacharydów skutkuje produkcją krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, tj. maślanu, propionianu i octanu wraz z niektórymi gazami, takimi jak wodór, które są dalej zaangażowane w fermentację w okrężnicy.

Przypuszcza się, że maślany mają zdolność zmniejszania spożycia kalorii poprzez wywoływanie uczucia sytości¹⁶, jak również są zaangażowane we wzmacnianie integralności jelit, która ma istotne znaczenia dla naszego zdrowia.

Zmniejszenie różnorodności drobnoustrojów jelitowych prowadzi do wzrostu liczby bakterii chorobotwórczych i zapalenia jelit o niskim stopniu nasilenia, które jest jednym z najważniejszych czynników patofizjologicznych powodujących progresję cukrzycy typu 2 z hiperglikemią i insulinoopornością¹⁷.

Odpowiedzi zapalne jelit obejmują mechanizm wrodzonej odpowiedzi immunologicznej z wytwarzaniem cytokin prozapalnych oraz wzrost endotoksemii (zakażenie organizmu wywołane obecnością drobnoustrojów we krwi). To zaś może przyczyniać się do nieszczelności jelita (a zatem otwierać drogę mikrobom do reszty organizmu) i przez to prowadzić do ogólnoustrojowego stanu zapalnego.

W modelu mysim wykazano, że dieta wysokotłuszczowa wywołuje otyłość, translokację jelitowych bakterii Gram-ujemnych do układu krążenia oraz powoduje sepsę. Co ciekawe, efekty te zostały odwrócone dzięki zastosowaniu określonych prebiotyków i probiotyków¹⁸.

Jakie szczepy bakterii są najlepsze dla człowieka?

Tysiące badań poświęcono preparatom zawierającym szczepy dobroczynnych bakterii. Dzięki nim znamy rolę określonych drobnoustrojów w modulowaniu poziomu glukozy w cukrzycy¹⁹. Jednak nasi mikroskopijni lokatorzy potrafią znacznie więcej.

Niektóre szczepy mogą zapewniać działanie immunomodulujące w celu przeciwdziałania przewlekłym stanom zapalnym powstałym w wyniku zmiany mikrobiomu jelitowego. Inne są w stanie spotęgować produkcję IL-10, która jest bardzo ważną cytokiną przeciwzapalną. Uważa się, że wzrost poziomu IL-10 obniża poziom cytokin prozapalnych, co skutkuje zapobieganiem zapaleniu o niskim stopniu nasilenia i wystąpieniu cukrzycy (przetestowano to na myszach).

W niedawnym badaniu stwierdzono, że podawanie Lactobacillus reuteri GMNL-263 szczurom karmionym dużą ilością fruktozy zmniejsza markery cukrzycy typu 2, takie jak glukoza w surowicy, hemoglobina glikowana i peptyd c.

Dowiedziono też, że niektóre probiotyki są w stanie zmniejszyć stres oksydacyjny w tkance trzustki, minimalizując w ten sposób przewlekłe zapalenie i apoptozę komórek tego organu, mogą też obniżyć poziom cholesterolu LDL i całkowitego w surowicy, co można uznać za czynnik zmniejszający ryzyko rozwoju słodkiej choroby.

U otyłych myszy z cukrzycą doustne podawanie Lactobacillus casei Shirota zwiększyło ekspresję białka wiążącego lipopolisacharydy w osoczu i złagodziło endotoksemię.

Wykazano też, że Bifidobacterium animalis subsp. Lactis 420 były w stanie ograniczyć translokację bakterii z jelita i zmniejszyć bakteriemię (czyli zakażenie krwi, które przebiega bez uogólnionej reakcji organizmu) we wczesnych fazach cukrzycy typu 2.

Z kolei L. casei Zhang u szczurów z hiperinsulinemią indukowaną wysoką fruktozą łagodziło upośledzoną tolerancję glukozy.

Co więcej, randomizowane, kontrolowane badania dowiodły, że kobiety w ciąży powinny regularnie spożywać jogurt probiotyczny, gdyż pomaga on zmniejszyć poziom białka C-reaktywnego o wysokiej wrażliwości, które również ma związek z cukrzycą typu 2²⁰.

Jak uszczelnić jelita i nie tylko

Dieta wysokotłuszczowa może prowadzić do syndromu cieknącego jelita, a tym samym umożliwiać endotoksynom, takim jak lipopolisacharydy (LPS) przedostanie się do układu krążenia przez system wrotny. Z badań na zwierzętach wynika, że wzrost przepuszczalności jelit prowadzi do rozwoju otyłości i insulinooporności.

Jednak przyjmowanie prebiotyków może wzbogacać mikrobiom, uszczelniając trzewia, tłumić stany zapalne poprzez zmniejszenie poziomu endotoksemii, a także poprawiać tolerancję glukozy²¹. Ponadto wpływa na działanie receptorów kannabinoidowych – stwierdzono, że tolerancja glukozy u szczurów uległa poprawie podczas aktywacji receptora kannabinoidowego CB2 i blokowaniu receptora CB1²².

Można to osiągnąć, zwiększając podaż bakterii Lactobacillus w diecie²³.

Stres oksydacyjny

Jedną z charakterystycznych cech w przebiegu cukrzycy jest zwiększony stres oksydacyjny. To skłoniło uczonych do podjęcia badań nad zastosowaniem przeciwutleniaczy jako uzupełniającego podejścia terapeutycznego.

Odkryli oni, że kwas alfa-liponowy, który odgrywa zasadniczą rolę w mitochondrialnych reakcjach bioenergetycznych, wygasza reaktywne formy tlenu, chelatuje jony metali i redukuje utlenione formy innych przeciwutleniaczy, takich jak glutation oraz witaminy C i E.

Z kolei wyniki niektórych badań klinicznych, w których związek ten podawano diabetykom, dowodzą, że najwyraźniejszą korzyść z suplementacji odnoszą pacjenci z neuropatią cukrzycową²⁴.

Kwasy tłuszczowe omega-3

Pomocne mogą też okazać się kwasy tłuszczowe omega-3, które działają przeciwzapalnie i hamują translokację LPS do naczyń włosowatych jelit²⁵ oraz wyizolowana z kłącza ostryżu długiego kurkumina, która nie tylko zwalcza stany zapalne, ale ma również działanie przeciwutleniające i hipoglikemiczne²⁶.

Berberyna

Z kolei berberyna reguluje metabolizm glukozy i lipidów in vitro i in vivo, a jak wykazano w trwającym 3 miesiące pilotażowym badaniu, jej działanie hipoglikemizujące jest podobne do metforminy²⁷. Podobnie rzecz ma się z brodziuszką wiechowatą (Andrographis paniculata).

Jak donoszą naukowcy z Malezji, roślina ta jest nie tylko skuteczna w leczeniu cukrzycy typu 1, ale radzi sobie również z drugim typem choroby. Porównali oni jej działanie z metforminą na modelach zdrowych, choć otyłych szczurów i otyłych gryzoni z cukrzycą. Okazało się, że podawanie ekstraktu wodnego z jej liści jest dość skuteczne w przywracaniu do normy zaburzonego profilu metabolicznego chorych zwierząt²⁸.

Jak więc widać, wprowadzając do diety produkty pro- i prebiotyczne oraz suplementy możemy skutecznie wspierać pożyteczne bakterie, które odwdzięczą nam się ochroną przed jedną z największych plag XXI w. – cukrzycą.