Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe — wskaźnik realnego stanu mikrobioty

Przez wiele lat badania mikrobioty jelitowej koncentrowały się głównie na jednym pytaniu: jakie bakterie żyją w naszych jelitach? Rozwój metod genetycznych pozwolił stworzyć imponujące katalogi mikroorganizmów zasiedlających przewód pokarmowy człowieka, okazuje się jednak, że sama obecność określonych bakterii nie mówi jeszcze wszystkiego o ich wpływie na zdrowie.

Układ pokarmowy nie jest sterylnym laboratorium, więc zamieszkująca go mikrobiota nie stanowi grupy niezależnych od siebie mikroorganizmów. To aktywny ekosystem, w którym nieustannie zachodzą interakcje zarówno pomiędzy samymi budującymi go bakteriami, jak i organizmem gospodarza. Komunikacja ta zachodzi za pomocą przemian metabolicznych i wydzielanych w ich trakcie związków chemicznych, a jedną z najważniejszych grup takich metabolitów są krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, określane skrótem SCFA (z ang. short-chain fatty acids).

W ostatnich latach to właśnie SCFA znajdują się w centrum zainteresowania naukowców, pozwalając im poznać realne warunki panujące w układzie pokarmowym i interakcje między mikrobiotą a ludzkim organizmem.

Czym są krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA)?

Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe to niewielkie cząsteczki powstające w jelicie grubym podczas fermentacji niestrawionych resztek pokarmowych, głównie błonnika, przez bakterie jelitowe. Najważniejsze z nich to:

• kwas octowy,
• kwas propionowy,
• kwas masłowy.

Przez długi czas SCFA były traktowane przede wszystkim jako produkty uboczne bakteryjnego metabolizmu, dziś wiadomo jednak, że pełnią one cały szereg istotnych funkcji biologicznych - działają jak cząsteczki sygnałowe wpływające na ludzki metabolizm, układ odpornościowy, funkcjonowanie bariery jelitowej, a nawet układ nerwowy poprzez oś jelita-mózg.

Profil i stężenie SCFA oraz ich znaczenie biologiczne różnią się w zależności od rodzaju kwasu tłuszczowego

Kwas octowy jest dominującym SCFA i stanowi około 60% wszystkich krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych i może być wykorzystywany przez różne tkanki organizmu jako źródło energii. Kwas propionowy bierze udział w regulacji metabolizmu glukozy i procesów zachodzących w wątrobie, a kwas masłowy przede wszystkim stanowi podstawowe źródło energii dla komórek nabłonka jelita grubego.

Błonnik jako paliwo dla mikrobioty

Mikroorganizmy zasiedlające układ pokarmowy do wytworzenia SCFA wymagają odpowiedniego „paliwa”, którym są przede wszystkim różne frakcje błonnika pokarmowego oraz skrobia oporna, naturalnie nietrawione przez człowieka. W praktyce oznacza to, że nasza dieta bezpośrednio wpływa na aktywność metaboliczną mikrobioty i odpowiednie jej zbalansowanie jest kluczowe dla prawidłowego funkcjonowania układu pokarmowego, a dalej całego organizmu.

Produkty bogate w błonnik, takie jak warzywa, owoce, pełnoziarniste pieczywo czy rośliny strączkowe, dostarczają bakteriom substratów do fermentacji i zwiększają produkcję korzystnych metabolitów. Z kolei dieta obfitująca w wysoko przetworzoną żywność i uboga w błonnik może ograniczać syntezę kwasów tłuszczowych lub zaburzyć ich prawidłowe proporcje.

Sama suplementacja SCFA nie jest wystarczająca do przywrócenia równowagi mikrobiocie jelitowej. Konieczne jest dostarczenie bakteriom odpowiednich źródeł błonnika, które odżywią je i pozwolą samodzielnie uwolnić SCFA w jelicie grubym.

Dlaczego SCFA są tak ważne?

Strażnicy bariery jelitowej

Jedną z głównych ról, które SCFA pełnią w ludzkim organizmie, jest wspieranie szczelności bariery jelitowej. Nabłonek jelita stanowi granicę oddzielającą wnętrze organizmu od ogromnej liczby drobnoustrojów i potencjalnie szkodliwych substancji obecnych w świetle przewodu pokarmowego.

Kwas masłowy, będący głównym źródłem energii dla kolonocytów, wspiera ich regenerację oraz wzmacnia połączenia między nimi. Dzięki temu pomaga utrzymać szczelność bariery jelitowej i ogranicza przenikanie substancji prozapalnych do krwiobiegu.

Zaburzenia SCFA w jelitach, zarówno pod względem ogólnej zawartości jak i proporcji pomiędzy poszczególnymi związkami, wiążą się z tzw. przeciekającym jelitem i występowaniem takich schorzeń jak choroba Leśniowskiego-Crohna i zespół jelita drażliwego.

Regulacja odporności

SCFA, przenikając przez ściany jelita, trafiają do krwioobiegu i wpływają na prawidłowe funkcjonowanie układu odpornościowego. Wykazują działanie przeciwzapalne i uczestniczą w regulacji aktywności komórek odpornościowych. Nie tylko hamują wydzielanie prozapalnych cytokin, ale także stymulują powstawanie limfocytów T regulatorowych, których rolą jest utrzymywanie równowagi immunologicznej w organizmie i tłumienie nadmiernych reakcji zapalnych.

Badania sugerują, że stymulacja układu odpornościowego poprzez suplementację błonnika przetwarzanego przez bakterię na SCFA, może mieć korzystny wpływ na leczenie przewlekłego stanu zapalnego organizmu o niskim nasileniu. Jednocześnie zachwianie profilu oraz niskie stężenia SCFA są obserwowane w przypadku wielu chorób autoimmunologicznych, takich jak np. reumatoidalne zapalenie stawów czy stwardnienie rozsiane.

Wpływ na metabolizm

Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe oddziałują także na gospodarkę energetyczną organizmu. Mogą wpływać na regulację apetytu, wrażliwość insulinową oraz samo wydzielanie insuliny, a także na metabolizm glukozy i lipidów. Odgrywają także kluczową rolę w regulacji komórek tłuszczowych, wpływając na proces ich różnicowania oraz gromadzenia przez nie lipidów.

W związku z tym nie budzi zdziwienia fakt, że zaburzenia poziomu SCFA są obserwowane w przypadku otyłości oraz cukrzycy typu 2, a przywrócenie równowagi wpływa korzystnie na oba schorzenia.

Układ krążenia pod kontrolą

Także w przypadku układu krążenia, SCFA przejawiają pozytywne działania - wspierają obniżenie ciśnienia krwi, mogą zmniejszać ryzyko wystąpienia choroby wieńcowej i miażdżycy, a także łagodzić uszkodzenia wynikające z niedokrwienia. Mają także ochronny wpływ na stan serca, wspierając regenerację po zawale i ograniczając zwapnianie mięśnia sercowego.

Oś jelito–mózg

W ostatnich latach dużo uwagi poświęca się również osi jelito–mózg, czyli dwukierunkowej komunikacji między przewodem pokarmowym, a układem nerwowym. SCFA mogą modulować tę komunikację pośrednio, poprzez regulację stanu zapalnego, aktywności układu odpornościowego, czy oddziaływanie na produkcję cząsteczek sygnałowych i neuroprzekaźników.

Choć w tym przypadku trudno jest wskazać, co jest przyczyną, a co skutkiem, to zaburzenie równowagi SCFA i mikrobioty jelitowej obserwuje się w przypadku takich chorób jak depresja, choroba Alzheimera czy choroba Parkinsona.

Nie tylko „kto?”, ale „co robi?”

Świadomość wpływu mikroorganizmów zasiedlających układ pokarmowy na funkcjonowanie całego organizmu rośnie, zarówno wśród naukowców, jak i ogółu społeczeństwa. Bezpośrednio wiążą się z tym coraz popularniejsze i coraz szerzej dostępne badania mikrobioty.

Niestety, obecne na rynku analizy skupiają się na podejściu genetycznym, takim jak sekwencjonowanie 16S rRNA czy metagenomika albo klasycznych metodach mikrobiologicznych. W rezultacie pacjent otrzymuje jedynie informacje dotyczące składu mikrobioty – jakie mikroorganizmy ją stanowią, czasem także poznaje panujące między nimi stosunki liczbowe. Takie wyniki, chociaż cenne, nie oddają jednak prawdziwego obrazu warunków panujących w układzie pokarmowym. Zdolność bakterii do produkcji kwasu masłowego nie musi od razu oznaczać, że zawsze produkują one ten związek. Te same bakterie, w zależności od czynników takich jak dieta, stres, styl życia czy przyjmowane leki, mogą produkować różne metabolity.

Dlatego dla poznania realnej kondycji układu pokarmowego kluczowe nie jest poznanie odpowiedzi na pytanie „kto mieszka w naszych jelitach?”, lecz „co tam robi?”.  A do tego nie wystarczy nam badanie samego składu mikrobioty, ale jej metabolizmu, w tym produkcji krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych.

S’Wipe™ - nowoczesny test zdrowia jelit

Odpowiedzią na te potrzeby jest S’Wipe – nowoczesny test umożliwiający kompleksową analizę metabolizmu mikrobioty jelitowej. Prosta i przyjazna procedura minimalizuje wiele niedogodności. Próbki są pobierane samodzielnie w domu i wysyłane pocztą kurierską do laboratorium, a już po kilku dniach osoba zainteresowana otrzymuje spersonalizowany raport o stanie swojej mikrobioty jelitowej.

Co znajduje się w takim raporcie? Znacznie więcej niż jedynie wynik analizy stężenia SCFA w jelitach. Pierwszą część raportu stanowi wynik szczegółowej analizy głównych krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, zawierający informacje o ich poziomie w odniesieniu do ogółu społeczeństwa, stosunkach pomiędzy rodzajami SCFA oraz ogólnym poziomie wszystkich kwasów razem. Dzięki temu człowiek otrzymuje konkretne informacje, z którym z SCFA ma problem.

To jednak nie wszystko! Jak wspomniano, SCFA powstają z błonnika pokarmowego. Błonnik pokarmowy stanowi złożoną grupę związków o różnej podatności na fermentację, co przekłada się na zróżnicowany profil produkowanych SCFA. Raport zawiera również informacje dotyczące potencjalnych strategii suplementacji błonnika, uwzględniające rodzaje włókna pokarmowego mogące wspierać utrzymanie równowagi mikrobioty jelitowej. Dodatkowo wskazane są naturalne źródła poszczególnych frakcji błonnika

Rozszerzony test S’Wipe dostarcza informacji nie tylko o profilu SCFA, ale również o innych metabolitach mikrobioty jelitowej, w tym produktach przemian białek oraz związkach potencjalnie związanych z niekorzystnym wpływem na organizm.

Podsumowanie

Coraz więcej danych wskazuje, że zdrowie mikrobioty jelitowej nie zależy wyłącznie od obecności określonych bakterii, ale przede wszystkim od ich aktywności metabolicznej. Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe stanowią jeden z najważniejszych elementów tej komunikacji — odzwierciedlają sposób funkcjonowania mikrobioty i jej wpływ na organizm człowieka.

Profil SCFA może dostarczać cennych informacji dotyczących stanu bariery jelitowej, równowagi immunologicznej, procesów metabolicznych czy jakości diety. Jednocześnie ich produkcja pozostaje silnie związana ze stylem życia, szczególnie z podażą odpowiednich frakcji błonnika pokarmowego.

Ocena metabolitów mikrobioty, w tym SCFA, pozwala więc spojrzeć na jelita nie tylko przez pryzmat obecnych w nich mikroorganizmów, ale przede wszystkim ich rzeczywistej aktywności biologicznej. Takie podejście może stanowić istotne uzupełnienie klasycznych badań mikrobioty i dostarczać bardziej funkcjonalnych informacji o stanie ekosystemu jelitowego.