ΔΙΑΤΡΟΦΗ

Ο ρόλος της εντερικής μικροχλωρίδας στην ανάπτυξη διαβήτη τύπου 2

Ο εντερικός μικροβιόκοσμος (ή εντερική μικροχλωρίδα ή εντερικό μικροβίωμα) καλείται το σύνολο των μικροοργανισμών (βακτήρια, μύκητες, αρχαία, ιοί, πρωτόζωα) που αποικίζουν τον εντερικό μας αυλό. Αριθμητικά υπερβαίνουν τα ανθρώπινα κύτταρά μας, πλησιάζοντας τα 100 τρισεκατομμύρια, και απαρτίζονται από >1000 διαφορετικά είδη (Hooper and Macpherson 2010), με τα βακτηριακά φύλα Firmicutesκαι Bacteroidetes να είναι τα κυρίαρχα.

Τα βακτήρια φαίνεται να αλληλεπιδρούν τόσο με τα γειτονικά τους βακτήρια συνεργιστικά, όσο και με τα κύτταρα του οργανισμού που τα φιλοξενεί (ξενιστής). Από τη μία πλευρά ο ανθρώπινος οργανισμός (ξενιστής) παρέχει τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά, ώστε τα βακτήρια να τραφούν και να επιβιώσουν, κι από την άλλη τα βακτήρια υποστηρίζουν τη διαδικασία της πέψης υποβοηθώντας το μεταβολισμό διαιτητικών ινών και άλλων πολυσακχαριτών, παρέχοντας τα απαραίτητα ένζυμα για την υδρόλυση και απορρόφησή τους.

Τα τελευταία χρόνια η επιστημονική κοινότητα έχει αναθεωρήσει το ρόλο του εντερικού μικροβιώματος στην ανθρώπινη υγεία, καταλήγοντας στο ότι τα βακτήρια που ζουν στο έντερό μας όχι μόνο δεν είναι απλοί επισκέπτες μας αλλά μάλλον παίζουν καθοριστικό ρόλο σε μια πληθώρα καρδιομεταβολικών νοσημάτων, όπως η παχυσαρκία και ο σακχαρώδης διαβήτης. Μάλιστα, σύμφωνα με τους Tang και Hazen, το εντερικό μικροβίωμα ως οικοσύστημα αποτελεί αναντίρρητα το μεγαλύτερο ενδοκρινικό όργανο του ανθρώπινου οργανισμού με την ικανότητα να παράγει και να εκκρίνει ουσίες-ορμόνες, οι οποίες περνούν στην κυκλοφορία του αίματος και μπορούν να φτάσουν σε όλα τα όργανα (Tang and Hazen 2014).

Εντερικό μικροβίωμα και διαβήτης τύπου 2

Ενήλικες με διαβήτη τύπου 2 έχουν διαφορές στο εντερικό μικροβίωμα από ενήλικες χωρίς διαβήτη, κυρίως σε επίπεδο φύλου και τάξης μικροβίων, ενώ ο λόγος 2 συγκεκριμένων οργανισμών σχετίζεται θετικά με τη συγκέντρωση της γλυκόζης πλάσματος, αλλά όχι με το δείκτη μάζας σώματος (Larsenetal. 2010, Karlssonetal. 2013).

Πώς επηρεάζει το εντερικό μικροβίωμα την ανάπτυξη διαβήτη;

Τρεις είναι οι επικρατέστεροι μηχανισμοί πίσω από την επίδραση του εντερικού μικροβιώματος στην αντίσταση στην ινσουλίνη και το σακχαρώδη διαβήτη τύπου 2:

·  Προαγωγή της μεταβολικής φλεγμονής: τα Gram αρνητικά βακτήρια έχουν στο κυτταρικό τους τοίχωμα λιποπολυσακχαρίτες, δηλαδή ενδοτοξίνες που έχουν συνδεθεί σε πειραματόζωα με αντίσταση στην ινσουλίνη στο ήπαρ, δυσανοχή στη γλυκόζη και αύξηση του λιπώδους ιστού. Αντίστροφα, η χορήγηση προβιοτικών σε παχύσαρκα ποντίκια λειτουργεί ευνοϊκά στον εντερικό φραγμό, μειώνοντας την επαγόμενη από τους λιποπολυσακχαρίτες μεταβολική φλεγμονή (Canietal. 2007).

·  Τροποποίηση της έκκρισης των ινκρετινών: πάλι σε πειραματόζωα η αύξηση των συγκεντρώσεων του Bifidobacterium μέσω προβιοτικών τροποποιεί τη φλεγμονώδη αντίδραση, μέσω αύξησης των προσομοιαζόντων με τη γλυκαγόνη πεπτιδίων (Glucagon Like Peptides, GLPs) (συγκεκριμένα GLP-1, GLP-2 και ΥΥ). Έτσι μειώνεται η αντίσταση στην ινσουλίνη, βελτιώνεται η λειτουργία των β-κυττάρων ενώ μειώνεται παράλληλα η εντερική διαπερατότητα και τα επίπεδα λιποπολυσακχαριτων στο πλασμα (Canietal. 2009).

·  Tροποποίηση παραγωγής του υδροξυβουτυρικού οξέος: σε άτομα με διαβήτη παρατηρείται μείωση των συγκεντρώσεων των βακτηρίων που παράγουν υδροξυβουτυρικό οξύ, που αποτελεί την κύρια πηγή ενέργειας για τη διατήρηση της λειτουργίας των κυττάρων του πεπτικού συστήματος (Qinetal. 2012).

 Ας κρατήσουμε λοιπόν στο μυαλό μας ότι οποιαδήποτε τροποποίηση του εντερικού μικροβιόκοσμου επηρεάζει άμεσα τον οργανισμό που τον φιλοξενεί, συνεπώς και στη σωματική κατάσταση και υγεία αυτού!

Μπορεί η διατροφή να αλλάξει τον εντερικό μικροβιόκοσμο;

ΝΑΙ…! Διάφορα διατροφικά συστατικά έχει βρεθεί ότι επιδρούν στην εντερική μικροχλωρίδα μας.

Þ    Άξιο αναφοράς είναι το ανθεκτικό άμυλο, που το βρίσκουμε σε άγουρες μπανάνες καθώς και πατάτες που έχουν βράσει, παγώσει και τις ζεσταίνουμε ξανά. Το είδος Ruminococcus bromii ανήκει στα αμυλολυτικά βακτήρια, δηλαδή βακτήρια τα  οποία συνεισφέρουν στην υδρόλυση και απορρόφηση του αμύλου, κάτι που δε θα συνέβαινε απουσία αυτών. Συνεπώς μια διατροφή πλούσια σε πηγές ανθεκτικού αμύλου ενισχύει το είδος Ruminococcus bromii, ως μηχανισμό προσαρμογής με στόχο την πέψη και απορρόφηση του αυτού. Το ανθεκτικό άμυλο βελτιώνει την ινσουλινοευαισθησία (Walker, Ince et al. 2011), μειώνοντας έτσι την πιθανότητα εμφάνισης σακχαρώδη διαβήτη ή βοηθά στην καλύτερη ρύθμιση αυτού.

Þ    Η ινουλίνη αποτελεί ένα πρεβιοτικό με αντιαθηρωματική δράση. Πρόκειται για ένα φυσικό πολυσακχαρίτη που παράγεται από ποικίλα φυτά, κυρίως ρίζες και ριζώματα, με χαρακτηριστικά παραδείγματα τα ραδίκια, τα κρεμμύδια, τα σπαράγγια, η μπανάνα, η αγκινάρα, το σκόρδο και το πράσο. Οι μικροοργανισμοί που ενισχύονται από την ινουλίνη είναι οι Bifidobacterium sp. και Fermicutes prausnitzii. Τα Bifidobacterium sp. είναι αυτά που από τη μία μειώνουν την πιθανότητα εναπόθεσης λίπους στον αυλό των αρτηριών της κυκλοφορίας του αίματος

Þ    Το λίπος της δίαιτας είναι ένα ακόμα συστατικό που παρουσιάζει ενδιαφέρον. Σε πειραματόζωα, διατροφή πλούσια σε λίπος μειώνει σε 24 ώρες το είδοςBacteroidetes και αυξάνει τα είδη Firmicutes όσο και Proteobacteria (Turnbaugh, Ridaura et al. 2009), γεγονός που κάνει τον εντερικό αυλό να είναι πλέον περισσότερο διαπερατός στους λιποπολυσακχαρίτες με έμμεσο αποτέλεσμα την αύξηση των επιπέδων αυτών στο αίμα.

Þ    Οι φαινολικές ουσίες, αποτελούν ένα διατροφικό συστατικό με αντιοξειδωτική και αντιφλεγμονώδη δράση, που δύναται να δράσει προστατευτικά για τα ενδοθηλιακά κύτταρα του αυλού επηρεάζοντας τη σύνθεση, έκκριση, απορρόφηση και απέκκριση των λιπαρών οξέων βραχείας αλύσου (SCFAs). 

 Ποια διατροφικά συστατικά παρέχουν αντιδιαβητική προστασίας (μελέτες σε ανθρώπους);

Το 2014 έγινε η πρώτη (διπλά τυφλή) θεραπευτική προσπάθεια σε ανθρώπους με στόχο την τροποποίηση του εντερικού μικροβιώματος σε 28 άτομα με προδιαβήτη ή διαβήτη, στα οποία χορηγήθηκε ο παράγοντας ΝΜ504, που αποτελεί συνδυασμό 1) ινουλίνης απομονωμένης από Αγαύη, 2) β-γλυκάνης από βρόμη και 2) πολυφαινολών (ανθοκυανίνη και άλλες) από μούρα έναντι εικονικού φαρμάκου για 28 ημέρες. Ο ΝΜ504 μεταβάλλει την εντερική χλωρίδα, ενισχύοντας μικρόβια φρουρούς κατά της ανάπτυξης των μεταβολικών νοσημάτων, εις βάρος άλλης σειράς μικροβίων, τα οποία παρεμβαίνουν παθογενετικά στη δημιουργία αυτών των νοσημάτων. Ύστερα, από έναν μήνα, παρατηρήθηκε βελτίωση του μεταβολισμού της γλυκόζης (μείωση του σακχάρου στα 120 και 180 λεπτά), της γλυκοζυλιωμένης αιμοσφαιρίνης, της C-αντιδρώσας πρωτεΐνης, της ολικής χοληστερόλης και του pH του εντέρου ενώ αυξήθηκε η IgA. Ένα χρόνο αργότερα ο ίδιος παράγοντας μελετήθηκε σε 30 υπέρβαρα ή παχύσαρκα άτομα 18-70 ετών. Τα 15 άτομα που έλαβαν τον παράγοντα για 4 εβδομάδες, παρουσίασαν καλύτερη ανταπόκριση μετά από καμπύλη σακχάρου σε σχέση με την ομάδα ελέγχου [Rebelloetal. 2015].

Ακόμα, λόγω της γαστρεντερικής δυσφορίας που συχνά προκαλεί η μετφορμίνη σε άτομα με διαβήτη, ο παράγοντας NM504 δοκιμάστηκε και σε αυτούς τους ασθενείς (με δυσανοχή στη λήψη >500mg μετφορμίνης). Βρέθηκε ότι η συγχορήγησή του με μετφορμίνη οδήγησε στην καλύτερη ανοχή του φαρμάκου καθώς και σε χαμηλότερες μέσες τιμές σακχάρο [Burtonetal. 2015].

Μια ακόμα μελέτη εξέτασε κατά πόσο η ληψη προβιοτικού σκευάσματος ((Lactobacillus casei Shirota (LcS) αποτρέπει την επαγόμενη από τη διατροφή αντίσταση στην ινσουλίνη σε 17 υγιείς εθελοντές. Η ομάδα των προβιοτικών κατανάλωνε ένα γάλα που είχε υποστεί ζύμωση LcS 2 φορές την ημέρα για 4 εβδομάδες, ενώ η ομάδα ελέγχου δεν έλαβε κάποιο συμπλήρωμα. Για 3 εβδομάδες τα άτομα διατήρησαν τη διατροφή τους ενώ για την τελευταία εβδομάδα της μελέτης έλαβαν διατροφή κατά 50% αυξημένων θερμίδων. Ενώ στην ομάδα ελέγχου παρατηρήθηκε μειωμένη ευαισθησία στην ινσουλίνη και αυξημένες τιμές σακχάρου μετά την διεξαγωγή καμπύλης, τα άτομα που έλαβαν το ζυμωμένο γάλα δεν επηρεάστηκαν [Hulstonetal. 2015].

 

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Hooper, L. V. and A. J. Macpherson (2010). "Immune adaptations that maintain homeostasis with the intestinal microbiota." Nat Rev Immunol 10(3): 159-169.

Soobrattee, M. A., V. S. Neergheen, et al. (2005). "Phenolics as potential antioxidant therapeutic agents: mechanism and actions." Mutat Res579(1-2): 200-213.

Tang, W. H. and S. L. Hazen (2014). "The contributory role of gut microbiota in cardiovascular disease." J Clin Invest 124(10): 4204-4211.

Turnbaugh, P. J., V. K. Ridaura, et al. (2009). "The effect of diet on the human gut microbiome: a metagenomic analysis in humanized gnotobiotic mice." Sci Transl Med 1(6): 6ra14.

Walker, A. W., J. Ince, et al. (2011). "Dominant and diet-responsive groups of bacteria within the human colonic microbiota." ISME J 5(2): 220-230.

Wong, J. M., R. de Souza, et al. (2006). "Colonic health: fermentation and short chain fatty acids." J Clin Gastroenterol 40(3): 235-243.

Larsen, N.; Vogensen, F.K.; van den Berg, F.W.J.; Nielsen, D.S.; Andreasen, A.S.; Pedersen, B.K.; Al-Soud, W.A.; Sørensen, S.J.; Hansen, L.H.; Jakobsen, M. Gut microbiota in human adults with type 2 diabetes differs from non-diabetic adults. PLoS ONE 2010, 5, e9085.

Hulston, C.J.; Churnside, A.A.; Venables, M.C. Probiotic supplementation prevents high-fat,
overfeeding-induced insulin resistance in human subjects. Br. J. Nutr. 2015, 113, 596–602.

Karlsson FH, Tremaroli V, Nookaew I, Bergström G, Behre CJ, Fagerberg B, Nielsen J, Bäckhed F. Gut metagenome in European women with normal, impaired and diabetic glucose control. Nature 2013; 498: 99-103.

Cani PD, Amar J, Iglesias MA, Poggi M, Knauf C, Bastelica D, Neyrinck AM, Fava F, Tuohy KM, Chabo C, Waget A, Delmée E, Cousin B, Sulpice T, Chamontin B, Ferrières J, Tanti JF, Gibson GR, Casteilla L, Delzenne NM, Alessi MC, Burcelin R. Metabolic endotoxemia initiates obesity and insulin resistance. Diabetes 2007; 56: 1761-72

Cani PD, Lecourt E, Dewulf EM, Sohet FM, Pachikian BD, Naslain D, De Backer F, Neyrinck AM, Delzenne NM. Gut microbiota fermentation of prebiotics increases satietogenic and incretin gut peptide production with consequences for appetite sensation and glucose response after a meal. Am J Clin Nutr 2009; 90: 1236-43

Qin J, Li Y, Cai Z, Li S, Zhu J, Zhang F, et al. A metagenome-wide association study of gut microbiota in type 2 diabetes. Nature 2012; 490: 55-60

Rebello, C. J., Burton, J., Heiman, M., & Greenway, F. L. (2015). Gastrointestinal microbiome modulator improves glucose tolerance in overweight and obese subjects: A randomized controlled pilot trial. Journal of Diabetes and Its Complications, 29(8), 1272-1276. 

Burton, J. H., Johnson, M., Johnson, J., Hsia, D. S., Greenway, F. L., & Heiman, M. L. (2015). Addition of a Gastrointestinal Microbiome Modulator to Metformin Improves Metformin Tolerance and Fasting Glucose Levels. Journal of Diabetes Science and Technology, 9(4), 808-81

Blood sugar improves with first gastrointestinal microbiome modulator, NM504 (2014, June 23) retrieved 31 October 2014 from http://medicalxpress.com/news/ 2014-06-blood-sugar gastrointestinalmicrobiome-modulator.html