Obezita a mikrobiota
Črevná mikrobiota môže prispievať k rozvoju obezity predovšetkým ovplyvňovaním príjmu energie z potravy a vstrebávaním živín a môže mať vplyv aj na redukciu chronického zápalu spojeného s obezitou a metabolickým syndrómom.
Mikroorganizmy majú nezastupiteľnú úlohu pri udržiavaní zdravia a ich počet dokonca o niečo prevyšuje počet telu vlastných buniek. Predstavujú rozmanitý a komplexný mikrobiálny ekosystém, ktorý súhrnne označujeme pojmom mikrobiota. Tá v sebe zahŕňa najmä baktérie a vírusy, ale svoje zastúpenie v nej majú aj kvasinky, mikroskopické vláknité huby, prvoky a pôvodom veľmi staré mikroorganizmy. Podľa špecifickej lokalizácie následne rozlišujeme kožnú, ústnu, črevnú mikrobiotu atď. Drvivá väčšina baktérií (viac ako 95 %) nás chráni. Mikróby stimulujú náš imunitný systém, čo má obrovský význam nielen počas detstva, ale aj v dospelosti. Baktérie v čreve štiepia rozpustnú vlákninu, čím produkujú energiu, ktorá je pre nás inak nedostupná. Významným spôsobom sa podieľajú sa na produkcii vitamínov, dokážu spracovávať cudzorodé látky, tzv. xenobiotiká, inaktivujú heterocyklické amíny vytvorené v mäse počas varenia, produkujú zdraviu prospešné mastné kyseliny s krátkym reťazcom, ktoré ošetrujú črevné klky atď. Okrem baktérií žijú v našich črevách aj tisíce druhov vírusov a hubová komunita. Aj napriek značným rozdielom v ich diverzite a zastúpení sa uvádza, že približne 90 % všetkých bakteriálnych druhov v čreve dospelého človeka spadá do dvoch kmeňov: Firmicutes a Bacteroidetes.
Z nich najmä niektoré, napríklad Akkermansia muciniphila, hrá kľúčovú rolu vo vzájomnom pôsobení medzi črevnou mikrobiotou a hostiteľom. Riadi fungovanie črevnej bariéry a ďalšie fyziologické a homeostatické funkcie nielen pri obezite, ale aj pri cukrovke druhého typu, pričom jej početnosť nepriamo koreluje s telesnou hmotnosťou. Jednoduchá zásada "jesť menej a cvičiť viac" nestačí vždy na dosiahnutie želaného úbytku hmotnosti. Takisto bezpečnosť a účinnosť liekov proti obezite môže byť problémom, keďže niekoľko liekov proti obezite bolo stiahnutých z trhu kvôli vedľajším účinkom vrátane depresie, úzkosti, kardiovaskulárnych ochorení ako infarkt myokardu či cievna mozgová príhoda. Preto sa uvažuje nad reguláciou telesnej hmotnosti aj úpravou črevnej mikrobioty. Napríklad kmeň Firmicutes obsahuje veľa druhov baktérii produkujúcich butyrát. Práve zvýšenie syntézy butyrátu a acetátu môže prispievať k energetickému úbytku u obéznych ľudí. Naopak, ukázalo sa, že rody Staphylococcus a Clostridium sú pozitívne spojené s obezitou. Prítomnosť mikroskopických húb v čreve je relatívne zanedbateľná v porovnaní s bakteriálnymi spoločenstvami (huby v ňom predstavujú asi 0,1 % z celkového počtu mikróbov). V črevnom mykobióme dominujú hlavne rody Candida, Saccharomyces, Malassezia a Cladosporium. Predpokladá sa, že huby a baktérie v črevnom biotope vzájomne interagujú, čo poukazuje na úlohu fungálnych spoločenstiev pri riadení patogenézy rôznych črevných a metabolických chorôb. Zaujímavosťou je, že metabolity pochádzajúce z črevnej mikrobioty dokážu regulovať chuť do jedla. Črevná mikrobiota ovplyvňuje systém látkovej premeny prostredníctvom metabolitov produkovaných počas fermentácie nestráviteľných potravinových látok (napr. vlákniny). Jedným z takýchto metabolitov sú mastné kyseliny s krátkym reťazcom (SCFA - z ang. Short Chain Fatty Acids), kam patrí butyrát, acetát a propionát. Tieto kyseliny podporujú štíhlosť tým, že bránia hromadeniu tuku v tukovom tkanive, zvyšujú výdaj energie, ako aj produkciu hormónov sýtosti, ktoré pomáhajú pri znižovaní telesnej hmotnosti a zlepšovaní metabolických parametrov. Naopak, metabolity niektorých baktérií môžu uľahčiť extrakciu kalórií z potravy, zvýšiť ukladanie tukov v organizme, zhoršovať zápalové procesy v tele a poskytovať energiu a živiny pre ich ďalší rast a množenie. Dôležitý je aj tzv. syndróm presakujúceho čreva, ang. leaky gut čo je vlastne zvýšená priepustnosť čriev. To vedie k tomu, že do krvi prenikajú aj také látky, ktoré sa tam za normálnych okolností nedostanú, čo opäť len podporuje chronickú metabolickú poruchu. Endotoxín lipopolysacharid (LPS), ktorý sa nachádza v bunkových stenách gram negatívnych baktérií, napr. kmeňa Bacteroidetes, stimuluje ukladanie tuku v tukovom tkanive, zvyšuje inzulínovú rezistenciu, ako aj stupeň metabolického zápalu. Črevný mikrobióm je ovplyvnený genetikou a faktormi prostredia vrátane spôsobu pôrodu, stravy, návykov životného štýlu a užívania antibiotík. Veda zatiaľ nedokáže definovať, ako by mal vyzerať zdravý mikrobióm, ale strava a napríklad užívanie antibiotík ovplyvňujú náš mikrobióm viac ako naše gény.
Udáva sa, že črevná mikrobiota obsahuje viac ako 5 miliónov génov. Prostredníctvom svojej genetickej výbavy udržiava mikrobiota symbiotický vzťah s bunkami črevnej sliznice a podieľa sa na dôležitých metabolických a imunologických procesoch. Zloženie intestinálnej mikrobioty je u každého človeka jedinečné a je ovplyvnené celou radou faktorov. Nielenže sa mení v priebehu života s vekom či vznikom ochorení, ale zloženie závisí aj na charaktere životného štýlu a stravovacích zvyklostiach. Za nárastom výskytu obezity sú pravdepodobne komplexné interakcie, hoci pozornosť sa v súčasnosti upriamuje skôr na faktory vonkajšieho prostredia a na expresiu génov. Presný molekulárny mechanizmus, akým črevné mikroorganizmy zasahujú do metabolizmu obézneho jedinca, nie je zatiaľ úplne objasnený. Mikrobiota novorodencov vykazuje nízku diverzitu s prevahou bifidobaktérií a neskôr dominujúcich Bacteroidetes, dospelá mikrobiota je viac rozmanitá a dá sa povedať, že aj viac stabilná, pričom dominujú zástupcovia Firmicutes. Najvýraznejším znakom mikrobioty starších ľudí (nad 65 rokov) je zmena relatívnych pomerov medzi Bacteroidetes a Firmicutes v prospech Bacteroidetes, zatiaľ čo u mladých dospelých prevažujú Firmicutes. Je preto možné, že matka prenáša na svoje deti okrem mitochondriálnej DNA a polovice jadrovej DNA taktiež svoju mikrobiotu. Zloženie novorodeneckej mikrobioty je asociované so stravou matky počas posledného trimestra gravidity. Vystavenie nikotínu v cigaretovom dyme môže zmeniť reguláciu mozgu prostredníctvom energetickej homeostázy a odmeňovacích mechanizmov, čo vedie v konečnom dôsledku k negatívnej energetickej bilancii, ktorá sa vyznačuje zníženým príjmom a zvýšeným výdajom energie a to je spojené s nižšou telesnou hmotnosťou. Navyše platí, že deti, ktoré vyrastali v domácnosti s domácimi miláčikmi, majú nižšie riziko vzniku alergií, autoimunitných ochorení, ale tiež nadváhy a obezity. Deje sa tak pravdepodobne ovplyvnením mikrobioty, pretože jedinci, ktorí chovajú domáce zviera, majú väčšiu diverzitu mikroorganizmov. Črevná mikrobiota sa považuje za "mikrobiálny orgán", ktorý prispieva k rôznym metabolickým procesom od trávenia až po moduláciu génovej expresie. Napríklad sa preukázalo, že vysokotuková strava znižuje bifidobaktérie a baceroides, ktoré majú najväčší vplyv na znižovanie hladiny LPS v čreve. Pri narušení črevnej priepustnosti už črevný epitel neplní funkciu dokonalej bariéry, a tak sa LPS dostávajú z čreva do krvi, kde prispievajú k systémovému zápalu, inzulínovej rezistencii a hyperplázii adipocytov s možným vyústením do metabolického syndrómu. Viaceré štúdie pritom naznačili blízky vzťah medzi LPS a aktivovaným endokanabinoidným systémom, pričom sa predpokladá, že endokanabinoidný systém môže regulovať črevnú permeabilitu a hladinu plazmatických LPS. Súčasne však LPS môžu kontrolovať metabolizmus tukového tkaniva prostredníctvom blokovania adipogenézy riadeného endokanabinoidmi. Zdá sa tak, že LPS majú v skutočnosti niekoľko fukcií v regulácii prostredia obezity.
Pre kontrolu obezity pozri aj