Eντερικό μικροβίωμα & διατροφή

Transcript

1 Eντερικό μικροβίωμα & διατροφή Διαιτολογική Ηµερίδα Σακχαρώδης Διαβήτης Ένα σύγχρονο πρόβληµα Υγείας, 2017 Ηρώ Γουνιτσιώτη

2 Ανθρώπινο μικροβίωμα, ένας νέος κόσμος! Tεχνολογική εξέλιξη! εξέταση γονιδίων που σχετίζονται µε παθολογικές καταστάσεις - Human Genome Project (1990) Eπιπλεόν των ανθρώπινων κυττάρων, δισεκατοµµύρια άλλοι µικροργανισµοί συµβιώνουν καθηµερινά µε τον άνθρωπο Η ευρωστία και η υγεία του ανθρώπου αποτελεί συνάρτηση όχι µόνο της έκφρασης των γονιδίων που φέρει αλλά και των γονιδίων που φέρουν οι µικροοργανισµοί που συµβιώνουν µαζί του Ηuman Μicrobiome project (2008): Η πραγµατική σηµασία των µικροοργανισµών στο σώµα µας αποκαλύπτεται όταν µελετούνται όχι µεµονωµένα, αλλά ως µέρη ενός οικοσυστήµατος Δίκτυο εξαιρετικά πολύπλοκων αλληλεπιδράσεων Τα µέλη των οικοσυστηµάτων είναι αλληλοεξαρτώµενα

3 Ο μικρόκοσμος και οι εκπληκτικοί αριθμοί! Περισσότερα από είδη µικροοργανισµών συµβιώνουν µε το ανθρώπινο σώµα Περίπου 91% των κυττάρων στο σώµα µας είναι µη ανθρώπινα (10:1) Μικροβιακό γονιδίωµα ~150 φορές µεγαλύτερο σε σχέση µε το ανθρώπινο Το 99,7% του γενετικού υλικού που κωδικοποιεί πρωτεΐνες στο σώµα µας δεν είναι ανθρώπινο αλλά µικροβιακό ( / γονίδια)

4 Σύνθεση του ανθρώπινου μικροβιόκοσμου Βιοµάζα περίπου 1 Kg Το 1-3% του βάρους του ανθρώπινου σώµατος οφείλεται στο µικροβίωµά του Η µεγαλύτερη και πολυπλοκότερη µικροβιακή κοινότητα στο σώµα, ο εντερικός σωλήνας Η βακτηριακή πυκνότητα αυξάνει προοδευτικά κατά µήκος του εντέρου µε το κόλον να παρουσιαζει τη µεγαλύτερη συγκέντρωση και ταξινόµηση βακτηρίων Neish, Andrew S. Gastroenterology (2009):

5 Γιατί ενδιαφερόμαστε για τους μικροοργανισμούς στο σώμα; Το γονιδίωµα ανθρώπου µε άνθρωπο διαφέρει 0,1% Γονιδίωµα ενός ατόµου µε αυτό των µικροοργανισµών µπορεί να διαφέρει έως και 50% Θα µπορούσαµε λοιπόν µε τον κατάλληλο χειρισµό των µικροβιακών οικοσυστηµάτων να θεραπεύσουµε ή να καθυστερήσουµε την εµφάνιση ασθενειών;

6 Η μικροβιακή μας ταυτότητα 4 φύλα αναερόβιων βακτηρίων: Φύλο Γένος Είδη gram + Firmicutes (64%) gram - Bacteroidetes (23%) Proteobacteria (8%) Actinobacteria (3%) γένη βακτηρίων είδη βακτηρίων Flint, Harry J., et al. Proceedings of the Nutrition Society 74.01

7 Από τι εξαρτάται η συστασή του εντερικού μικροβιώματος; Μέθοδος γέννησης Θηλασµός Αντιβιοτικά φάρµακα Περιβάλλον Εντερικός µικροβιόκοσµο ς Μικροχλωρίδα Ηλικία Γονίδια Διατροφή Αποτελεί ένα δυναµικό οικοσύστηµα που µεταβάλλεται συνεχώς!

8 Πώς διαμορφώνεται η συστασή του στα στάδια της ζωής; Η εγκατάσταση και η διατήρηση του εντερικού µικροβιόκοσµου αποτελεί µία πολύπλοκη διεργασία που ξεκινάει αµέσως µετά τη γέννηση του οργανισµού. Τα είδη των µικροοργανισµών που αποικίζουν τον σχετικά αποστειρωµένο εντερικό σωλήνα του νεογέννητου καθορίζονται από τον τρόπο της γέννας (φυσιολογική / καισαρική). Η εντερική µικροχλωρίδα αναπτύσσεται επίσης µε διαφορετικό τρόπο που καθορίζεται από διαφορές στη διατροφή του βρέφους (θηλασµός έναντι υποκατάστατα µητρικού γάλακτος). Conlon, Michael A., and Anthony R. Bird. Nutrients 7.1 (2014):

9 Πώς διαμορφώνεται η συστασή του στα στάδια της ζωής Οι ολιγοσακχαρίτες που εντοπίζονται στο µητρικό γάλα, προάγουν την ανάπτυξη Lactobacillus και Bifidobacterium ενισχύουν το ανοσοποιητικό σύστηµα προλαµβάνουν καταστάσεις όπως είναι το έκζεµα και το άσθµα Η εισαγωγή στερεάς τροφής οδηγεί σε µιά έκρηξη της ποικιλοµορφίας των βακτηρίων στο έντερο και µείωση του πληθυσµού των Lactobacillus και Bifidobacterium. Conlon, Michael A., and Anthony R. Bird. Nutrients 7.1 (2014):

10 Nicholson, Jeremy K., et al. Science (2012): Στα νεογνά επικρατούν τα βακτήρια του φύλου Bacteroidetes, ενώ σταδιακά και µε το γήρας γίνεται µια µετατόπιση προς τα βακτήρια του φύλου Firmicutes

11 Ο εντερικός μικροβιόκοσμος & ο ρόλος του στη φυσιολογία του ξενιστή Εκτελεί σηµαντικές διεργασίες που δεν έχει εξελίξει αυτόνοµα ο οργανισµός του ανθρώπου Μεταβολικές δράσεις Bik, Elisabeth M. Nutrition reviews 67.suppl 2 (2009): S164-S171. Σύνθεση βιταµινών (βιοτίνη, βιταµίνη Β12, φολικό οξύ, θειαµίνη, βιταµίνη Κ) Μεταβολισµός και επαναρρόφηση χοληστερόλης και χολικών οξέων Προµήθεια αµινοξέων

12 Ρόλος του εντερικού μικροβιόκοσμου στη φυσιολογία του ξενιστή Ενίσχυση ανοσοβιολογικού µηχανισµού, αµέσως µετά την εγκατάσταση και την διαµόρφωση της εντερικής µικροβιακής κοινότητας Ανοσοβιολογικές δράσεις Ανάπτυξη ανοσοβιολογικού συστήµατος Οµοιόσταση ανοσοβιολογικού συστήµατος Bik, Elisabeth M. Nutrition reviews 67.suppl 2 (2009): S164-S171. Αποκλεισµός πιθανών παθογόνων µέσω: - παραγωγής αντιµικροβιακών ουσιών

13 Δράση βακτηρίων Εκκρίνουν ένζυµα (υδρολάσες) για τη διάσπαση των διαλυτών πολυσακχαριτών Gram - Bacteroidetes (23%) Parabacteroide s Gram Bacteroides + Firmicutes (64%) Prevotella Eubacterium hallii Flint, Harry J., et al. Proceedings of the Nutrition Society (2015): Διάσπαση αδιάλυτων πολυσακχαριτών, ανθεκτικό άµυλο Παραγωγή βουτυρικού οξέος/ προπιονικού οξέος Ρύθµιση οξύτητας του εντέρου ( γαλακτικού οξεός)

14 Υδατάνθρακες Παροχή ενέργειας και µόρια άνθρακα στα κύτταρα του εντέρου Ανάµεσά τους και οι φυτικές ίνες : Βελτίωση της κινητικότητας του εντέρου Διάλυση και αποµάκρυνση τοξινών Μείωση της ενδοεντερικής πίεσης Μείωση του χρόνου κένωσης του εντέρου Αύξηση της συχνότητας κενώσεων Aυξάνουν τη ζύµωση του εντερικού περιοχοµένου από τα εντερικά βακτήρια SCFA Ανάπτυξη και αύξηση της βιοµάζας Scott, Karen P., et al. Pharmacological research 69.1 (2013):

15 Μικροβιακοί μεταβολίτες και η επίδρασή τους στην υγεία Bραχείας αλύσου λιπαρά οξέα (SCFAs) Οξικό οξύ (Acetate acid- Bifidobacterium ) Βουτυρικό οξύ (Butyrate acid- Faecalibacterium prausnitii ) Προπιονικό οξύ (Propionate acid) Προϊόντα µεταβολισµού και ζύµωσης των φυτικών ινών και των υδατάνθράκων στο παχύ έντερο Flint, Harry J., et al. Proceedings of the Nutrition Society (2015):

16 Δράσεις SCFA Παροχή ενέργειας στα κύτταρα/ιστούς του παχέως εντέρου και στα βακτήρια Ενεργοποίηση µηχανισµών που προάγουν την ακεραιότητα των ιστών της περιοχής Επηρεάζουν την ανοσοποίηση και εµφάνιση µεταβολικών παθήσεων (οστεοαρθρίτιδα, παχυσαρκία, ΣΔ, KAN) Έχουν αντιφλεγµονώδη δράση Έχουν αντιαποπτωτική δράση Ρυθµίζουν τη λιπογένεση Ρύθµιση ορµονών όρεξης Ρύθµιση ph Απορρόφηση θρεπτικών συστατικών Βακτήρια που παράγουν βουτυρικό οξύ βρέθηκαν να είναι µειωµένα σε δίαιτες υψηλές σε πρωτεΐνες και χαµηλές σε υδατάνθρακες Ríos-Covián, David, et al. Frontiers in microbiology 7

17 Φρουκτόζη Ποντίκια για 8 εβδοµάδες δ/µα υψηλής συγκέντρωσης σε φρουκτόζη έναντι δ/µα νερού 27 φορές αύξηση της ενδοτοξιναιµίας στη αιµατική κυκλοφορία: φλεγµονώδεις κυτοκίνες στεάτωση του ήπατος αντίσταση στην ινσουλίνη Αύξηση της τοξικότητας µε αυξηµένη πρόσληψη φρουκτόζης Musso, Giovanni, Roberto Gambino, and Maurizio Cassader. Diabetes care (2010):

18 Πρωτεΐνες Αποτελούν κύρια πηγή αζώτου Συµβάλουν στην αφοµοίωση των υδατανθράκων Συµβάλλουν στην παραγωγή των SCFAs Αύξηση της πρόσληψη πρωτεϊνών οδηγεί σε µειωµένη πρόσληψη Υδατανθράκων άρα και µειωµένη ζύµωση υποστρώµατος από τα βακτήρια Αύξηση παραγωγής τοξικών µεταβολιτών Conlon, Michael A., and Anthony R. Bird. Nutrients 7.1 (2014):

19 Πρωτεΐνες Ζύμωση πρωτεϊνών οδηγεί στην αύξηση τοξικών μεταβολίτών Κυτταροτοξικές ιδιότητες Γενοτοξικές - καρκινογόνες ιδιότητες Αµµωνία Θειούχες ενώσεις υδρογόνου, Αµίνες, Φαινόλες, Θειόλες, Ινδόλες Ανάπτυξη και εξέλιξη εντερικών παθήσεων κυρίως στο παχύ έντερο: Καρκίνος του παχέως εντέρου (Ca) Σύνδροµο ευερέθιστού εντέρου (IBS) Toden, Shusuke, et al. Nutrition and cancer 51.1 (2005): Hughes, R., E. A. M. Magee, and S. Bingham. Current issues in intestinal microbiology 1.2 (2000):

20 Τοξικοί μεταβολίτες από τη ζύμωση Μικροβιακοί μεταβολίτες και η επίδρασή τους στην υγεία Καρδιαγγειακή νόσος Ανοσοανεπάρκεια Άγχος Λοιµώξεις του αναπνευστικού Φλεγµονή, οξείδωση Παχυσαρκία Διαβήτης Παιδικό άσθµα Φλεγµονώδεις νόσοι του εντέρου Καρκίνος του παχέος εντέρου

21 Πρωτεΐνες Μελέτη σε ποντίκια - Yψηλή πρωτεϊνική πρόσληψη και ιδιαίτερα κόκκινου κρέατος - Μείωση της πρόσληψης ζυµούµενων υδατανθράκων Σχετίστηκε µε µεγαλύτερη καταστροφή του DNA των κυττάρων του βλεννογόνου στο παχύ έντερο Το κόκκινο κρέας αποτελεί πλούσια πηγή L- καρνιτίνης - Μεταβολισµός από τα κύτταρα του εντέρου παράγοντας trimethylamin-n-oxide Αύξηµένος καρδιαγγειακός κίνδυνος Koeth, Robert A., et al. Nature medicine 19.5 (2013): Toden, Shusuke, et al. Nutrition and cancer 51.1

22 Λίπος Διαίτες υψηλές σε λίπος οδηγούν σε αύξηση της παραγωγής λιποπολυσακχαριτών (LPS) από τα βακτήρια του εντέρου (ενδοτοξίνες) Αυξηµένη διαπερατότητα του εντέρου σε παθογόνους µικροοργανισµούς ( leaky gut ) Φλεγµονή Παχυσαρκογόνες δίαιτες Eνέργεια Λίπος SFA Μεταβολικές ασθένειες Αύξηση συγκέντρωσης εντεροπαθογόνων βακτηρίων Staphilococcus, E. Coli, Enterobacteriaceae Moreira, Ana Paula Boroni, et al. British Journal of Nutrition (2012):

23 Παχυσαρκία Αντικρουόμενα δεδομένα όσον αφορά τις αλλαγές στο μικροβίωμα Εντερική δυσβίωση Firmicutes Bacteroidetes Δυνητικά αυξάνεται η ικανότητα να αντλεί και να αποθηκεύει ενέργεια από τις τροφές Ωστόσο, δεδοµένα δείχνουν πως αλλαγές στο µικροβίωµα συµβαίνουν πριν την υιοθέτηση υψηλού λίπους δίαιτας που οδηγεί στην παχυσαρκία! Conlon, Michael A., and Anthony R. Bird. Nutrients 7.1 (2014):

24 Παχυσαρκία Η σύσταση της εντερικής μικροχλωρίδας είναι διαφορετική μεταξύ παχύσαρκων και φυσιολογικού βάρους ποντικών % Sequences Firmicutes Bacteroidetes Turnbaugh, Peter J., et al. Nature (2009):

25 Turnbaugh, Peter J., et al. Nature (2006): Παχυσαρκία Μεταμόσχευση μικροχλωρίδας κοπράνων

26 Διαβήτης τύπου ΙΙ Πρόσφατα δεδοµένα δείχνουν ότι το εντερικό µικροβίωµα, εκτός από την παχυσαρκία, παρουσιάζει συσχέτιση µε το ΣΔ ΤΥΠOΥ 2 Αλλαγή στην ταξινόµηση των βακτηρίων (Bacteroidetes/Firmicutes και των Bacteroides- Prevotella / C.coccoides E.rectale) εµφάνισε θετική συσχέτιση µε τη συγκέντρωση της γλυκόζης πλάσµατος. Τα Bifidobacterium, τα Faecalibacterium prausnitzii είναι λιγότερα σε παχύσαρκα και διαβητικά τύπου ΙΙ άτοµα σε σχέση µε νορµοβαρή, βακτήρια που έχουν σχετιστεί µε αντιφλεγµονώδεις δράσεις Musso, Giovanni, Roberto Gambino, and Maurizio Cassader. Diabetes care (2010):

27 Διαβήτης τύπου ΙΙ Σε γενικές γραµµές, τα βακτήρια που φαίνεται να διαφοροποιούνται: - Εµπλέκονται στη φλεγµονή - Ενεργειακή οµοιόσταση Mείωση των βακτηρίων που παράγουν βουτυρικό οξύ Αύξηση των παθογόνων βακτηρίων

28 στη Σηµαντικέ Διατροφικά διατροφή μοντέλα ς αλλαγές (διατροφι στο κά εντερικό µοντέλα) µικροβίω Βραχυπρ µα: όθεσµες Δοµή αλλαγές Πληθυσµ (π.χ. ό Δίαιτα) (φύλα, Αντιστρέψιµες αλλαγές! Conlon, Michael A., and Anthony R. Bird. Nutrients 7.1 (2014):

29 Διατροφικά μοντέλα Η δίαιτα Δυτικού τύπου χαρακτηρίζεται κυρίως από βακτήρια του φύλου Firmicutes και χαµηλή βακτηριακή ταξινόµηση Φυτικού τύπου δίαιτα σχετίστηκε µε βακτήρια του φύλου Bacteroidetes Παραγωγή SCFAs Conlon, Michael A., and Anthony R. Bird. Nutrients 7.1 (2014):

30 Προβιοτικά Προβιοτικοί µικροοργανισµοί (προ + βίος = προάγω τη ζωή) Ζωντανοί µικροοργανισµοί που ασκούν ευεργετική δράση στον ξενιστή, όταν χορηγηθούν σε κατάλληλες ποσότητες Όφελος από τη λήψη προβιοτικών (διατροφή & συµπληρώµατα) Η λήψη προβιοτικών και πρεβιοτικών συµβάλλει στη αύξηση ορισµένων ειδών και γενών βακτηρίων (Bifidobacterium, Lactobacillus) Συµπληρώµατα διατροφής Oι αλλαγές είναι εµφανείς µετά από µακροχρόνιες παρεµβάσεις

31 Προβιοτικοί μικροοργανισμοί & ευεργετικές επιδράσεις Αντιµετώπιση δυσανεξίας στη λακτόζη Διάρροια (του ταξιδιώτη, µολυσµατική, σχετιζόµενη µε αντιβιοτικά) Μείωση χοληστερόλης Τροποποίηση της εντερικής µικροχλωρίδας ΠΡΟΒΙΟΤΙΚΑ Καταστολή Helicobacter Υπερευαισθησία (αλλεργία, άσθµα) Φλεγµονώδης νόσος του εντέρου (IBD) Οξεία γαστρεντερίτιδα Στοµατική υγεία Αντικαρκινική δράση Υγιή άτοµα (ενίσχυση µηχανισµών έµφυτης ανοσίας) Περιορισµός ουρογεννητικών επιµολύνσεων Khani, Soghra, et al. Inflammation & Allergy-Drug Targets (Formerly Current Drug Targets-Inflammation & Allergy) 11.2

32 Πρεβιοτικά Άπεπτα στοιχεία της διατροφής τα οποία οφελούν τον ξενιστή και πυροδοτούν την ανάπτυξη/πολλαπλασιασµό συµβιωτικών βακτηρίων, προσφέροντας έµµεσα οφέλη στην υγεία του ξενιστή Για να οριστεί µια ουσία ως πρεβιοτικό πρέπει: - Να διαφεύγει πέψης και µεταβολισµού από το λεπτό έντερο - Να τροποποιεί το επίπεδο ταξινόµησης των βακτηρίων στο παχύ έντερο µετά από τη ζύµωσή τους - Να προσφέρει ορατά οφέλη στον καταναλωτή Όλα τα πρεβιοτικά είναι φυτικές ίνες, δεν έχουν ωστόσο όλες οι φυτικές ίνες πρεβιοτική δράση Roberfroid, Marcel, et al. British Journal of Nutrition 104.S2 (2010): S1-S63.

33 Scott, Karen P., et al. Pharmacological research 69.1 (2013): Η ινουλίνη, η ολιγοφρουκτόζη και τα FOS (φρουκτοολιγοσακχαρίτες) βρέθηκε ότι αυξάνουν σηµαντικά τη συγκέντρωση των bifidobacteria στα κόπρανα σε µέτρια ηµερήσια κατανάλωση Συνιστώµενη δόση: 5-10γρ./ day Πρεβιοτική δράση φάνηκε να έχουν επιπλέον το ψύλλιο, το κόµµι ακακίας, οι γαλακτοολιγοσακχαρίτες (GOS), το ανθεκτικό άµυλο και οι φλαβονόλες του κακάο

34 ΦΥΤΙΚΟΥ ΤΥΠΟΥ ΔΙΑΙΤΑ Υδατάνθρακες / Φ.Ι. (φρούτα, λαχανικά, όσπρια) Μειωµένες ζωικές πρωτεΐνες και ζωϊκό λίπος ΔΥΤΙΚΟΥ ΤΥΠΟΥ ΔΙΑΙΤΑ Υψηλό λίπος, Υψηλά απλά σάκχαρα, Υψηλή ζωϊκή πρωτεΐνη, Χαµηλοί υδατάνθρακες /Φ.Ι. Simpson, H. L., and B. J. Campbell. Alimentary pharmacology & therapeutics 42.2 (2015):

35 Gut Περιορισμοί Διαφορές από άτοµο σε άτοµο Περιβαλλοντικούς παράγοντες Διαφορετική διατροφή Δοµή των φαγητών (µέγεθος µορίων) Επεξεργασία τροφίµων (θερµότητα) Kαψουλοποίηση συµπληρωµάτων Ώρα και τρόπος χορήγησης αλληλεπιδράσεις, αφοµοίωσης

36 Συμπεράσματα Το εντερικό µικροβίωµα καθορίζεται από τη γέννησή µας και επηρεάζεται κάθε στιγµή από τη διατροφή µέχρι το περιβάλλον και τον τρόπο ζωής µας Τα βακτήρια επηρεάζουν την ενεργειακή οµοιόσταση καθώς και την εναπόθεση λίπους και διαχείρηση γλυκόζης Η µικροβιακή δυσβίωση συνδέεται µε την ενδοτοξιναιµία, τη δυτικού τύπου διατροφή και την εµφάνιση µεταβολικών ασθενειών Η σύνθεση του µικροβιώµατος είναι άµεσα εξαρτώµενη από τη λήψη θρεπτικών συστατικών Εκκρεµούν µελέτες που να αποδεικνύουν όλα τα πειραµατικά δεδοµένα σε ανθρώπους

37 Σας ευχαριστώ!