Przewód pokarmowy człowieka jest miejscem bytowania wielu drobnoustrojów, przede wszystkim bakterii, ale także wirusów, pierwotniaków i grzybów. Ich liczba przewyższa ilość komórek organizmu człowieka. Mikrobiota jelitowa, czyli wszystkie drobnoustroje zasiedlające przewód pokarmowy, tworzy ekosystem, który w odpowiednim składzie pomaga gospodarzowi utrzymać homeostazę, pełnić różnorodne funkcje fizjologiczne i biochemiczne, uczestnicząc w różnych procesach metabolicznych, a także w regulacji układu odpornościowego. Stan równowagi pomiędzy drobnoustrojami a organizmem nazywany jest eubiozą. Mikrobiota jelitowa pełni istotną rolę w trawieniu, wchłanianiu i metabolizmie składników diety poprzez dostarczanie enzymów, których nie koduje ludzki genom. Enzymy te odpowiadają za rozkład polisacharydów, polifenoli i syntezę witamin [20]. Bakterie wraz z organizmem człowieka tworzą układ obustronnie korzystny, w ramach którego korzyści odnosi zarówno gospodarz, jak i drobnoustroje. Nie istnieje „optymalny skład” mikrobioty jelitowej, ze względu na jej zmienność osobniczą, choć można wyróżnić dominujące typy drobnoustrojów tj.
Dysbioza jelit w wybranych schorzeniach. Opracowanie na podstawie [27]
Schorzenie | Wzrost liczby komórek | Spadek liczby komórek |
---|---|---|
IBS (zespół jelita drażliwego) | ||
Nieswoiste zapalenia jelit: | ||
Celiakia | ||
Nowotwór jelita grubego | ||
Otyłość | ||
Cukrzyca typu II | ||
Choroba Alzheimera i Parkinsona | ||
Encefalopatia jelitowa | ||
Zaburzenia ze spektrum autyzmu | ||
Stres i depresja |
Stale wzrasta liczba badań epidemiologicznych potwierdzających założenie, że żywność wysoce przetworzona jest szkodliwa dla zdrowia. Żywność przetworzona i wysokokaloryczna cechuje dietę typu zachodniego. Zachodni model żywienia związany jest z rozwojem chorób przewlekłych, w tym cukrzycy typu II, otyłości i chorób układu sercowo-naczyniowego. Mechanizmem łączącym ten styl żywienia i choroby przewlekłe jest stan zapalny. Dieta zachodnia może prowadzić do endotoksemii metabolicznej poprzez wzrost liczby bakterii wytwarzających endotoksyny oraz zwiększenie przepuszczalności jelit. Zjawisku temu przypisuje się wysoką zawartość tłuszczu w diecie, jednak może mieć na to wpływ także niewystarczająca ilość spożytego błonnika nierozpuszczalnego. Ponadto, wykazano, że zwiększona zawartość polifenoli w diecie pomaga przywracać integralność bariery jelitowej, poprzez zmniejszenie zakłóceń przepuszczalności jelit wywołanych przez LPS (lipopolisacharyd – endotoksynę) [37]. Dieta zachodnia bogata jest nie tylko w tłuszcze, ale także w białka zwierzęce i rafinowane cukry. Wykazano, że połączenie diety wysokotłuszczowej i o wysokiej zawartości cukru prowadzi do dysbiozy jelit myszy poprzez wzrost liczby
Sztuczne substancje słodzące dodawane są do prawie wszystkich produktów przetworzonych, często w celu polepszenia stabilności i trwałości oraz poprawy smaku i konsystencji [26]. Rosnące obawy o zwiększone występowanie otyłości i związanych z nią chorób metabolicznych doprowadziły do zmniejszenia spożycia cukrów prostych i zwiększenia spożycia bezkalorycznych substancji słodzących. Powszechnie są stosowane także w dietetycznych napojach gazowanych, płatkach zbożowych i deserach bez cukru, które są polecane dla osób odchudzających się, a także z nietolerancją glukozy i cukrzycą typu II [31]. Stosowanie bezkalorycznych substancji słodzących jest uważane za bezpieczne i korzystne dla zdrowia ze względu na niską zawartość kalorii, jednak badania naukowe wciąż są niejednoznaczne. Wiele raportów wykazało, że słodziki mogą zmieniać skład mikrobioty i wywoływać niepożądane skutki w organizmie człowieka [26]. Ruiz-Ojeda i wsp. [29] dokonali przeglądu badań oceniających wpływ syntetycznych (m.in. acesulfam K, aspartam, sacharyna, sukraloza) i naturalnych słodzików (taumatyna, glukozydy stewiolu) na skład mikrobioty. Wykazano, że sacharyna, sukraloza oraz stewia zmieniają skład mikrobioty jelit. Mimo, iż są zamiennikami cukru, mogą przyczyniać się do rozwoju otyłości, cukrzycy typu II oraz chorób układu krążenia. Naturalne substancje słodzące – poliole, w tym np. izomalt i maltitol powodują zwiększenie liczby bifidobakterii u zdrowych osób i mogą mieć działanie prebiotyczne. Z drugiej strony laktitol zmniejsza liczbę
Emulgatory to substancje podobne do detergentów, które dodawane do żywności mają na celu poprawę struktury i stabilności. Emulgatory takie jak lecytyny, mono- i diglicerydy kwasów tłuszczowych mogą zwiększać translokację i zmianę składu mikrobioty oraz przyczyniać się do wzrostu występowania chorób metabolicznych. Chassaing i wsp. [4] wykazali, że emulgatory zakłócają interakcje śluzowo-bakteryjne, wywołując zapalenie jelit. Ponadto, polisobrat-80 (P80) wykazuje zdolność do zwiększania translokacji bakterii przez nabłonki
Konserwanty to naturalne lub sztuczne substancje zapobiegające rozwojowi drobnoustrojów i niepożądanym zmianom chemicznym. Najpopularniejsze konserwanty obejmują kwas benzoesowy i jego sole, kwas sorbinowy i jego sole, azotyn sodu, propionian wapnia, siarczyny i etylenodiaminotetraoctan disodu (EDTA) [13]. Bakterie jelitowe, takie jak
W 2017 roku ukazały się badania Chen i wsp. [5] dotyczące wpływu wybranych nanocząsteczek stosowanych w żywności (Ag, TiO2, SiO2) na skład mikrobioty jelitowej i indukcję zapalenia okrężnicy u myszy. Barwnik spożywczy E171 (TiO2), czyli nanocząsteczki dwutlenku tytanu, są powszechnie stosowane jako barwnik i wzmacniacz smaku w wyrobach cukierniczych, produktach mleczarskich, żywności przetworzonej, napojach, pastach do zębów i w niektórych lekach. SiO2, czyli krzemionka bezpostaciowa syntetyczna, stosowana jest jako środek przeciwzbrylający oraz jako nośnik zapachu i aromatu w żywności. Nanocząsteczki srebra (AgNP) ze względu na działanie antybakteryjne stosowane są w pojemnikach na żywność, a także lekach i suplementach diety. W badaniach tych nie odnotowano ogólnej toksyczności TiO2NPs i SiO2NPs z wyjątkiem podwyższonych poziomów cytokin prozapalnych (IL-1β, IL-6 i TNF-α) w okrężnicy myszy, które spożyły SiO2NP. Objawy podobne do zapalenia okrężnicy były wynikiem ostrego narażenia na AgNP. Nie stwierdzono zaburzeń mikrobioty jelitowej u myszy spożywających TiO2NP z wyjątkiem wyraźnego zmniejszenia liczby komórek należących do
Zachowanie równowagi mikrobiologicznej i prawidłowego pH jest konieczne do prawidłowej eliminacji mikroorganizmów chorobotwórczych. Kwasy organiczne takie jak: jabłkowy, cytrynowy i octowy są używane w przemyśle spożywczym jako regulatory kwasowości i wzmacniacze smaku [23]. Olejki eteryczne są szeroko stosowane jako środki aromatyzujące, ale również wykazują działanie przeciwbakteryjne. Pan i wsp. [23] zbadali wpływ wodnego ekstraktu z żagwicy listkowatej (GFWE) na metabolizm glikolipidów i mikrobiotę jelitową szczurów. Podawanie tego preparatu znacząco zwiększyło liczbę
Raza i wsp. [25] zbadali wpływ polidekstrozy (E1200) na mikrobiotę oraz poziom triglicerydów i cholesterolu u myszy karmionych dietą typu zachodniego. Polidekstroza wytwarzana jest syntetycznie z glukozy i sorbitolu. Stosowana jest jako środek wypełniający, stabilizujący i utrzymujący wilgoć. Jest również klasyfikowana jako błonnik rozpuszczalny, a zatem ma działanie obniżające poziom lipidów. Suplementacja polidekstrozy u myszy otrzymujących dietę zachodnią, zmniejszyła spożycie pokarmów, stężenie triglicerydów i cholesterolu całkowitego. Analiza mikrobioty wykazała wzrost liczby bakterii należących do rodzajów
Dieta typu zachodniego i dodatki do żywności, mogą zmniejszać różnorodność mikrobiologiczną jelit, prowadząc do dysbiozy i zmian w jej funkcjonowaniu, co może prowadzić do wysokiej zachorowalności na choroby przewlekłe. Najczęściej badacze skupiają uwagę na potencjalnym efekcie dysbiozy po zastosowaniu dodatków do żywności i jej wpływie na schorzenia metaboliczne. Potrzebne są dalsze badania, aby wyjaśnić, czy zmiany obserwowane w mikrobiocie jelitowej zwierząt przekładają się na zmiany flory bakteryjnej u ludzi oraz dokładny wpływ tych zmian na zdrowie żywiciela.
Dysbioza jelit w wybranych schorzeniach. Opracowanie na podstawie [27]
Schorzenie | Wzrost liczby komórek | Spadek liczby komórek |
---|---|---|
IBS (zespół jelita drażliwego) | ||
Nieswoiste zapalenia jelit: | ||
Celiakia | ||
Nowotwór jelita grubego | ||
Otyłość | ||
Cukrzyca typu II | ||
Choroba Alzheimera i Parkinsona | ||
Encefalopatia jelitowa | ||
Zaburzenia ze spektrum autyzmu | ||
Stres i depresja |