A bélmikrobákat befolyásoló külső tényezők, a közvetlen következmények és az eubiosis helyreállítása

Absztrakt

Bevezetés

Azon öröklődési tényezők mellett, amelyekről ismert, hogy még kevésbé befolyásolják a bélet, az olyan gyógyszerek, mint az antibiotikumok, a nem szteroid gyógyszerek, a kemoterápia, a sugárterápia és a rossz táplálkozás a külső tényezők. A betegségek, a fizikai és pszichés stressz a diszbiózist kiváltó belső tényezők. Mindezen tényezők következményei az immunrendszer diszregulációja, ami autoimmun betegségekhez, olyan betegségek kialakulásához vezet, mint a gyulladásos bélbetegségek (IBD), a vastagbélrák és az anyagcserezavarok, például a cukorbetegség. Tanulmányok száma megállapította a gyomor-bél traktus bonyolult mikrobiális közösségével kapcsolatos tényeket, amelyek nélkülözhetetlenek az emberi egészség szempontjából (Ley és mtsai 2008; Frank és mtsai 2007). Míg vannak más tényezők is, amelyek megváltoztatják a bél mikrobiómáját, diszbiózist okoznak és számos szövődményhez vezetnek, ez az áttekintés a bélmikrobákat befolyásoló külső tényezőket, az azonnali következményeket és a bél egészséges működésének helyreállítását tanulmányozta. . Mivel újonnan született tudományágról van szó, nagy figyelmet fordítunk a diszbiózisra összpontosító kiadványok számára, és kiterjesztettük a hatókört 20 évre (1. ábra) (1. kiegészítő fájl: 1. ábra).

A bél mikrobiotájának változását okozó tényezők. A fehérjében, állati zsírokban és magas szénhidráttartalmú étrend, a szukralóz és a glutént tartalmazó étrend egyaránt hozzájárult a dysbiosis kialakulásához. A testmozgást és a szakaszos éhezést tanulmányozzák, hogy mind a baktériumok éhezzenek, mind a bél megtisztuljon. Az újszülött születési módja és az etetési módszerek meghatározzák a gyermekkori immunitást, és ez az időszak döntő fontosságú az emberi élet fejlődése szempontjából. A pH-szint vagy a vízminőség szintén a diszbiózissal összefüggő tényezők közé tartozik. Ezenkívül az olyan gyógyszerek, mint az antibiotikumok, a nem szteroid gyulladáscsökkentők, a Prebiotikumok és a Probiotikumok, hátrányosan befolyásolták a bél mikrobiota összetételét. További tényezők a D-vitamin hiány, az oxidatív stressz, a hőmérséklet és a széklet mikrobiális transzferje

Az étrend hatása a bél mikrobiotájára

Nyilvánvalóan mi vagyunk az, amit eszünk, ezért a megfelelő ételt kell fogyasztanunk. Az étel gyógyszerként szolgálhat, megelőzheti és kezelheti a betegségeket, és valójában az élelmiszert antimikrobiális szerként használták az antibiotikumok előtti korszakban. Étkezési szokásaink közvetlenül befolyásolják a bélben található baktériumok előfordulását és változatosságát, ami következésképpen befolyásolja egészségünket. Az élelmiszer-tudomány lenyűgöző eredményei nemcsak magas táplálkozási előnyöket jelentenek az emberek számára, hanem az élelmiszeripar gyógyászati felhasználását is jelentik. Úgy gondolják, hogy ez egy nagy áttörés az orvostudományban; pusztán az étrend megváltoztatása menthet meg minket a kezelés költségeitől. A modern étrend vagy a nyugati étrend sok megelőzhető betegséget okozott, például asztmát, elhízást, sclerosis multiplexet stb.

A diéták bélmikrobiomunkra gyakorolt hatása és hatása nem új tanulmányi terület. A meta-transzkriptomikus vizsgálatok mély bizonyítékokat tártak fel és több feltételt is félretettek. Az ideális mikrobiotát a mikrobiális tagok cukrok metabolizálására való képessége és a mikrobiota „reflektív adaptációja” biztosítja a bélben elérhető tápanyaghoz (Zoetendal et al. 2012). Az ételeket meg kell vizsgálni, és messzire kell menni, ami azt jelenti, hogy többet és vadabban kell enni, ezáltal a mikrobák sokfélesége és az egészséges bélmikrobiota. A táplálék által a bél mikrobiota összetételének átmeneti változásai elsősorban a tartós hatású halaknak, húsoknak és rostoknak köszönhetők. Élelmiszerosztályok kerültek a táplálkozási vizsgálatok körébe. A bél mikrobiota gyógyszerrel azonban a bél mikrobiota szerepe a betegségekben sok figyelmet vonz. Egy étrend kettőnél több makrotápanyagot tartalmazhat, és hatással lehet a bél mikrobiotájára, miközben jelentősen befolyásolja az anyagcsere teljesítményét (Qiu et al. 2020).

Élelmi rost

A vizsgálatok összefüggő eredményeket mutatnak az étrendi fibreon emberi anyagcseréjének jótékony hatásaival kapcsolatban. A metaanalízis egyértelmű kapcsolatot mutatott ki az étrendi rostok és a kórképek széles skálája között (Qiu és mtsai 2020). A közelmúlt egyik beavatkozása azt mutatta, hogy az élelmi rostok jelentősen csökkenthetik az inzulinrezisztenciát a 2-es típusú cukorbetegségben. Ezenkívül egyértelmű összefüggéseket tapasztaltak a mikrobiota és a hasznos metabolitok, például a butirát étrendi rostfeltöltése során (Silva és mtsai 2020). Míg az összes osztályú táplálék elengedhetetlen az egészségünk szempontjából, a rostokban gazdag étrend kiemelkedő szerepet játszik a bél mikrobiota sokféleségének fenntartásában (Zhang et al. 2013). Például a vastagbél mikrobiotáját nagyobb mértékben meghatározza az általunk fogyasztott étrendi rostokban található mikrobiotához hozzáférhető szénhidrátok (MAC) elérhetősége. Továbbá, minél szélsőségesebbek a szigorú „állati alapú” étrendek vagy a „növényi eredetű” eredmények bizonyos mértékű dysbiosisban (David et al. 2013). A rost volt a legtöbbet vizsgált étel. A vékonybél baktériumokra gyakorolt hatása feltehetően gazdagítja a bélt a jóindulatú mikrobiális anyagcserével.

Magas zsírtartalmú étrend

Állati zsírok és aminosavak

Az állati zsírokon és aminosavakon alapuló étrend megnövekedett arányt mutat Bacteroides alacsony fehérjetartalom, míg a diéta, a szénhidráttól függően, bőségesen ad otthont Prevotella (Saha et al. 2017). Patkány modell alapján, ahelyett, hogy Bacteroides, a magas fehérjetartalmú étrend csökkenésével jár Clostridium fajok és Faecalibacterium prausnitzii (Liu és mtsai 2014). Az elágazó láncú zsírsavak termelése kiemelkedő, ugyanakkor kiemelkedő jelentőségű potenciális mérgező anyag, például ammónia, szulfid és N-nitrozoszármazékok, amelyek magas fehérjetartalmú étrendhez kapcsolódnak (Wang et al. 2013). A fehérje és az aminosavak feleslege több olyan nitrogén-oxidot szintetizál, amely befolyásolja a bél mikrobiotáját, ami IBD-hez vezet, például Crohn-kórhoz (CD) (Magee et al. 2000).

Szukralóz

A bélbaktériumok gyulladásgátló génjeinek és kiszámíthatatlan fekáliás metabolitjainak növekedését figyelték meg 6 hónapig szukralózt kapó egerekben (Zhang et al. 2012). Egy másik érdekes tanulmány azt mutatja, hogy a szukralóz, az aszpartám és a szacharin dysbiosist okozhat a bél mikrobiotájában. A nem szukralózzal etetett állatokhoz képest a patkányokat szignifikánsan nagyobb arányban láttuk Clostridia, Bacteroides, a bélben lévő összes aerob baktérium és a bél pH-értékének emelkedése (Schultz et al. 2009).

mediterrán diéta

A mediterrán étrend egy ilyen étrend, amely fokozza az egészséges bélrendszert. Ezt az étrendet olívaolaj és olajos hal jellemzi (mono- és többszörösen telítetlen zsírsavakban gazdag). Szintén magas a gyümölcs- és zöldségfélék (rostokban, antioxidánsokban és vitaminokban gazdag), valamint a teljes kiőrlésű gabonák és diófélék fogyasztása (Sartor és Mazmanian 2012). Az ilyen típusú étrendből a leghatékonyabb tápanyagok eléréséhez napi vagy heti fogyasztásnak kell lennie, a standardizált piramis alapján. A szabályozási ügynökségek és a bélmikrobiológus közötti vitában még mindig az egyik élelmiszer a cukor alternatívaként használt nagy intenzitású édesítőszerek. Úgy gondolják, hogy ezek minimális kalóriát tartalmaznak. Egészséges fogyasztásnak tekintik őket, azonban a legújabb tanulmányok kimutatták, hogy ezek a helyettesítők negatív hatással lehetnek a bél mikrobiotájára (Nettleton et al. 2016).

Vegán étrend

A vita arról, hogy az egészséges ételt jobban fogyasztó vegánok, mint a nem vegánok, továbbra is erős és érzékeny téma. Figyelembe véve az étellel kapcsolatos rossz tapasztalatokat, az étvágyunk befolyásolható, és ez kihat a következő ételre. A reklám, a kultúra vagy a környékbeli emberek befolyásolhatják, hogy milyen ételt fogyasztunk az asztalon. Számos tanulmány, köztük az, amely 15 vegánt és 16 mindenevőt vett fel, elképesztő eredményeket tárt fel. Annak ellenére, hogy a szérum metabolitjai különböznek mindkét csoport között, a bél baktériumközössége jelentéktelen sokféleséget mutat (Wu et al. 2016). Ez nem lehet jó hír mind a vegánok, mind a mindenevők csoport számára. Ezenkívül egy másik randomizált vizsgálat 10 emberi mindenevőnél vagy magas zsírtartalmú és alacsony rosttartalmú étrenden, vagy alacsony zsír- és rosttartalmú étrenden volt 10 napig, megerősítette ennek a megállapításnak az eredményeit. Ismételten a mikrobioma összetételét nem rázta meg, és a rövid láncú zsírsavtermelés különbségei nem voltak szignifikánsak. Talán a kísérleteket hosszabb időre kell meghosszabbítani. Ez biztosíthatja a baktériumokból származó metabolom befolyásolását azzal, hogy vegán vagy nem (Wu et al. 2016).

Glutén

A mikrotápanyagok vizsgálata alapján a gluténmentes kenyér csökkenti a mikrobiota dysbiosist. Ez azt jelenti, hogy jól kiegyensúlyozott mikrobaközösséget hoztak létre, amint az in vitro állatkísérletekben látható (Bonder et al. 2016). A lisztérzékenységben vagy a lisztérzékenységben szenvedőknek örömmel fogadták ezt a hírt a tanulmány közzététele után. A gluténmentes étrendben eltöltött 4 hét elteltével 21 egészséges ember, a bél mikrobiotájának mélységes változatosságával, egyensúlyi sokféleséget mutatott. Ezek között azonban jó néhányan vannak, akiknél a bélben a leggyakoribb és legfontosabb mikrobiális fajok alacsonyabb elterjedése mutatkozott (Lebwohl et al. 2017). Túl korai lehet bármit is levonni, mivel a tudósok még mindig a laboratóriumban vannak. A cöliákiával kapcsolatos fenti kutatásokkal ellentétben a mai napig egyesek kerülik a glutént, és mégsem szenvednek lisztérzékenységükben, vagy bizonyítottan nem mutatnak glutén intoleranciát. Valójában az egyik megfigyelési tanulmányból kiderült, hogy a szívbetegségeket egyre nagyobb arányban tapasztalták a gluténelkerülők körében (Schroeder et al. 2018). Sőt, feltételezik, hogy a teljes kiőrlésű gabonák csökkent fogyasztása talán nem jó egyes szervek egészségének megőrzésére. Ehhez azonban több ismeretre van szükség ahhoz, hogy jobban megvilágítsuk ezeket a feltételezéseket.

Diétás bélterápia

Antibiotikumok és gyógyszerek

Prebiotikumok

A jól jellemzett bioaktív vegyületek közé tartoznak a fitokémiai anyagok és a prebiotikumok, a többszörösen telítetlen zsírsavak (PUFA-k). A prebiotikumok bizonyítottan olyan fermentációs termékek forrásai, mint az SCFA-k, amelyek különböző biológiai előnyökkel járnak a bél számára (Hill és mtsai 2014). Míg a PUFA hatással van a gazda immunitására és anyagcseréjére, a fitokémiai anyagok hatékony bioaktívak a gyulladáscsökkentő, antioxidáns, immunmoduláló, karcinogén és antiösztrogén hatások szempontjából. Ezen hatások mellett a fitokemikáliákat tanulmányozzák, hogy Prebiotics-szerű hatásokat fejtsenek ki a bélben, ezáltal gátolva a patogén baktériumokat. Ezzel serkentik a jóindulatú baktériumok szaporodását (Laparra és Sanz 2010).

Oxidatív stressz

Számos tanulmány mutatott összefüggést a megnövekedett oxidatív stressz és a csökkent bél mikrobiális sokféleség között. A modern táplálkozási szokás vagy az úgynevezett nyugati stílusú étrend gazdag zsír- és finomított cukrokban. Ezek nagy mennyiségben a reaktív oxigénfajok (ROS) termelésével a gyulladásos állapot növekedését okozzák. A későbbi ROS stimulálja a gyulladásos kaszkádot (Bellavia et al. 2013). Az ROS-termelés által kiváltott stressz oxidatív stresszként definiálható. Az oxidatív stressz biológiai rendszerből áll a méregtelenítés és a másodlagos károsodások helyrehozásának folyamatában (Liu et al. 2018). Az új tanulmány, bár nem elégséges irodalommal alátámasztva, a hősokk-fehérjék (HSP) potenciális szerepe az IBD patogenezisében. A HSP-k szerepet játszanak az intracelluláris fehérjék összecsapódásában, transzlokációjában és lebontásában normális és stresszes körülmények között. Serkenthetik az immunválaszt, mind veleszületett, mind adaptív, és ezért az autoimmun válasz elsődleges célpontjai. Konzervált molekulák, hasonló szekvenciákkal bakteriális és humán ortológusokban (molekuláris utánzás) (Zhang és mtsai 2013).

A szcioökonómiai helyzet

Csökkent állapot tapasztalható azonban az alacsony MAC-értékekkel táplálkozó egyéni táplálkozási körökben, az élelmi rostoknak azon részében, amellyel a vastagbélben lévő baktériumok táplálkozhatnak (Spanogiannopoulos et al. 2016). Sajnos manapság a MAC-k mennyiségének csökkenő tendenciája figyelhető meg a nyugati étrendben. A MAC-ek létrehozása mint a bél sokféleségének helyreállításának fő tényezője. Az alacsony MAC-értékű étrenddel ellátott egerek a bél mikrobiális sokféleségének jelentős csökkenését eredményezik (Deehan et al. 2017). Van remény az alultápláltságtól szenvedő gyermekek számára, mivel a gnotobiotikus egerek felhasználásával végzett vizsgálat megállapította, hogy egyes mikrobiális fajok képesek helyreállítani az alultáplált gyermekekből izolált mikrobiota által közvetített növekedési zavarokat (Martínez et al. 2010). A diszbiózis okozó tényezőinek változása a bél mikrobiotájában, amelynek következményei vannak alternatív terápiás megközelítéssel (1. táblázat).

Az étrendi beavatkozások a bélmikrobáink enyhítésére és pozitív reakciójának megteremtésére mindenképpen nagyszerű utat nyitnának meg a mikrobák hatásainak és az anyagcsere-válaszunk meghatározásának. Például a rost, amely az egészséges mikrobiális összetétel kulcsfontosságú tápanyaga, reméli, hogy orvosolja az autoimmun rendellenességek sorozatát, miközben a zsír és a cukor még nem bizonyított semmilyen orvosi bizonyítékon. A felülvizsgálat kiadásától kezdve, sőt azon túl is, klinikai vizsgálatokon alapuló vizsgálatok folynak, és nem állnak messze a tudományos alapoktól az emberi populáció autoimmun és gyulladásos betegségek elleni megelőzéséhez. A probiotikumok és a prebiotikumok, valamint az FMT beavatkozása szintén versenyképes tényező a bélben az egészséges és normális összetétel megállapításához szükséges kívánatos változás elérése érdekében. FMT a C. difficile-t bizonyítja a fertőzés az esetek több mint 90% -át meggyógyította (Garza és Dutilh 2015).