Choroby metaboliczne, w tym choroba otyłościowa, cukrzyca typu 2 oraz stłuszczeniowa choroba wątroby związana z dysfunkcją metaboliczną (MASLD, dawniej NAFLD), należą obecnie do najważniejszych wyzwań zdrowia publicznego. Coraz więcej danych wskazuje, że zaburzenia składu i funkcji mikrobioty jelitowej mogą współuczestniczyć w patogenezie tych chorób, obok nadmiernej podaży energii, niskiej aktywności fizycznej oraz innych czynników środowiskowych¹.

W kontekście tych zależności szczególną uwagę zwraca się na funkcję bariery jelitowej oraz przewlekły stan zapalny o niskim stopniu nasilenia. Analizowany jest również potencjalny udział translokacji bakteryjnych lipopolisacharydów (LPS), choć znaczenie kliniczne tzw. endotoksemii metabolicznej nadal pozostaje przedmiotem dyskusji. Wynika to m.in. z ograniczeń metod pomiaru oraz trudności w jednoznacznej ocenie zależności przyczynowo-skutkowych^2,3.

W ostatnich latach zainteresowanie badaczy koncentruje się na możliwościach modulowania ekosystemu jelitowego za pomocą składników diety o działaniu prebiotycznym. Zgodnie z definicją International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP), prebiotyki to „substraty selektywnie wykorzystywane przez mikroorganizmy gospodarza, wywierające korzystny efekt zdrowotny”. Definicja ta podkreśla, że sama zmiana składu mikrobioty nie jest wystarczająca do uznania substancji za prebiotyk. Konieczne jest wykazanie realnych korzyści zdrowotnych dla gospodarza^2,4.

Za najlepiej udokumentowane prebiotyki uznaje się przede wszystkim GOS oraz fruktany typu inulinowego, takie jak inulina, oligofruktoza i fruktooligosacharydy (FOS)². Poszczególne frakcje błonnika różnią się jednak właściwościami fizykochemicznymi, stopniem fermentacji oraz wpływem na aktywność drobnoustrojów jelitowych i profil produkowanych SCFA. Istotne znaczenie mogą mieć również długość i strukturę łańcucha węglowodanowego wpływające zarówno na tempo fermentacji, jak i aktywność określonych grup bakterii ^2,5.

Różnice te mogą częściowo tłumaczyć odmienne efekty obserwowane w badaniach interwencyjnych. Wykazano, że suplementacja wybranych prebiotyków, zwłaszcza GOS wpływa na skład i aktywność mikrobioty jelitowej, w tym zwiększać liczebność bakterii z rodzaju Bifidobacterium. Obecnie podkreśla się jednak, że znaczenie kliniczne tych zmian może zależeć nie tylko od samego składu mikrobioty, ale również od jej aktywności metabolicznej i profilu wytwarzanych metabolitów^6,7.

MECHANIZMY METABOLICZNEGO DZIAŁANIA PREBIOTYKÓW

Jednym z głównych efektów fermentacji błonnika przez bakterie jelitowe jest produkcja SCFA, przede wszystkim octanu, propionianu i maślanu. Związki te uczestniczą w regulacji metabolizmu glukozy i lipidów oraz wpływają na funkcjonowanie nabłonka jelitowego. Szczególne znaczenie przypisuje się maślanowi, który stanowi podstawowe źródło energii dla kolonocytów i bierze udział w utrzymaniu integralności bariery jelitowej^2,3.

Istotnym elementem działania GOS jest również zjawisko tzw. metabolicznego cross-feedingu pomiędzy bakteriami jelitowymi. W trakcie fermentacji GOS bifidobakterie produkują głównie octan i mleczan, które następnie mogą być wykorzystywane przez bakterie wytwarzające maślan, m.in. Faecalibacterium prausnitzii czy Anaerostipes spp. W efekcie prebiotyki oddziałują nie tylko na skład mikrobioty, lecz również na jej aktywność metaboliczną i profil wytwarzanych metabolitów^2,5.

Wpływ SCFA może obejmować także regulację wydzielania hormonów jelitowych związanych z kontrolą apetytu i gospodarki energetycznej, takich jak GLP-1 oraz peptyd YY (PYY). Mechanizmy te są analizowane jako jeden z potencjalnych elementów oddziaływania fermentujących frakcji błonnika na kontrolę masy ciała i insulinowrażliwość. W części badań obserwowano, że suplementacja oligofruktozą wiązała się ze zwiększeniem stężenia PYY oraz obniżeniem stężenia greliny u osób z nadmierną masą ciała, co może sugerować wpływ fermentujących frakcji błonnika na regulację apetytu^2,3.

Zależność między zmianami mikrobioty, produkcją SCFA a efektami klinicznymi pozostaje jednak złożona, a wyniki badań interwencyjnych nie zawsze są jednoznaczne. W badaniu obejmującym pacjentów z aktywnym wrzodziejącym zapaleniem jelita grubego suplementacja GOS poprawiała wybrane parametry funkcji jelit mimo braku istotnego wpływu na stężenie SCFA i markery zapalne. Sugeruje to, że część efektów biologicznych GOS może zachodzić niezależnie od zmian całkowitego stężenia SCFA i być związana również z innymi mechanizmami, takimi jak selektywna modulacja aktywności mikrobioty, wpływ na funkcję bariery jelitowej czy odpowiedź immunologiczna^4,8.

Znaczenie praktyczne mają również różnice dotyczące podatności na fermentację i tolerancji poszczególnych frakcji błonnika. Niektóre wysoko fermentujące frakcje, szczególnie krótkołańcuchowe FOS, mogą u części osób nasilać objawy ze strony przewodu pokarmowego, zwłaszcza podczas gwałtownego zwiększania podaży. Jednocześnie w badaniach obserwowano, że suplementacja preparatami zawierającymi GOS wiązała się ze zmniejszeniem nasilenia wzdęć, nadmiernej produkcji gazów jelitowych oraz bólu brzucha u osób z czynnościowymi zaburzeniami przewodupokarmowego^8,9.

W praktyce istotna wydaje się więc nie tylko intensywność fermentacji, ale również jej charakter metaboliczny. W przypadku części szybko fermentujących frakcji błonnika nadmierna produkcja gazów jelitowych może nasilać objawy u osób z nadwrażliwością trzewną lub zespołem jelita nadwrażliwego (IBS). Z kolei niektóre preparaty GOS wykazywały korzystny wpływ na objawy ze strony przewodu pokarmowego mimo zachowanej aktywności fermentacyjnej, co może wynikać z bardziej selektywnej stymulacji bifidobakterii oraz odmiennego profilu wytwarzanych metabolitów⁹.