Η αύξηση του επιπολασμού του σακχαρώδη διαβήτη τύπου 1 (ΣΔ1) και τύπου 2 (ΣΔ2) έχει αυξηθεί δραματικά τα τελευταία 50 χρόνια. Πρόσφατα ευρήματα δείχνουν πως το εντερικό μικροβίωμα διαδραματίζει σημαντικό ρόλο, συνεισφέροντας σε αυτές τις όλο και αυξανόμενες τάσεις.
Τι είναι το εντερικό μικροβίωμα;
Τα βακτήρια που αποικούν το έντερο των θηλαστικών, έχουν αναπτύξει μια συμβιωτική σχέση με μαζί τους. Η ουσιαστική συμβολή του εντερικού μικροβιώματος στον ανθρώπινο μεταβολισμό, εκτιμάται εδώ και πολλές δεκαετίες. Με την πρόοδο της τεχνολογίας (16S rRNA) και τα μεταγονιδιωματικά δεδομένα, δόθηκε η δυνατότητα να ταυτοποίησουμε, να ταξινομίσουμε το εντερικό μικροβίωμα, όπως και να καθορίσουμε την ποικιλία (ο αριθμός των διαφορετικών φύλων) αλλά και την πληθώρα του (ο αριθμός των βακτηρίων ανά φύλο).
H αντίληψη ότι το εντερικό μικροβίωμα συμμετέχει στην ανάπτυξη αλλά και στην προσαρμογή του αμυντικού μας συστήματος, δεν αποτελεί έκπληξη, μιας και τα εντερικά βακτήρια συμμετέχουν σε πολλές μεταβολικές λειτουργίες.
Το εντερικό μικροβίωμα εκτελεί σημαντικές διεργασίες που δεν έχει εξελίξει αυτόνομα ο οργανισμός του ανθρώπου.
Ενδεικτικά μεταξύ αυτών είναι:
- απορρόφηση θρεπτικών συστατικών
- παραγωγή βραχείας αλύσου λιπαρών οξέων (SCFAs)
- σύνθεση βιταμινών και ορμονών (π.χ. βιοτίνη, βιταμίνη Β12, φολικό οξύ, θειαμίνη, βιταμίνη Κ)
- προστασία από τον αποικισμό παθογόνων μικροοργανισμών
- παροχή ενέργειας στον εντερικό βλεννογόνο
- μεταβολισμός και επαναρρόφηση χοληστερόλης και χολικών οξέων
- προμήθεια αμινοξέων
- ενίσχυση του ανοσοβιολογικού συστήματος
Σημασία του εντερικού μικροβιώματος στην υγεία
Η σύσταση του εντερικού μικροβιώματος ή αλλιώς της εντερικής χλωρίδας, εξαρτάται από τον τρόπο γέννησης (φυσιολογικός τοκετός ή καισαρική), το θηλασμό ή τη λήψη υποκατάστατων μητρικού γάλακτος, τη λήψη αντιβιωτικών φαρμάκων, τη διατροφή, τα γονίδια, την ηλικία και το περιβάλλον. Αποτελεί ένα δυναμικό οικοσύστημα που μεταβάλλεται συνεχώς. Για το λόγο αυτό, η πραγματική σημασία των μικροοργανισμών στο ανθρώπινο σώμα αποκαλύπτεται όταν μελετώνται ως μέρη ενός οικοσυστήματος, και όχι μεμονωμένα, καθώς υπάρχει ένα εξαιρετικά πολύπλοκο δίκτυο αλληλεπιδράσεων μεταξύ τους αλλά και αλληλοεξάρτηση με τον άνθρωπο.
Μικροβιακή δυσβίωση
Ανάμεσα στα βακτηριακά φύλα, λιγότερο από 10 φαίνεται να εμφανίζονται στο έντερο του ανθρώπου. Η πλειοψηφία αποτελείται από αναερόβια βακτήρια Firmicutes (64%), Bacteroidetes (23%) και σε μικρότερη αναλογία Protebacteria (8%) και Activobacteria (3%). Διαφοροποιήσεις στη σύνθεση της μικροβιακής χλωρίδας, όπως χαμηλή μικροβιακή ποικιλία και μειωμένος αριθμός ορισμένων βακτηρίων, ορίζουν μια κατάσταση με τον όρο “μικροβιακή δυσβίωση” και έχει συνδεθεί με την εμφάνιση και παθογένεση πολλών χρόνιων παθήσεων, όπως παχυσαρκία, σακχαρώδης διαβήτης, χρόνια νεφρική νόσος, αθηροσκλήρωση, φλεγμονώδεις παθήσεις του εντέρου και καρκίνος του παχέος εντέρου.
Προκύπτει λοιπόν εύλογα το ερώτημα, με το κατάλληλο χειρισμό των μικροβιακών οικοσυστημάτων μπορούμε να θεραπεύσουμε ή/και να καθυστερήσουμε την εμφάνιση ασθενειών;
O ρόλος των βραχείας αλύσου λιπαρών Οξέων στο Διαβήτη
Τα βραχείας αλύσου λιπαρά οξέα (SCFAs) αποτελούν μεταβολίτες που προκύπτουν από τη διαδικασία της ζύμωσης ορισμένων μη αφομοιώσιμων πολυσακχαριτών, άπεπτων δηλαδή φυτικών ινών, από τα βακτήρια του εντέρου.
Τα κυριότερα SCFAs είναι το προπιονικό, το βουτυρικό και το οξικό οξύ. Τα υψηλότερα επίπεδα SCFAs βρίσκονται στο παχύ έντερο, όπου χρησιμοποιούνται τοπικά από τα εντεροκύτταρα ή μεταφέρονται, μέσω του επιθηλίου του εντέρου, στην κυκλοφορία του αίματος. Είναι ενδιαφέρον ότι τα SCFAs από το παχύ έντερο συμβάλλουν περίπου στο 5-10% των ανθρώπινων ενεργειακών αναγκών
Οι δράσεις των SCFAs σε σχέση με το διαβήτη εντοπίζονται στη μείωση των επιπέδων γλυκόζης, της αντίστασης στην ινσουλίνη και της φλεγμονής, καθώς και στην αύξηση της έκκρισης που γλυκαγονόμορφου πεπτιδίου 1 (GLP-1). Το GLP-1 είναι μια ορμόνη - ινκρετίνη, που συμμετέχει στην ομοιόσταση της γλυκόζης, κυρίως μειώνοντας τη συγκέντρωση της γλυκόζης στο πλάσμα, βελτιώνοντας την έκκριση και την αντίσταση στην ινσουλίνη και διατηρώντας τη λειτουργία των παγκρεατικών β-κυττάρων. Μελέτες χορήγησης βουτυρικού οξέος οδήγησαν στην αυξημένη έκφραση γονιδίων που εμπλέκονται στη σύνθεση και την έκκριση του GLP-1.
Μικροβίωμα και διαβήτης τύπου 2
Ο ΣΔ2 χαρακτηρίζεται από χρόνια φλεγμονή με αυξημένα επίπεδα κυτοκινών, όπως η ιντερλευκίνη (IL) -6, IL-1 ή ο παράγοντας νέκρωσης όγκου-άλφα (TNF-α). Αυτά τα φλεγμονώδη μόρια είναι αυξημένα σε ιστούς-στόχους της ινσουλίνης, συμπεριλαμβανομένου του ήπατος, του λιπώδους ιστού και των μυών, συμβάλλοντας στην αντίσταση στην ινσουλίνη. Οι αλλαγές στο εντερικό μικροβίωμα και συνεπώς στη σύνθεση των SCFAs, έχουν υποτεθεί ότι σχετίζονται με την ανάπτυξη της παχυσαρκίας, της αντίστασης στην ινσουλίνη και κατ’ επέκταση και του διαβήτη.
Τα SCFAs ασκούν συστηματική αντιφλεγμονώδη δράση και μεσολαβούν στην ανοσοποίηση. Η αυξημένη χρήση αντιβιοτικών στα πρώιμα στάδια της ζωής, η υιοθέτηση ενός δυτικού τύπου διατροφή, οδηγούν σε δυσβίωση και μειωμένη παραγωγή SCFAs που με τη σειρά της επάγει τη φλεγμονή και συνδέεται με το διαβήτη. Αρκετές μελέτες αναφέρουν ότι το αριθμός βακτηρίων που εμπλέκονται στην παραγωγή SCFAs ήταν σημαντικά χαμηλότερος σε άτομα με ΣΔ2.
Μικροβιακή δυσβίωση και leaky gut
Η σύνθεση των μικροβίων του εντέρου, και συνεπώς των μεταβολικών προϊόντων τους, επηρεάζεται κυρίως από διατροφικούς παράγοντες και την επαρκή πρόσληψη διαιτητικών ινών. Μια δίαιτα με υψηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά και χαμηλή πρόσληψη φυτικών ινών, αποδείχθηκε ότι σχετίζεται με τη μείωση των SCFAs και αύξηση των επιπέδων λιποπολυσακχαρίτη (LPS), προάγοντας έτσι τον αποικισμό Gram- βακτηρίων. Το LPS αποτελεί μια ενδοτοξίνη και έχει αποδειχθεί ότι επάγει την απελευθέρωση προφλεγμονωδών μορίων, τα οποία συμβάλλουν στην αυξημένη διαπερατότητα του εντέρου (leaky gut) και στη φλεγμονή του εντερικού επιθηλίου.
Η μικροβιακή δυσβίωση βλάπτει την ακεραιότητα του εντερικού τοιχώματος και επιτρέπει τη μετακίνηση βακτηρίων και/ή τη μεταφορά των παραπροϊόντων τους από τον αυλό του εντέρου στους ιστούς, με αποτέλεσμα την αύξηση της συστηματικής φλεγμονής. Ως εκ τούτου, το LPS που απελευθερώνεται από τα μικρόβια του εντέρου μπορεί να επηρεάσει παθοφυσιολογικά τη λειτουργία άλλων οργάνων, αυξάνοντας περαιτέρω την αντίσταση στην ινσουλίνη. Η κατάσταση είναι γνωστή ως «μεταβολική ενδοτοξιναιμία». Η ενδοτοξαιμία, με τη σειρά της οδηγεί σε φλεγμονή, αυτοανοσία και οξειδωτικό στρες, που μπορεί να οδηγήσουν σε καταστροφή των β-κυττάρων ή αντίσταση στην ινσουλίνη, στοιχεία που χαρακτηρίζουν την παθογένεια του σακχαρώδη διαβήτη.
Αντίθετα, η αύξηση των βακτηρίων που παράγουν την παραγωγή βουτυρικού οξέος (SCFA), αποδείχθηκε ότι αυξάνει την ακεραιότητα του εντερικού επιθηλίου και μειώνει τη διαπερατότητά του. Πολλοί μηχανισμοί έχουν προταθεί για να εξηγήσουν πως η εντερική δυσβίωση συνεισφέρει στη ανάπτυξη της παχυσαρκίας, του ΣΔ2 και του μεταβολικού συνδρόμου, όπως:
- Ο ρόλος του εντερικού μικροβιώματος στον ενεργειακό μεταβολισμό και στη διαδικασία της πέψης. Τα παχύσαρκα άτομα φαίνεται να χαρακτηρίζονται από βακτήρια που συμμετέχουν στη αποθήκευση ενέργειας και στη λιπογένεση.
- Η επίδραση του εντερικού μικροβιώματος στους μεταβολίτες και στη συγκέντρωση αντιφλεγμονωδών και φλεγμονωδών μορίων.
- Η επίδραση των τελικών προϊόντων της εντερικής βακτηριακής ζύμωσης και κυρίως μέσω των δράσεων των βραχείας αλύσου λιπαρών οξέων (SCFAs).
Σχηματικό διάγραμμα που περιγράφει το ρόλο της μικροβιακής δυσβίωσης στην ανάπτυξη του μεταβολικού συνδρόμου και της αυτοανοσίας.1
Μικροβίωμα και Διαβήτης τύπου 1
Πολλά είναι τα ερευνητικά ευρήματα πλέον που καθιστούν σαφές ότι η σύνθεση του εντερικού μικροβιώματος είναι διαφορετική πριν και μετά την έναρξη του ΣΔ1. Όπως και στο ΣΔ2, πιθανολογείται ως εξήγηση, η επίδραση που ασκούν τα προϊόντα μεταβολισμού των βακτηρίων στην τροποποίηση της ανοσοποίησης μέσω της επίδρασής τους στα Τ λεμφοκύτταρα. Ωστόσο, δεν γνωρίζουμε ακόμη πώς οι αλλαγές που λαμβάνουν χώρα στο μικροβίωμα του εντέρου επηρεάζουν την ανάπτυξή του ΣΔ1.
Aποτελέσματα από μικρές μελέτης κοόρτης υποδεικνύουν πως τα παιδιά που αργότερα αναπτύσσουν ΣΔ1 έχουν μειωμένη βακτηριακή ποικιλία πριν την ανάπτυξη της νόσου. Συγκεκριμένα φάνηκε πως η εντερική δυσβίωση και η μειωμένη βακτηριακή ποικιλία σχετίστηκαν με την αυτο-ανοσοποίηση. Το εντερικό μικροβίωμα των ατόμων με ΣΔ1 χαρακτηρίζεται από αύξηση του λόγου των Bacteroides:Firmicutes. Η αύξηση των βακτηρίων του Bacteroides έχει συνδεθεί με την κατανάλωση Δυτικού τύπου δίαιτας (υψηλή πρόσληψη πρωτεΐνης και λίπους, χαμηλή πρόσληψη υδατανθράκων και φυτικών ινών), ενώ η μείωση των Firmicutes χαρακτηρίζεται από διατροφή χαμηλή σε φυτικές ίνες, καθώς και χαμηλή παραγωγή SCFAs. Μελέτες παρατήρησης έδειξαν πως αυτές οι αλλαγές, προϋπάρχουν της ανάπτυξης αντισωμάτων και της υπεργλυκαιμίας και συμβάλλουν τόσο στον κίνδυνο εμφάνισης όσο και εξέλιξης της νόσου. Παρόλα αυτά, οι μέχρι στιγμής παρατηρήσεις δεν υποδεικνύουν αιτιολογική σχέση ή την ύπαρξη ενός «αυτοάνοσου μικροβιώματος» που ευθύνεται για την εμφάνιση του ΣΔ1.
Συμπεράσματα
Η ευρωστία και υγεία του ανθρώπου, αποτελεί συνάρτηση όχι μόνο της έκφρασης των γονιδίων που φέρει ο κάθε άνθρωπος, αλλά και των γονιδίων που φέρουν οι μικροργανισμοί που συμβιώνουν μαζί του.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι δεν υπάρχει προς το παρόν κάποια εδραιωμένη αιτιολογική σχέση μεταξύ του σακχαρώδη διαβήτη και του εντερικού μικροβιώματος και για το λόγο αυτό δεν μπορούν να υπάρξουν σαφής συστάσεις. Παρ’ όλα αυτά ο ρόλος του στην ανάπτυξη του διαβήτη, αναδεικνύεται συνεχώς από όλο και περισσότερες μελέτες, γεγονός που υπογραμμίζει τη δυσμενή επίδραση του Δυτικού τρόπου διατροφής στην παθογένεια της νόσου.
