Wpływ Akkermansia Muciniphila na zdrowie jelit

W ostatnich dekadach nasza wiedza na temat mikrobiomu ludzkiego, zwłaszcza tego zasiedlającego układ pokarmowy, zyskała na znaczeniu dzięki przełomowym odkryciom w dziedzinie mikrobiologii. Wśród tych badań, szczególne miejsce zajmuje Akkermansia Muciniphila – bakteria, która może odgrywać kluczową rolę w utrzymaniu naszego zdrowia jelitowego i ogólnego stanu zdrowia. Ten jednokomórkowy organizm, obecny głównie w jelitach, stał się obiektem zainteresowania naukowców z całego świata dzięki swoim unikalnym właściwościom i potencjalnym korzyściom terapeutycznym. W tym artykule przyglądamy się najnowszym badaniom nad Akkermansia Muciniphila w zakresie jej wpływu na zdrowie jelit.

Mikrobiom jako wewnętrzny ekosystem

W trakcie wieloletniego postępu w dziedzinie mikrobiologii przeważało przekonanie wiążące obecność mikroorganizmów na powierzchni i w organizmie człowieka z różnorodnymi schorzeniami chorobowymi. Obserwowany wzrost świadomości społeczeństwa w obszarze funkcjonowania organizmu ludzkiego wpłynął na rozwój badań dotyczących mikroorganizmów zamieszkujących nisze ekologiczne naszego organizmu. Współcześni naukowcy coraz większą uwagę przywiązują do badań korzystnych interakcji pomiędzy mikrobiotą a ludzkim organizmem.

Czym jest mikrobiota?

Mikrobiotą określany jest zespół wszystkich gatunków mikroorganizmów, charakterystycznych dla konkretnej lokalizacji, cechujący się wyróżnialnymi właściwościami fizykochemicznymi. Najpopularniejszy, mikrobiota jelitowa odgrywa fundamentalną rolę w utrzymaniu homeostazy wewnątrzustrojowej całego organizmu, kształtując odporność, metabolizm i syntezę wielu związków chemicznych. Szacuje się, że liczba komórek bakteryjnych obecnych w organizmie człowieka, zarówno na jego powierzchni, jak i wewnątrz, sięga 3,8 x 10¹³, co znacząco przewyższa liczbę komórek gospodarza, szacowaną na 3,0 x 10¹³.

Poszczególne odcinki układu pokarmowego, w zależności od panujących w nich warunków oraz pełnionych funkcji, charakteryzują się odmiennym składem ilościowym i jakościowym bakterii, grzybów i archeonów. Miejscem najliczniejszego występowania mikroorganizmów w organizmie człowieka są jelita, jednak jego obecność jest charakterystyczna również dla pozostałych fragmentów przewodu pokarmowego.

Jamę ustną, czyli początkowy fragment przewodu pokarmowego zasiedla około 10⁸ jednostek tworzących kolonie, przypadających na jeden gram treści. Niewielka ilość mikroorganizmów w tej lokalizacji jest spowodowana dynamicznym transportem treści pokarmowej, która na tym etapie nie jest jeszcze strawiona, przez co nie stanowi bogatego źródła składników odżywczych dla rozwoju mikroorganizmów, zmniejszając tym samym atrakcyjność kolonizacji jamy ustnej.

W przypadku kolejnego fragment układu pokarmowego, czyli żołądka i dwunastnicy, niewielka ilość mikroorganizmów (10¹–10³) wynika z niskiego pH środowiska, niezbędnego dla aktywności soków i enzymów trawiennych.

Jak wcześniej wspomniano, szczególnie bogatym w mikrobiom obszarem jest jelito cienkie (10^{5 –} 10⁸) i jelito grube, gdzie łączna masa bakterii wynosi od 1,5 do 2 kilogramów. Najistotniejszymi w kontekście prawidłowego funkcjonowania organizmu ludzkiego są właśnie bakterie zasiedlające dolny fragment przewodu pokarmowego, co jest spowodowane szeregiem funkcji, jakie spełniają oraz procesów za które są odpowiedzialne.

Jakie funkcje pełni mikrobiota jelitowa?

Przede wszystkim mikrobiota jelitowa wytwarza enzymy, które rozkładają niestrawione treści pokarmowe, tj. skrobia, oligosacharydy, mucyny, związki azotowe i lipidy. Z rozłożonych „resztek” bakterie odzyskują substancje niezbędne do syntetyzowania witamin: K, B1, B6, B12 oraz kwasu foliowego. Co więcej, mikroorganizmy kolonizujące jelita rozkładają złuszczone komórki nabłonkowe, składniki żółci, ksenobiotyki oraz niektóre leki. Prawidłowa mikrobiota jelitowa stymuluje również zachowanie wydajnej bariery jelitowej.

Probiotyki aktywne

Specjaliści nazywają probiotyki „dobrymi bakteriami”. Swoją nieformalną nazwę zawdzięczają szerokiemu spektrum działania. Są to szczepy bakteryjne, które, aby mogły być dopuszczone do stosowania muszą przejść szereg restrykcyjnych badań i spełniać konkretne wymagania.

W ofercie mamy dostępne szczepy: Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium lactis, Bacillus coagulans, Lactobacillus plantarum.

Kup teraz

Dla przykładu, bakterie z rodzaju Lactobacillus, wyposażone w bogaty zestaw genów kodujących różnorodne enzymy, biorą udział w trawieniu złożonych węglowodanów pochodzenia endogennego i egzogennego, białek, lipidów oraz innych substancji. W wyniku procesu fermentacji, wytwarzają kwas mlekowy, który zakwasza środowisko jelitowe, utrzymując korzystne, niskie pH, zwalczające chorobotwórcze drobnoustroje. W wyniku fermentacji powstaje również kwas masłowy, przekształcający się dynamicznie w maślan, wykazujący działanie przeciwzapalne, odżywcze i regenerujące kolonocyty nabłonka jelitowego. Wysokie stężenie kwasu masłowego wpływa także na poprawę motoryki kosmków jelitowych i indukcję apoptozy komórek nowotworowych jelita grubego, stanowiąc potencjalny mechanizm „samoobrony” organizmu przez procesem kancerogenezy. Te same bakterie syntetyzują nadtlenek wodoru, który aktywnie hamuje rozwój bakterii chorobotwórczych, wspomagając przez to sprawność bariery jelitowej.

Bakterie zasiedlające jelita są także odpowiedzialne za wchłaniane składników mineralnych: sodu, potasu, magnezu i wapnia.

Wpływ diety na skład mikroflory jelitowej

Jednym z najistotniejszych czynników wpływających na skład i liczebność mikroflory jelitowej jest dieta i podaż mikroorganizmów w postaci suplementów diety. Nowoczesnym podejściem stały się probiotyki nowej generacji, których powstanie zawdzięcza się rozwojowi metagenomiki i różnorodnych narzędzi analiz genetycznych dostarczających wiadomości na temat oddziaływań metabolitów wytwarzanych przez mikroorganizmy na organizm gospodarza.

Probiotyki nowej generacji określa się mianem bakterii komensalnych, stanowiące naturalny sposób polepszenia stanu zdrowia pacjentów. Potencjalną kandydatką klasyfikowaną do tej grup jest Akkermansia Muciniphila, lokalizowana w jelicie grubym, stanowiąca jednocześnie od 1 do 4% bakterii zasiedlających jelita człowieka.

Akkermansia Muciniphila została wyizolowana w 2004 r. na Uniwersytecie Wageningen w Holandii. Pierwszy człon nazwy reprezentującej tą bakterii pochodzi od nazwiska mikrobiologa Antoona Akkermansa, natomiast gatunkowo związana jest z preferowanym źródłem pokarmu, którym jest mucyna. A. Muciniphila przyjmuje postać podłużnej, gram-ujemnej bakterii, pozbawionej narządów motorycznych odpowiedzialnych za ruch i nietworzącej form przetrwalnikowych. Badania wskazują, że A. Muciniphila przylega do nabłonka jelitowego i zwiększa integralność monowarstwy bariery jelitowej.

Akkermansia Muciniphila Akk11

Ekstrakt probiotyczny Akkermansia Muciniphila Akk11 reprezentuje nową generację suplementów diety, stanowiąc przełom w dziedzinie wsparcia mikrobiomu jelitowego oraz ogólnej odporności organizmu. Dzięki zastosowaniu zaawansowanej technologii fermentacji i liofilizacji, produkt ten oferuje wyjątkowo wysoką zawartość żywych kultur probiotycznych.

Kup teraz

A. Muciniphila kolonizuje jelito grube już w pierwszym roku życia ze względu na obecność w mleku matki i odporność tego szczepu na działanie soków żołądkowych, osiągając poziom zbliżony do tego u zdrowych dorosłych jednostek. Niemniej jednak, obserwuje się tendencję malejącego poziomu tej bakterii wraz z wiekiem, co może przyczynić się do procesu starzenia organizmu oraz powstawania różnych chorób metabolicznych, zwłaszcza w przypadku diet bogatych w tłuszcze i węglowodany. Zwiększenie obecności tego mikroorganizmu w jelicie może mieć korzystny wpływ na wydłużenie okresu zdrowia w starszym wieku.

Rola Akkermansia Muciniphila Akk11 w walce z otyłością.

Ze względu na swoje właściwości, A. Muciniphila zyskała szczególne znaczenie w terapii schorzeń związanych z zaburzeniami przemiany materii, w tym problemami z nadwagą. Przyczyny otyłości są złożone i mogą powodować zaburzenia metaboliczne, którym towarzyszą różne powikłania, w tym insulinooporność czy złożone zespoły kardiologiczne.

Poznaną, a zarazem cenioną właściwością A. Muciniphila jest regulacja metabolizmu glukozy i lipidów, związanych z produkcją krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, indukując syntezę peptydów (PYY, GLP-1 i GLP-2), regulujących metabolizm organizmu, łagodząc objawy zespołów metabolicznych, takich jak otyłość, hiperglikemia i hiperlipidemia.

Hiperlipidemia to ogólnoustrojowa choroba metaboliczna charakteryzująca się nieprawidłowym stężeniem lipidów we krwi, spowodowana głównie czynnikami genetycznymi i zaburzeniami metabolicznymi. Badania wykazały, że podawanie szczepu A. Muciniphila myszom z hiperlipidemią przez 4 tygodnie znacznie zmniejszyło ich masę ciała oraz poziom całkowitego cholesterolu i trójglicerydów w osoczu oraz znacząco obniżyło poziom lipidów we krwi. Ponadto, zaobserwowano wzrost całkowitej liczby limfocytów B, zmniejszenie całkowitej liczby limfocytów T i neutrofili, wpływając przez to na modulację układu odpornościowego organizmów mysich.

Szczep A. Muciniphila może także wpłynąć na grubość błony śluzowej, zwiększając wytrzymałość bariery jelitowej, a także poprawiając przepuszczalność jelit. Mikroorganizmy z rodziny A. Muciniphila redukują także stan zapalny poprzez zwiększenie ekspresji białek połączeń ścisłych i zmniejszenie ekspozycji endotoksyn. W przypadku zaburzonej mikrobioty jelit obserwuje się „rozszczelnienie” bariery jelitowej, przez co do krwiobiegu przedostają się endotoksyny (LPS), wywołujące przewlekłe stany zapalne, powodując tzw. endotoksemię metaboliczną. Jest to jedna z najważniejszych przyczyn zaburzeń metabolicznych, a także chorób o podłożu psychicznym.

Badania dotyczące właściwości A. muciniphila nie ograniczają się tylko do eksperymentów na gryzoniach. U pacjentów cierpiących na cukrzycę typu 2, stosujących dietę o zmniejszonej kaloryczności, obserwowano nie tylko poprawę poziomu glukozy, lipidów oraz zmniejszenie stanu zapalnego, ale także wzrost liczby mikroorganizmów szczepu A. muciniphila. Podobne wyniki zaobserwowano po zastosowaniu 6-tygodniowej diety odchudzającej u pacjentów z nadwagą lub otyłością. W tym przypadku zwiększona obecność A. muciniphila korelowała ze zredukowanym poziomem glukozy na czczo, triglicerydów we krwi oraz znaczną redukcją tkanki tłuszczowej.

W 2019 roku przeprowadzono badanie oparte na trzymiesięcznej doustnej suplementacji kulturami A. muciniphila u osób otyłych i insulinoopornych. Wyniki wskazały na znaczne zmniejszenie masy ciała oraz obniżenie poziomu markerów dysfunkcji wątroby i stanu zapalnego. Suplementacja była połączona z odpowiednią dietą bogatą w polifenole, fruktooligosacharydy, niektóre kwasy tłuszczowe, otręby owsiane, fermentujące oligosacharydy, disacharydy, monosacharydy i poliole.

Przyszłość badań nad Akkermansia Muciniphila

Podsumowując, wyniki badań przeprowadzanych na modelach zwierzęcych i ludzkich sugerują, że obniżona obecność szczepu A. Muciniphila może wiązać się z otyłością i jej powikłaniami. Wykazano, że wśród gryzoni i ludzi o podwyższonym BMI obserwuje się zmniejszoną liczbę A. Muciniphila w porównaniu z osobami o prawidłowej masie ciała. Zmiana nawyków żywieniowych i suplementacja środków farmakologicznych zawierających opisywany szczep, znacznie zwiększa liczbę mikroorganizmów z rodziny A. Muciniphila, prowadząc do widocznej poprawy metabolizmu glukozy, redukcji masy ciała i zmniejszenia chronicznego odczynu zapalnego związanego z dysbiozą jelitową spowodowaną nadwagą.

Biorąc pod uwagę potencjalne korzyści zdrowotne A. Muciniphila, istnieje rosnące zainteresowanie opracowaniem terapii opartych na tej bakterii w leczeniu otyłości i jej powikłań. Jednakże, konieczne są dalsze badania kliniczne, aby ocenić skuteczność i bezpieczeństwo takich terapii wśród ludzi. 

Literatura

1. Akkermansia muciniphila. Probiotyk do zadań specjalnych? – Poradnik Gemini
2. The role of Akkermansia muciniphila in obesity, diabetes and atherosclerosis | Microbiology Society (microbiologyresearch.org)
3. Function of Akkermansia muciniphila in Obesity: Interactions With Lipid Metabolism, Immune Response and Gut Systems – PMC (nih.gov)
4. Akkermansia muciniphila, a New Generation of Beneficial Microbiota in Modulating Obesity: A Systematic Review – PMC (nih.gov)
5. Study of the therapeutic potential of an Akkermansia muciniphila-based products in subjects with an increased cardio-metabolic risk. | Microbes4U | Project | Fact sheet | H2020 | CORDIS | European Commission (europa.eu)
6. Akkermansia Muciniphila – wsparcie w walce z chorobami metabolicznymi? – Testosterone Wiedza
7. Akkermansia a leczenie otyłości – co mówią badania? – Metabolika
8. Akkermansia muciniphila. Sojuszniczka w walce z zaburzeniami metabolicznymi i chorobą otyłościową – Fundacja Insulinooporność – zdrowa dieta i zdrowe życie % (insulinoopornosc.com)
9. Zastosowanie bakterii akkermansia muciniphila w terapii zaburzeń metabolicznych | Pelczyńska | Forum Zaburzeń Metabolicznych (viamedica.pl)