Walka z otyłością: Fermentowane produkty mleczne w walce z otyłością

Otyłość jest uznawana za chorobę i definiowana jako nieprawidłowe lub nadmierne gromadzenie tkanki tłuszczowej w organizmie. Od kilkudziesięciu lat rejestruje się globalny wzrost występowania otyłości i nadwagi, co przekłada się na znaczne obciążenie zdrowotne poszczególnych osób oraz pokoleń i w konsekwencji zagrożenie zdrowia publicznego. Otyłość jest główną przyczyną chorób niezakaźnych oraz główną przyczyną zachorowalności i śmiertelności na całym świecie.

Pod względem etiologicznym otyłość jest zjawiskiem wieloczynnikowym, na które wpływają czynniki środowiskowe i genetyczne. Wśród czynników środowiskowych wymienia się profil mikrobiologiczny układu pokarmowego. Podstawą tego myślenia były istotne różnice składu mikrobioty jelit u osób otyłych w porównaniu z osobami szczupłymi. W ujęciu dietetycznym otyłość wynika z braku równowagi pomiędzy wydatkiem energetycznym i poborem energii z diety. Jednak problem otyłości sięga głębiej, opierając się na zależnościach endokrynnych, neuropsychologicznych i metabolicznych, których mechanizmy mogą być regulowane obecnością substancji aktywnych indukowanych między innymi przez mikroflorę jelit.

Probiotyki mają na celu utrzymanie prawidłowego mikrobiomu jelitowego i modulowanie dysbiozy bakteryjnej jelit. Szereg przeglądów badań i metaanaliz potwierdza korzystny wpływ podawania probiotyków na niwelację otyłości i jej skutków. Zaproponowano kilka mechanizmów działania probiotyków na otyłość, w tym poprawę funkcji bariery jelitowej i tym samym zmniejszenie przepuszczalności jelit oraz przeciwdziałanie stanom zapalnym wywołanym endotoksemią metaboliczną. Endotoksemia ściśle kojarzona jest z obecnością lipopolisacharydów (LPS) w układzie krążenia w efekcie utraty szczelności jelit. LPS to element budulcowy bakterii Gram-ujemnych bytujących w układzie pokarmowym. Prawidłowy transport LPS w procesach metabolicznych jest prowadzony za pośrednictwem kompleksów z lipoproteiną HDL, które nie inicjują pobudzania układu immunologicznego w kierunku wydzielania czynników prozapalnych. Z kolei obecność lipopolisacharydów LPS niezwiązanych z lipopproteiną w układzie krwionośnym świadczy o nieszczelności bariery jelitowej. Obecne w krwi wolne cząsteczki LPS aktywują czynniki prozapalne: tlenek azotu, wolne rodniki, cytokiny i prostaglandyny, indukując stan zapalny. Stan ten określany jest endotoksemią metaboliczną, która leży u podstaw powstawania szeregu chorób metabolicznych i cywilizacyjnych, takich jak insulinooporność, otyłość, cukrzyca, choroby sercowo-naczyniowe. Podwyższony poziom lipopolisacharydów LPS obserwuje się również u osób cierpiących na chorobę Alzheimera i chorobę Parkinsona. Dowody naukowe jednoznacznie wskazują na niekorzystne zmiany w naturalnej równowadze mikrobiomu jelitowego w kontekście rozwoju otyłości. W badaniach naukowych wykazano, że kolonizacja układu pokarmowego zdrowych myszy drobnoustrojami jelitowymi pobranymi od myszy otyłych spowodowała zwiększony przyrost masy ciała i gromadzenie tkanki tłuszczowej.

Skuteczność mikroflory obecnej w suplementach i fermentowanej żywności jest szansą dla osób narażonych lub obciążonych ryzykiem nieszczelności bariery jelitowej. Zgodnie z doniesieniami literaturowymi istnieją przesłanki naukowe o skuteczności wybranych szczepów bakteryjnych na parametry antrometryczne. Wykazano korzystny wpływ produktów mlecznych fermentowanych probiotykami na masę ciała w porównaniu z grupą placebo. W innych badaniach podawanie mlecznych produktów fermentowanych grupie osób z nadwagą i otyłością przyczyniło się do istotnego obniżenia wskaźnika BMI w porównaniu z grupą kontrolną. Istotne obniżenie wskaźnika BMI skorelowano z zastosowaniem wybranych szczepów pałeczek mlekowych z gatunków: Lactobacillus acidophilus, Limosilactobacillus fermentum, Lacticaseibacillus casei, Lactobacillus helveticus, Limosilactobacillus reuteri, Lactobacillus gasseri i Lactiplantibacillus plantarum subsp. plantarum, jak również bifidobakterii z gatunków: Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium lactis, Bifidobacterium infantis. Skuteczność probiotyków w walce z otyłością jest różna w zależności od sposobu aplikacji i użytego szczepu lub ich mieszanki. Produkty mleczne mogą stanowić istotny nośnik dla probiotyków, ułatwiając ich transport i kolonizację w jelicie gospodarza.

Mikroflora jelitowa stanowi strukturę wielokomórkową liczącą 1014 komórek bakterii, w tym aż 2000 gatunków, a jej różnorodność może przekładać się na ich rolę w utrzymaniu zdrowia i hamowaniu rozwoju wielu chorób. Wykorzystanie sekwencjonowania 16S rRNA wniosło znaczący wkład metodyczny w obecne postrzeganie mikroflory jelit, którą uważa się za narząd ludzkiego organizmu. Funkcje fizjologiczne przypisywane mikroflorze jelitowej zostały rozszerzone na tkanki pozajelitowe, między innymi na wątrobę, mózg i tkankę tłuszczową, tworząc powiązania z licznymi dysfunkcjami, w tym z otyłością. W literaturze naukowej opisuje się korelacje otyłości ze zmienionym stosunkiem dwóch dominujących drobnoustrojów – Bacteroidetes i Firmicutes – zarówno u gryzoni, jak i u ludzi. Biorąc pod uwagę aspekt historyczny, pierwsze hipotezy dotyczące możliwości istnienia powiazań pomiędzy bakteriami jelitowymi i stanem zdrowia człowieka przedstawił na początku XX wieku rosyjski immunolog i mikrobiolog Ilja Miecznikow, który w 1908 r. został laureatem Nagrody Nobla.

Mleczne produkty fermentowane dzięki obecności mikroflory technologicznej lub funkcjonalnej charakteryzują się większą strawnością i biodostępnością składników mleka. Dowody metaanaliz sugerują pozytywny wpływ mlecznych produktów fermentowanych zawierających probiotyki na otyłość. Wynika to z aktywności metabolicznej mikroorganizmów, które w procesie fermentacji rozkładają składniki mleka do prostszych form, jak również syntetyzują nowe. Potencjalne działanie zapobiegające otyłości przypisuje się takim składnikom fermentowanych produktów mlecznych jak: jony wapnia, średniołańcuchowe kwasy tłuszczowe, sprzężony kwas linolowy (CLA), laktoza, aktywne peptydy i żywe komórki bakterii kwasu mlekowego, zwłaszcza szczepy probiotyczne. Co więcej, probiotyki wpływają na ekspresję genów w okrężnicy, jelicie cienkim, wątrobie, tkance tłuszczowej i mięśniowej oraz hamują procesy oksydacyjne i apoptozę (programowaną śmierć komórek) w strukturach centralnego układu nerwowego.

Wartość odżywcza i potencjał prozdrowotny mlecznych produktów fermentowanych mogą stanowić element prewencji otyłości i wynikających z tego korzyści zdrowotnych. Ogólne podejście do projektowania fermentowanych produktów mlecznych przeciwdziałających otyłości polega na przesiewowym badaniu poszczególnych szczepów bakterii kwasu mlekowego, w tym probiotycznych, pod względem aktywności przeciwdziałającej otyłości. Pierwszym z mechanizmów potwierdzających aktywność bakterii w tym zakresie jest wykazanie ich zdolności w kierunku hamowania enzymów lipolitycznych. Hamowanie aktywności lipaz (enzymy hydrolizujące tłuszcze) wpływa na ograniczenie hydrolizy tłuszczu z pokarmu i w konsekwencji zmniejszone jego wchłanianie. Podobny mechanizm wykorzystuje się w farmakologicznym przeciwdziałaniu otyłości, stosując preparat Olristat. Lipaza jest wydzielana między innymi przez trzustkę i jest odpowiedzialna za hydrolizę do 70% tłuszczów ogółem w diecie. Wykonano szereg badań, które pozwoliły potwierdzić aktywność hamowania lipaz w przypadku szczepów L. plantarum subsp. plantarum Q180 i FH185. Po głębszej analizie aktywność hamowania lipazy przypisano peptydom tworzonym w wyniku proteolitycznego rozkładu białek mleka przez szczep L. plantarum subsp. plantarum Q180. Podobne wnioski wysnuto z fermentacji mleka przez szczepy L. helveticus SC8, SC44 i SC45, jak również szczep L. gasseri SBT2055. Tym samym potwierdzono, że wybrane szczepy bakterii fermentacji mlekowej i ich metabolity mogą wykazywać aktywność hamowania lipaz i być potencjalnie wykorzystane do produkcji żywności funkcjonalnej ukierunkowanej na ograniczenie przyswajania tłuszczu i redukcję masy ciała. W badaniach nad hamowaniem lipazy dopatrzono się, że peptydy odpowiedzialne za ten proces mogą odpowiadać również za właściwości przeciwzapalne – zależność ta wynika z sekwencji aminokwasowej peptydów. Te obserwacje są podstawą do badań mających na celu projektowanie in vivo peptydów o silnym działaniu przeciwzapalnym.

Innym mechanizmem oceny skuteczności probiotyków i mlecznych produktów fermentowanych w leczeniu otyłości jest potwierdzenie zdolności szczepu hamowania proliferacji (tj. rozmnażania się) komórek i różnicowania adipocytów. Te czynniki mogą bowiem sprzyjać utracie masy ciała poprzez zmniejszenie rozrostu tkanki tłuszczowej. Tkanka tłuszczowa składa się z adipocytów (tj. komórek tłuszczowych), które odgrywają kluczową rolę w magazynowaniu energii. Tkanka ta tworzy narząd wydzielania wewnętrznego i wydziela takie hormony jak adiponektyna i leptyna, odpowiedzialne między innymi za magazynowanie tłuszczu. Z tego względu w badaniach skupiono się na wykazaniu zdolności bakterii fermentacji mlekowej do hamowania adipogenezy. Przeciwadipogenne działanie wykazano dla ekstraktu z komórek szczepów probiotycznych L. plantarum subsp. plantarum KY1032, Q180 i FH185. Hamowanie adipogenezy potwierdzono również dla kefiru pozyskanego według tradycyjnej technologii z wykorzystaniem grzybka kefirowego. Tu należy przypomnieć, że grzybek kefirowy zawiera różne grupy mikroorganizmów: od drożdży przez bakterie octowe po bakterie fermentacji mlekowej homo- i heterofermentatywne. Dlatego ważne jest kontynuowanie badań w tym zakresie w celu doprecyzowania, które konkretne mikroorganizmy lub związki bioaktywne biorą udział w antyadipogenezie.

Kolejną propozycją mechanizmów przeciwdziałania otyłości są metabolity probiotyków – przykładem może być kwas -aminomasłowy (czyli GABA), który potencjalnie obniża ryzyko otyłości. W badaniach udało się potwierdzić zdolność do tworzenia kwasu GABA przez szczep L. plantarum subsp. plantarum LG42. Doniesienia te tworzą cenną bazę pod dalsze badania ukierunkowane na określenie bazy zarówno szczepów probiotycznych, jak i postbiotyków o potwierdzonych aktywnościach hamowania enzymu lipazy, hamowania adipogenezy i różnicowania adipocytów lub innych metabolitów tych bakterii wykazujących aktywność w przeciwdziałaniu otyłości.

Oprócz badań in vitro równolegle realizowany jest szereg badań in vivo na zwierzętach. Ze względu na podobieństwo predyspozycji genetycznych do otyłości przy nieograniczonym dostępie do pokarmu u zwierząt i ludzi, badania in vivo realizowane są najczęściej na szczurach i myszach. W jednym z takich badań otyłym myszom dołączono do diety kefir w proszku w ilości 0,1% i 0,2%. W obserwacjach opisano, że dodatek ten istotnie hamował gromadzenie się lipidów w tkance tłuszczowej i wątrobie u myszy z wystymulowaną otyłością. Ponadto kefir spowodował zmniejszenie w tkance tłuszczowej ekspresji genów związanych z adipogenezą i lipogenezą (tj. tworzeniem lipidów). W konsekwencji podaż kefiru w diecie myszy skutkowała poprawą profilu lipidowego w surowicy poprzez zmniejszenie stężenia triacyloglicerolu, cholesterolu całkowitego i lipoprotein LDL (tzw. „złego cholesterolu”). Tym samym potencjalne działanie kefiru na redukcję otyłości zostało potwierdzone również w badaniach in vivo na myszach. Niezbędne są dalsze badania w celu doprecyzowania, które składniki kefiru odpowiedzialne są za obniżenie ryzyka otyłości. W innych badaniach na modelach zwierzęcych potwierdzono obecność w kefirze bioaktywnych peptydów pochodnych kazeiny, wykazujących aktywność immunostymulacyjną, przeciwutleniającą, przeciwnadciścienieniową, przeciwnowotworową, hipocholesterolemiczną i hipoglikemiczną.

Kwestia wpływu probiotycznych mlecznych napojów fermentowanych na leczenie otyłości jest również przedmiotem wielu badań na ludziach (prowadzonych w formie randomizowanych badań klinicznych z podwójnie ślepą próbą). Najczęściej wykorzystywano szczep L. gasseri SBT2055. W jednym z takich badań dorosłym osobom ze skłonnością do tycia podawano odtłuszczone mleko w proszku fermentowane przez Streptococcus thermophilus i Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus z dodatkiem szczepu probiotycznego L. gasseri SBT2055 (108 jtk/g), zaś grupie kontrolnej podawano mleko fermentowane S. thermophilus i L. delbrueckii subsp. bulgaricus, ale bez dodatku probiotyku. Co cztery tygodnie wykonywano pomiar ciśnienia krwi, tętna, masy ciała, badanie krwi i moczu, a po 12 tygodniach dokonano pomiaru powierzchni tkanki tłuszczowej w jamie brzusznej. Wyniki badań wykazały, że grupa otrzymująca mleko fermentowane z probiotykiem znacząco zmniejszyła powierzchnię tkanki tłuszczowej trzewnej, podskórnej i całkowitej w porównaniu do grupy kontrolnej. Dodatkowo masa ciała, BMI, obwód talii i bioder, stosunek talii do bioder, procent tkanki tłuszczowej i masa tkanki tłuszczowej były również istotnie niższe w porównaniu do wyników grupy kontrolnej. Ponadto żaden z parametrów nie uległ istotnemu obniżeniu w grupie kontrolnej. W ogólnym wnioskowaniu efekty prozdrowotne przypisano szczepowi L. gasseri SBT2055. W innych badaniach na zdrowych osobach, wykorzystano ten sam szczep L. gasseri SBT2055 i zaobserwowano zwiększone wydalanie lipidów i wzrost ich udziału w kale. Ten efekt autorzy badania skojarzyli z aktywnością hamowania enzymu lipazy trzustkowej szczepu L. gasseri SBT2055 potwierdzoną w badaniach in vitro.

Opisane powyżej badania potwierdzają możliwy wpływ probiotyków i napojów mlecznych z ich udziałem na zapobieganie lub leczenie otyłości. Jednakże probiotyki to nie tylko grupa bakterii fermentacji mlekowej pochodzenia mlecznego. To szersza grupa mikroorganizmów, które mogą aktywnie fermentować mleko lub przetrwać w mleku fermentowanym w odpowiedniej liczebności. Ponadto wciąż potrzeba badań, które umożliwią wnioskowanie w zakresie wytycznych zastosowania klinicznego u osób z poważnymi schorzeniami. Niezbędne są zaplanowanie i realizacja dalszych badań na większej próbie i trwających dłuższy czas w celu zwiększenia jednoznaczności wskazań i doprecyzowania mechanizmów warunkujących leczenie otyłości. Aktualnie należy dążyć do projektowania mlecznych napojów fermentowanych z udziałem kultur, które wspomagają eliminację chorób dysbiozozależnych. Zależność dysbiozy, czyli braku równowagi mikroflory jelitowej z chorobami dietozależnymi, jest wiedzą bezsporną. Tym samym pozytywna modyfikacja składu mikrobiomu jelitowego będzie zawsze dobrym rozwiązaniem dla prewencji chorób dietozależnych. U większości konsumentów probiotyki mają realny wpływ na skład mikroflory jelit, promując integralność jelit i odwracając zmiany chorobowe wnikające z dysbiozy i wywołanej przez nią nieszczelności jelit indukującej ogólnoustrojowy stan zapalny. Jednak należy jednak pamiętać, że Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) i Organizacja ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) uprzedzają o możliwych skutkach ubocznych spożywania nadmiernej ilości probiotyków, które dotyczą nadmiernej stymulacji immunologicznej i objawów żołądkowo-jelitowych u osób obciążonych dysfunkcjami w zakresie chorób immunozależnych.