Mastné kyseliny s krátkym reťazcom:
prepojenie stravy, mikrobiómu a imunity

Mastné kyseliny s krátkym reťazcom (SCFAs) butyrát, propionát a acetát sú mikrobiálne metabolity. Ich dostupnosť v čreve a iných orgánoch je určená najmä environmentálnymi faktormi, akými sú strava a užívanie antibiotík, ktoré formujú rozmanitosť a metabolizmus mikrobiómu. SCFAs regulujú funkciu epitelovej bariéry ako aj slizničnú a systémovú imunitu prostredníctvom evolučne zachovaných procesov, ktoré zahŕňajú signalizáciu cez receptory spojené s G-proteínom alebo reguláciu aktivity históndeacetylázy. SCFAs pôvodom z čreva tiež priamo a nepriamo ovplyvňujú imunitu na extraintestinálnych miestach, akými sú pečeň, pľúca, reprodukčný trakt a mozog.

Protizápalová úloha butyrátu je sprostredkovaná priamymi účinkami na diferenciáciu črevných epitelových buniek, fagocytov, B buniek (vrátane plazmatických buniek) a regulačných/efektorových T buniek. SCFAs sú tiež významnými regulátormi pri rôznych ochoreniach vrátane infekcií, zápalu čriev, autoimunitne sprostredkovaných ochorení, potravinových alergií, astmy a modulujú odpoveď na protirakovinovú liečbu. Ekologické chápanie mikrobiálnych spoločenstiev a ich vzájomného metabolického ovplyvňovania sa, ako aj inžinierstvo butyrát produkujúcich baktérií môže prispieť k prevencii a liečbe imunitne sprostredkovaných chorôb.
Faktory prostredia regulujú mikrobiálny metabolizmus
a diverzitu s účinkami na tvorbu SCFAs a zápal.
Faktory prostredia a hostiteľa vrátane spôsobu pôrodu, dojčenia, stravy, genetiky, biologického pohlavia, veku, užívania antibiotík a zápalu menia zloženie a metabolickú kapacitu črevných mikrobiálnych spoločenstiev. Ukázalo sa, že mnohé z týchto faktorov ovplyvňujú butyrogénne bakteriálne spoločenstvá, ako napríklad Faecalibacterium prausnitzii, Prevotella spp., Roseburia spp. a Eubacterium spp. a hladiny butyrátu v čreve, ako aj produkciu iných SCFAs vrátane acetátu a propionátu. Ekosystém baktérií je zodpovedný za fermentáciu živín vrátane rastlinnej vlákniny a aminokyselín na SCFAs. Vzájomný „cross-feeding“ (t. j. krížové kŕmenie) medzi rodmi produkujúcimi a neprodukujúcimi butyrát prispieva v konečnom dôsledku k produkcii butyrátu. Vedľajšie produkty fermentácie rodu Bifidobacterium (napr. acetát, laktát a iné) poskytujú substrát pre baktérie produkujúce butyrát. Blautia spp. a Lactobacillus spp. bežne produkujú acetát a laktát, ktoré ďalej využívajú producenti butyrátu ako napr. Anaerostipes spp. a Eubacterium spp.
Ekológia črevného mikroprostredia
Kľúčové komentáre autorov
  • Syntéza SCFAs súvisí s diétou, a to najmä s príjmom vlákniny v potrave a následnou fermentáciou prostredníctvom špecifických črevných mikróbov.
  • SCFAs vstupujú do buniek hlavne prostredníctvom transportérov monokarboxylových kyselín (MCT1, MCT4, SMCT1, SMCT2) a pasívnou difúziou.
  • SCFAs sa podieľajú na regulácii imunitného systému, zápalu, znížení náboru a migrácie imunitných buniek (makrofágy, neutrofily a dendritové bunky) a diferenciácii T buniek a B buniek.
  • Medzi doteraz identifikované receptory pre SCFAs patria najmä GPR41, GPR43, GPR109A, Olfr-78 (u myší)/ OR51E2 (u človeka), PPARγ a AHR*.
  • SCFAs inhibujú proliferáciu nádorových buniek a podporujú apoptózu.
  • Pri zápalovej reakcii môžu SCFAs vykazovať v závislosti od situácie protizápalové alebo prozápalové účinky. Na základe existujúcich dôkazov sa javí, že výsledný efekt môže súvisieť s lokálnou koncentráciou SCFAs, dĺžkou uhlíkového reťazca SCFAs a aktiváciou relevantných receptorov.
  • SCFAs môžu slúžiť na syntézu glukózy a lipidov. Prispievajú tak k homeostáze glukózy.
STIAHNUŤ Článok ako PDF

Závery

Vzhľadom na významnú úlohu SCFAs v munologických a zápalových procesoch môže byť suplementácia SCFAs účinnou stratégiou pre liečbu zápalových a imunitne prostredkovaných ochorení.

REFERENCIE

Mann ER, Lam YK, Uhlig HH. Short-chain fatty acids: linking diet, the microbiome and immunity. Nat Rev Immunol. 2024 Aug;24(8):577-595. doi: 10.1038/s41577-024-01014-8. Epub 2024 Apr 2. PMID: 38565643.
Lee HL, Shen H, Hwang IY, Ling H, Yew WS, Lee YS, Chang MW. Targeted Approaches for In Situ Gut Microbiome Manipulation. Genes (Basel). 2018 Jul 12;9(7):351. doi: 10.3390/genes9070351. PMID: 30002345; PMCID: PMC6071227.

Yao Y, Cai X, Fei W, Ye Y, Zhao M, Zheng C. The role of short-chain fatty acids in immunity, inflammation and metabolism. Crit Rev Food Sci Nutr. 2022;62(1):1-12. doi: 10.1080/10408398.2020.1854675. Epub 2020 Dec 1. PMID: 33261516.
*Receptory pre SCFAs:
AHR (aryl hydrokarb.nový receptor) – butyrát
GPR41 – propionát, butyrát, acetát (C3>C4>C2)
GPR43 – acetát, propionát, butyrát
GPR109A – butyrát
Olfr-78 / OR51E2 – acetát, propionát
PPARγ (receptor aktivovaný proliferátormi peroxizómov γ) – propionát, butyrát

Autori článku

PharmDr. Radoslav Daniš, PhD. PharmDr. Filip Max