Dołącz do czytelników
Brak wyników

Probiotyki w sporcie

12 kwietnia 2018

NR 13 (Grudzień 2017)

Mikrobiota jelitowa – strażnik równowagi funkcjonalnej przewodu pokarmowego i sekrecji wybranych hormonów u zawodowych sportowców

0 62

Przewód pokarmowy człowieka jest skolonizowany przez liczne mikroorganizmy, w tym bakterie, archeowce, wirusy oraz eukaryota, określane mianem mikrobioty jelitowej [1, 2]. Należą tutaj głównie bakterie typów Firmicutes oraz Bacteroidetes oraz mniej liczne Proteobacteria, Actinobacteria i Fuscobacteria [3].
 

Mikrobiota jelitowa równowaga funkcjonalna przewodu pokarmowego

Integralność bariery jelitowej gwarantuje stabilność struktury i funkcji tej części przewodu pokarmowego. Kluczowym elementem bariery jelitowej jest zespół wyspecjalizowanych połączeń pomiędzy komórkami nabłonkowymi jelita, tj. złącza mechaniczne (desmosomy, połączenia przylegające, adherent juntions), komunikacyjne (połączenia szczelinowe, GAP junctions) oraz ścisłe (połączenia zamykające, tight junctions). To one zapewniają selektywną przepuszczalność bariery, warunkującą transport bierny małych cząsteczek rozpuszczalnych w wodzie drogą paracelularną (międzykomórkową) [4]. Kluczowe dla przepuszczalności bariery są złącza ścisłe. Są to kompleksy utworzone z czterech przezbłonowych białek, tj. klaudyn, okludyn, białek adhezyjnych (junctional adhesion molecules, JAM) i triceluliny. W cytozolu białka te łączą się z zonuliną (białkami zonula occludens), które połączone są z cytoszkieletem enterocytów. W wyniku fosforylacji łańcuchów lekkich miozyny dochodzi do skurczu aktyny, rozluźnienia struktury złącza ścisłego i w konsekwencji transportu międzykomórkowego [6].

 

Ryc. 1. Budowa bariery jelitowej (na podstawie 4)

 

Co więcej, bariera stanowi wrota dla produktów metabolizmu bakterii znajdujących się w świetle jelita, elementów układu immunologicznego oraz cząsteczek składników żywności [7].

Sportowcy doświadczają bólów brzucha, biegunek, nudności/wymiotów. Dane literaturowe pokazują, że nawet ponad 90% osób zawodowo uprawiających sport, zwłaszcza dyscyplin wytrzymałościowych, cierpi z powodu zaburzeń pracy jelit [8]. Te czynnościowe zaburzenia wynikają z niedostatecznego zaopatrzenia jelit w tlen oraz składniki odżywcze, a przez to upośledzonej eliminacji zbędnych metabolitów z komórek jelitowych i w konsekwencji rozwoju stanu zapalnego [9].

Oszacowano, że po godzinie intensywnego treningu kolarskiego u sportowca pracującego przy 70% maksymalnego poboru tlenu dochodzi do istotnego niedokrwienia narządów jamy brzusznej [10], które przy 50% spadku wywołuje rozszczelnienie bariery jelitowej [11]. Co więcej, niedokrwienie trzewiów generuje stres oksydacyjny i prowadzi do syntezy wolnych rodników tlenowych, dodatkowo uszkadzających integralność bariery jelitowej [12]. Konsekwentnie w mechanizmie zwiększenia transkrypcji genów kodujących cytokiny prozapalne, jak np. TNF-α, IFN-γ czy IL-1β, następuje intensywna aktywacja GALT [11]. W wyniku utraty integralności bariery jelitowej bakterie jelitowe i ich endotoksyny (lipopolisacharyd, LPS) przedostają się do krążenia, co w konsekwencji wywołać może endotoksemię. Przykładowo, u maratończyków czy triatlonistów stężenie LPS we krwi może wynosić nawet 284 pg/ml i manifestować się jako nieprzyjemne objawy ze strony przewodu pokarmowego [8]. W innych badaniach z udziałem maratończyków zauważono, że jedynie u blisko 20% stężenie LPS jest w normie, a nawet u 2% może być śmiertelnie wysokie [13]. Co równie istotne, wydzielane w odpowiedzi na stres fizyczny przez nadnercza hormony steroidowe zmniejszają ekspresje receptorów narzędziowych (Toll-like Receptors, TLRs), co finalnie obniża zdolności ustroju do produkcji cytokin przeciwzapalnych i hamuje odpowiedź przeciwdrobnoustrojową gospodarza [14]. 

Biorąc pod uwagę szereg funkcji pełnionych w organizmie przez zespół mikroorganizmów jelitowych, w tym kontrolę nad mechanizmami odporności [15], uwalnianiem hormonów [16] oraz stresem oksydacyjnym [17–19], to właśnie mikrobiota jelitowa jest punktem uchwytu dla poprawy funkcji bariery jelitowej u zawodowych sportowców. 

W licznych analizach naukowych udowodniono, że wysoka liczebność gatunków bakterii z rodzajów Lactobacillus oraz Bifidobacterium wprowadza równowagę w obrębie mikrobioty jelitowej [20–22], łagodzi przebieg zaburzeń przewodu pokarmowego [23] oraz zakażeń górnych dróg oddechowych u zawodowych sportowców [24]. Należy jednak pamiętać, że skutki działania probiotyków są specyficzne względem szczepów stosowanych bakterii. Przykładowo wykazano, że suplementacja Lactobacillus casei Shirota powoduje wzrost aktywności komórek Nk u zdrowych osób [24], podczas gdy podaż probiotyku zawierającego Streptococcus thermophilus FP4 oraz Bifidobacterium breve BR03 istotnie obniża stężenie krążącej IL-6 u osób uprawiających ćwiczenia wytrzymałościowe (naruszające strukturę mięśni) [25]. Z kolei 14-tygodniowa suplementacja preparatem wieloszczepowym zawierającym Bifidobacterium bifidum W23, Bifidobacterium lactis W51, Enterococcus faecium W54, Lactobacillus acidophilus W22, Lactobacillus brevis W63 i Lactococcus lactis W58 zmniejszyła o blisko 25% stężenie zonuliny w kale – markera zwiększonej przepuszczalności jelitowej [9]. Literatura naukowa podaje, że przynajmniej kilka szczepów probiotycznych, w tym Lactobacillus plantarum (szczepy CGMCC nr 1258, DSM 2648 oraz WCFS1) [26–28], Bacteroides thetaiotaomicron ATCC29184 [29], Escherichia coli Nissle 1917 [30], Bifidobacterium longum SP 07/3 oraz Lactobacillus rhamnosus GG [31] ma udokumentowaną skuteczność zachowania integralności bariery jelitowej. 
Homeostaza mikrobioty jelitowej sprawia, że roślinne polisacharydy dostarczane wraz z dietą przekształcane są do krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (Short-chain fatty acids, SCFAs), w tym kwasów octowego, propionowego oraz masłowego. Substancje te są podstawowym źródłem energii dla kolonocytów [32], a ich dostępność zapobiega degradacji tych komórek w przebiegu niedokrwienia narządów jamy brzusznej podczas wysiłku fizycznego [33]. Synteza SCFAs determinuje skład mikrobioty, perystaltykę przewodu pokarmowego oraz przepuszczalność jelitową [34]. W licznych analizach udowodniono, że zwiększenie syntezy maślanu reguluje funkcje neutrofilów, hamuje wywołaną przez cytokiny prozapalne ekspresję molekuł adhezyjnych i powoduje wzrost produkcji białek budujących złącza ścisłe bariery jelitowej [35]. Wraz z kwasem propionowym maślan wywołuje wzrost przeznabłonkowego oporu elektrycznego, co ujemnie koreluje z przepuszczalnością jelitową, a tym samym zapobiega rozwojowi stanu zapalnego na poziomie tkanki przewodu pokarmowego [36]. 

Mikrobota jelitowa a kontrola uwalniania hormonów stresu

Dane literaturowe wskazują, że nawet 60% zawodowych sportowców doświadcza stresu na poziomie komórkowym, wywołanego przez intensywny trening oraz niewystarczający czas regeneracji organizmu [37]. Najbardziej narażeni są zawodnicy sportów wytrzymałościowych, tj. pływacy, wioślarze, kolarze, maratończycy czy triatloniści [38]. Fizjologiczne manifestacje stresu obejmują kliniczne wskaźniki hormonalne oraz zespoły objawów, do których należą wspomniane wcześniej dysfunkcje przewodu pokarmowego, ale również przemęczenie, spadek formy i zaburzenia emocjonalne [37]. 

Podczas intensywnego wysiłku fizycznego pień mózgu odbiera obwodowe sygnały świadczące o zaburzeniach homeostazy organizmu. Należą tutaj między innymi niemiarowy oddech, zaburzenia równowagi energetycznej, odwodnienie czy ból w obrębie jamy brzusznej. W odpowiedzi na te stresory dochodzi do aktywacji neuronów autonomicznego układu nerwowego (AUN) oraz osi podwzgórze–przysadka–nadercza (PPN). Część współczulna AUN aktywuje mechanizmy „walki-ucieczki” w każdej tkance, powodując wzrost wydzielania katecholamin (norepinefryny i epinefryny). Jednoczasowo podwzgórze syntetyzuje hormon uwalniający kortykotropinę (corticotrophin-releasing hormone, CRH) oraz wazopresynę (Argininę Vasopressin, AVP), które stymulują przysadkę do sekrecji hormonu adrenokortykotropowego (Adrenocorticotropic Hormone, ACTH) i w konsekwencji n...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań magazynu "Body Challenge"
  • Dodatkowe artykuły niepublikowane w formie papierowej
  • Szybki wgląd do filmów instruktażowych oraz planów treningowych i dietetycznych
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych wydań magazynu oraz dodatków specjalnych
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy