Dnes již nikdo nepochybuje, že složení a různorodost mikrobiomu ovlivňuje vedle zažívání také imunitu, psychiku, spánek či stav naší kůže a vlasů, a stále stoupající počet vědeckých studií poukazuje na další oblasti, kde má jeho analýza význam pro lidské zdraví. Nabízí se nám obrovský potenciál k hledání nového způsobu léčby civilizačních a chronických onemocnění pomocí zvratů v dysbióze střevního mikrobiomu. Roste proto zájem o sloučeniny, které pozitivně ovlivňují složení a aktivitu mikrobiomu prostřednictvím stravy. 

......................
Látky produkované mikroorganismy v lidském mikrobiomu (střevním, orálním apod.), nebo i části těchto mikroorganismů, tak mohou aktivovat nebo zpomalovat růst jiných mikroorganismů, ovlivňovat metabolismus lidských buněk, produkci hormonů, nebo mohou signalizovat do centrální nervové soustavy prostřednictvím produkce neurotransmiterů.
......................

Mikrobiom je tak důležitý, že je často uváděn jako samostatný lidský orgán, který může představovat až 3 % celkové tělesné hmotnosti člověka? 

Jeho význam podtrhuje i fakt, že se od roku 2020 připomíná i svým vlastním Světovým dnem mikrobiomu, který připadá na 27. června.

Krátký řetězec je fajn

Střevní mikroflóra produkuje tzv. krátkořetězcové mastné kyseliny (SCFAs - short chain fatty acids), mezi které patří organické kyseliny: propionová, máselná, mléčná a octová. Vznikají fermentací vlákniny a polysacharidů, které přijímáme v potravě. Většina těchto kyselin a jejich solí vzniká v tlustém střevě, které je velmi efektivně adsorbuje, takže je stolicí vyloučeno pouhých 10 %. Hladina SCFAs je individuální. Ovlivní ji totiž stravovací návyky jedince, složení mikrobiomu tlustého střeva a schopnosti těchto bakterií krátkořetězcové mastné kyseliny produkovat. V neposlední řadě závisí také na schopnosti střeva takové metabolity absorbovat. Mezi zajímavé soli SCFAs patří beze sporu butyrát sodný, jehož spektrum účinku na lidský organismus je velmi široké.

Butyrát sodný - sůl kyseliny máselné - se skládá pouze ze 3 atomů uhlíku a zbytku kyseliny karboxylové. Hlavními producenty butyrátu ve střevě jsou bakterie řádu Clostridiales. Patří mezi ně například Faecalibacterium prausnitzi nebo Eubacterium rectale, které mohou dohromady tvořit až 27 % biomasy střevních bakterií. ²

......................
Butyrát je tedy látka tělu vlastní, která by měla být v našich střevech obsažena přirozeně z produkce „prospěšných" střevních bakterií.
U většiny populace je jí ale až tristní nedostatek, proto je třeba butyrát dodávat jinou cestou.
......................

O tom, že je pro naše střeva, a tím i celkové zdraví zásadní, svědčí i fakt, že dokáže obnovit celistvost sliznice, snížit pronikání obsahu střev do sliznice i krve a podílet se i na tlumení chronických zánětů ve střevech. Butyrát ovlivňuje řadu pochodů v lidském těle prostřednictvím epigenetických mechanizmů. Řada studií prokazuje zajímavý terapeutický potenciál butyrátu sodného zejména v prevenci a podpůrné suplementaci právě u pacientů s idiopatickými střevními záněty a dále u pacientů s diabetes mellitus typu II. Podávání butyrátu pacientům se zánětlivými onemocněními střeva může zmírnit příznaky zánětu a současně obnovit integritu slizničního epitelu. V této souvislosti má butyrát pravděpodobně i protektivní vliv na rozvoj případných onkologických onemocnění střeva vznikajících v důsledku chronického zánětu. Díky vlivu butyrátu na zvýšení senzitivity k inzulinu přináší jeho suplementace nový směr v redukci obezity a omezení některých kardiovaskulárních onemocnění.³

Antimikrobiální aktivita butyrátu

Butyrát podporuje těsná spojení střevního epitelu, a tím pomáhá zajišťovat bariérovou funkci střeva v obraně před patogeny.⁴ Mimo to je jeho preventivní funkce před infekcemi spojena se zvyšováním produkce antimikrobiálních peptidů, kterými se hostitel brání před invazí patogenů.

Protizánětlivé působení butyrátu

Butyrát ovlivňuje také transkripci genů pro některé cytokiny, včetně genů pro komponenty signálních drah zapojených do procesu zánětu. Určité vlastnosti předurčují butyrát pro využití v léčbě zánětlivého onemocnění střev. Dysbióza v těchto onemocněních hraje velkou roli. Bylo prokázáno, že pacienti s ulcerózní kolitidou mají výrazně snížený výskyt butyrát produkujících bakterií Roseburia inulinivorans a Faecalibacterium prausnitzii.⁵ Studie na 51 pacientech s distální formou ulcerózní kolitidy ukázala, že topické podání butyrátu zmírňuje zánět a jeho příznaky.^6,7 Pacienti s Crohnovou chorobou také vykazují významné snížení výskytu mikrobů produkujících butyrát.⁸

Vliv na obezitu, inzulinovou rezistenci a kardiovaskulární onemocnění

Je známým faktem, že strava bohatá na vlákninu pomáhá chránit před obezitou a rezistencí na inzulín. Vědci zjistili, že obézní lidé mají výrazně snížený počet bakterií produkujících butyrát.⁹ Butyrát by mohl přispět k prevenci a léčbě chronického zánětu, který se často u obézních lidí vyskytuje a který je spojený se zvýšeným rizikem vzniku inzulinové rezistence, diabetu typu II. a kardiovaskulárních onemocnění. ¹⁰

Butyrát a jeho vliv na paměť

Blokování aktivity enzymu histondeacetylasy (HDAC) ovlivňuje butyrát synaptickou plasticitu a paměť. HDAC mohou sloužit jako zásadní supresorové geny pro paměť. Inhibitory HDAC, jako butyrát, mohou pomoci generovat mnohem trvalejší formy dlouhodobé paměti, což otevírá zcela nový terapeutický potenciál butyrátu.¹¹

Vliv na kůži

Kožní a zároveň střevní dysbióza byla pozorována u několika závažných onemocnění kůže jako je rosacea, psoriáza a atopická dermatitida. Inhibice HDAC podporuje proliferaci regulačních buněk zapojených do různých kožních fyziologických funkcí včetně regulace diferenciace vlasových folikulových kmenových buněk a hojení ran.¹²

Protinádorové působení butyrátu

Butyrát má jedinečnou schopnost rozpoznat zdravé buňky střevní sliznice od nádorových, kdy zdravé množí a nezdravé naopak ničí, což je předpokladem ideální prevence nejrůznějších střevních zánětů, které by mohly vyústit až v rakovinu. Butyrát reguluje změny genové exprese prostřednictvím inhibice HDAC. Acetylace chromatinu je klíčový regulační faktor ovlivňující transkripci, a tím celkovou genovou expresi. Nádorové buňky mají často příliš aktivní HDAC, což se může projevit např. inhibicí exprese důležitých nádorových supresorových genů. Butyrát může jako inhibitor HDAC způsobit zástavu proliferace a apoptózu u různých typů nádorových buněk. ¹³

......................
Jak současné poznatky naznačují, ovlivňuje mikrobiom lidské zdraví víc, než se dosud předpokládalo.
A děje se to prostřednictvím biologicky aktivních látek produkovaných mikroorganismy, jako je například butyrát.
......................

Dodání butyrátu organismu díky českému patentu

Tým českých lékařů a vědců se proto rozhodl vyrobit butyrát synteticky, aby mohl být naší střevní sliznici dodán a působil v ní přesně jako v rámci správného fyziologického procesu. Cílem je jeho uvolnění právě až ve střevech, kde musí překonat složitou cestu a být odolný dokonce i vůči agresivním žaludečním šťávám a pH žaludku. To vše je zajištěno díky speciálně upraveným tobolkám, kde dodají butyrát přesně na správné místo a jeho působení a účinnost je tak ještě vyšší.

-red-

Reference a literatura:
1. https://www.mikrobiom-cms.cz/
2. Rivière, A., Selak, M., Lantin, D., Leroy, F., and De Vuyst, L. (2016). Bifidobacteria and Butyrate-Producing Colon Bacteria: Importance and Strategies for Their Stimulation in the Human Gut. Front Microbiol 7, 979.
3. Ryšávka,P., Kohutková lánová ,M. Butyrát. Prakt. lékárenství. 2018; 14(2): 73-76.
4. Plöger, S., Stumpff, F., Penner, G.B., Schulzke, J.D., Gäbel, G., Martens, H., Shen, Z., Günzel, D., and Aschenbach, J.R. (2012). Microbial butyrate and its role for barrier function in the gastrointestinal tract. Ann N Y Acad Sci 1258, 52-59.
5. Machiels, K., Joossens, M., Sabino, J., De Preter, V., Arijs, I., Eeckhaut, V., Ballet, V., Claes, K., Van Immerseel, F., Verbeke, K., et al. (2014). A decrease of the butyrate-producing species Roseburia hominis and Faecalibacterium prausnitzii defines dysbiosis in patients with ulcerative colitis. Gut 63, 1275-1283.
6. Vernia, P., Annese, V., Bresci, G., d'Albasio, G., D'Incà, R., Giaccari, S., Ingrosso, M., Mansi, C., Riegler, G., Valpiani, D., et al. (2003). Topical butyrate improves efficacy of 5-ASA in refractory distal ulcerative colitis: results of a multicentre trial. Eur J Clin Invest 33, 244-248.
7. Hallert, C., Björck, I., Nyman, M., Pousette, A., Grännö, C., and Svensson, H. (2003). Increasing fecal butyrate in ulcerative colitis patients by diet: controlled pilot study. Inflamm Bowel Dis 9, 116-121.
8. Takahashi, K., Nishida, A., Fujimoto, T., Fujii, M., Shioya, M., Imaeda, H., Inatomi, O., Bamba, S., Sugimoto, M., and Andoh, A. (2016). Reduced Abundance of Butyrate-Producing Bacteria Species in the Fecal Microbial Community in Crohn's Disease. Digestion 93, 59-65.
9. Qin, J., Li, Y., Cai, Z., Li, S., Zhu, J., Zhang, F., Liang, S., Zhang, W., Guan, Y., Shen, D., et al. (2012). A metagenome-wide association study of gut microbiota in type 2 diabetes. Nature 490, 55-60.
10.Meijer, K., de Vos, P., and Priebe, M.G. (2010). Butyrate and other short-chain fatty acids as modulators of immunity: what relevance for health? Curr Opin Clin Nutr Metab Care 13, 715-721.
11. Vecsey, C.G., Hawk, J.D., Lattal, K.M., Stein, J.M., Fabian, S.A., Attner, M.A., Cabrera, S.M., McDonough, C.B., Brindle, P.K., Abel, T., et al. (2007). Histone deacetylase inhibitors enhance memory and synaptic plasticity via CREB:CBP-dependent transcriptional activation. J Neurosci 27, 6128-6140.
12. MEIJER, K.; DE VOS, P.; PRIEBE, M. Butyrate and other short-chain fatty acids as modulators of immunity: What relevance for health?    2010. 715-21.
13.  Fung, K.Y., Cosgrove, L., Lockett, T., Head, R., and Topping, D.L. (2012). A review of the potential mechanisms for the lowering of colorectal oncogenesis by butyrate. Br J Nutr 108, 820-831.