Metabolismus vlákniny u chronické obstrukční plicní nemoci

Dietní vláknina jsou nestravitelné sacharidy, které jsou přítomny v několika denních potravinách, jako jsou fazole, luštěniny, celozrnné produkty a celé ovoce a zelenina. Food and Drug Administration doporučuje denní příjem vlákniny 25 g. Nicméně v letech 2009-2010 byl průměrný příjem vlákniny u dospělých v USA 17 g/den. Vláknina nemůže být trávena lidskými enzymy a dostává se do tlustého střeva nestrávená. V závislosti na chemické struktuře (rozpustnosti, stupni polymerace) vlákniny může nebo nemůže být fermentována střevními bakteriemi. Nerozpustná, nefermentovaná vláknina, jako je celulóza, pomáhá předcházet zácpě tím, že zlepšuje pohyb střev a dobu průchodu stolice. Většina rozpustných vláken, jako je inulin, může být fermentována střevními bakteriemi. Během bakteriální fermentace vznikají mastné kyseliny s krátkým řetězcem (SCFA), jako je acetát (C2), propionát (C3) a butyrát (C4). Produkce je nejvyšší v proximálním tlustém střevě, kde je nejvyšší množství vlákniny. Kolonocyty absorbují více než 90 % SCFA, zbytek je vylučován stolicí. Většina butyrátu je oxidována v kolonocytech, které jsou jejich hlavním zdrojem energie. Propionát se metabolizuje v játrech. Zejména acetát vstupuje do systémové cirkulace a může mít protizánětlivé a imunomodulační účinky. Indol a izovalerát jsou produkty bakteriální fermentace aminokyselin. Indol je produkován výhradně bakteriálními enzymy z esenciální aminokyseliny tryptofan (TRP) a izovalerát z aminokyselin s rozvětveným řetězcem.

U COPD způsobuje zvýšená plicní zánětlivá reakce kombinaci onemocnění malých dýchacích cest (např. obstrukční bronchiolitida) a/nebo destrukce plicního parenchymu (emfyzém). To vede k progresivnímu a trvalému omezení proudění vzduchu. Bylo prokázáno, že zdravá celková strava i strava s vysokým obsahem vlákniny mohou být spojeny s dobrou funkcí plic a sníženou prevalencí CHOPN. Strava bohatá na fermentovatelnou vlákninu změnila složení střevní a plicní mikroflóry u myší, zejména snížením poměru Firmicutes-to-Bacteroidetes, což bylo doprovázeno zvýšenými koncentracemi cirkulujících SCFA. Tyto myši byly chráněny před alergickým zánětem v plicích. Předchozí výzkumy na lidech prokázaly, že složení střevní mikroflóry ovlivňuje riziko astmatu a bylo spojeno s časnými exacerbacemi cystické fibrózy, což dokazuje křížový rozhovor střeva a plic. Halnes a kol. zjistili významně snížený zánět dýchacích cest u pacientů s astmatem čtyři hodiny po požití jídla obsahujícího rozpustnou vlákninu a prebiotika ve srovnání s placebem. Ke zkoumání produkce SCFA v tlustém střevě a metabolického osudu SCFA u zdravých a nemocných subjektů jsou zapotřebí studie stabilního indikátoru.

Střevní mikrobiota starších jedinců je méně rozmanitá, má vyšší interindividuální variabilitu a nižší kapacitu produkce SCFA ve srovnání s mladšími dospělými. Dysbióza střevní mikrobioty by se tedy mohla podílet na rozvoji několika chronických systémových onemocnění souvisejících s věkem, jako je sarkopenie a nižší kvalita svalů nebo kognitivní dysfunkce. Tato poškození související s věkem jsou spojena se sníženou fyzickou výkonností a zvýšeným rizikem pádů, zlomenin, tělesného postižení a úmrtnosti. Dysbióza střevní mikrobioty (tj. změněné mikrobiální složení a funkce) může přispět k rozvoji sarkopenie modulací velikosti, složení a funkce svalů. Navíc SCFA, metabolity produkované prospěšnými bakteriemi, pomáhají udržovat kognitivní funkce a psychickou pohodu prostřednictvím svých protizánětlivých a genově regulačních vlastností. Nutriční intervence, jako je suplementace vlákniny, musí být tedy studiem modulátoru mikrobiálního složení a rychlosti produkce SCFA, stejně jako následných účinků na svalové a kognitivní zdraví a celkovou pohodu.