Oligosacharidy lidského mléka (HMO) a střevní mikrobiota, imunitní systém v Antarktidě

Cílem této studie je prozkoumat účinek suplementace prebiotik, specifické směsi sacharidů obsažených v mateřském mléce (HMO), jako opatření ke zlepšení střevní flóry, zánětlivých procesů ve střevě, celkového imunitního stavu, regulace sacharidů, tuku a kostní metabolismus a neurologické změny v Antarktidě. Přibližně roční pobyt na stanici Concordia (Antarktida) v nadmořské výšce cca 3200 m zahrnuje dlouhou cestu a následné extrémní podmínky prostředí i odpovídající adaptační mechanismy a je tedy velmi dobrým pozemským modelem (analogovým modelem) pro zkoumání změn během prostor zůstává. Dlouhodobě (tj. > 6 měsíců) expozice mikrogravitaci vede k četným fyziologickým reakcím, včetně zhoršené glukózové tolerance, snížené imunitní funkce a úbytku kostní hmoty, což může vést k poměrně vážným zdravotním následkům. V tomto analogovém modelu jsou pozorovány podobné změny, i když méně závažné, s ohledem na imunitní systém nebo glukózovou toleranci jako při letu do vesmíru.

Složení stravy výrazně ovlivňuje složení střevní flóry. Zejména dietní sacharidy poskytují substrát pro některé bakterie, které by mohly mít pozitivní vliv na zdraví. Prebiotika jsou definována jako substráty, které jsou selektivně využívány hostitelskými mikroorganismy a které poskytují zdravotní výhody. Prebiotika jsou trávena pouze střevními mikroorganismy a stimulují růst nebo aktivitu bakterií ve střevě, které prokázaly zdravotní přínosy nebo zlepšenou pohodu. Hlavními živinami pro růst bakterií jsou nestravitelné sacharidy, které z definice hostitel, v tomto případě lidský organismus (hostitel), nestráví. Mezi nestravitelné sacharidy patří například rezistentní škrob a dextriny, neškrobové polysacharidy (NSP) (např. pektiny) a nestravitelné oligosacharidy (např. Rafinóza, inulin atd.). Tyto sacharidy jsou fermentovány střevními bakteriemi na mastné kyseliny s krátkým řetězcem (SCFA), zejména kyselinu octovou, propionovou a máselnou. Tento proces probíhá především v tlustém střevě, ale také v tenkém střevě. SCFA se rychle vstřebávají sliznicí tlustého střeva a působí na celé tělo, přispívají například k energetickým potřebám hostitele nebo zprostředkovávají komunikaci střeva a mozku, což má zásadní vliv na fyziologii a zdraví hostitele.

HMO jsou také prebiotika a jsou třetí nejhojnější pevnou složkou mateřského mléka. Většina dosud publikovaných výzkumů o účincích HMO byla proto provedena na kojencích. HMO nejsou tráveny ve střevě a jsou využívány hlavně v tlustém střevě bakteriemi, které tam sídlí. U kojenců bylo prokázáno, že HMO nejen podporují zdravé složení střevní flóry, ale také zhoršují růst patogenů a modulují expresi genů účastnících se zánětu. Několik studií in vitro a in vivo prokázalo antivirové vlastnosti HMO proti různým virům, jako je rotavirus, norovirus, HIV a chřipka. HMO hrají významnou roli v imunitním systému posílením imunitní odpovědi. Počáteční aplikace HMO u dospělých podpořily tato zjištění.

Tato studie si proto klade za cíl prozkoumat, jak denní podávání 5,5 g směsi HMO během hibernace na stanici Concordia v Antarktidě ovlivňuje:

• glukózová tolerance
• zánětlivé procesy
• imunitní funkce
• metabolismus tuků a kostí a
• Pohoda

Postup studie Jedná se o tzv. placebem kontrolovanou, randomizovanou intervenční studii v paralelním designu. To znamená, že subjekty budou náhodně vybrány, aby dostávaly buď směs HMO denně, nebo placebo. Délka studia pro testovanou osobu je cca. 20 měsíců. Dělí se na vyšetřovací fázi před odletem do Antarktidy, přibližně v září roku, šest fází během zimování v Antarktidě a jednu fázi přibližně 6 měsíců po návratu.

Každá jednotlivá fáze je identická, jeden příklad je znázorněn na obrázku 1.

Den 1 (víkendový den) Den 2 Den 3 Den 4 Den 5 Odběr krve nalačno X Orální glukózový toleranční test X Vzorek slin X Vzorek stolice X X X (X) Dietní deník X X X Suplementace HMO Denně, začátek po prvním sezení v Concordia

Obrázek 1: Znázornění každé fáze (U jako na obrázku 1) testování

Intervence Intervence, tj. léčebné opatření použité v této studii, v jedné skupině je denní podávání 5,5 g sacharidové směsi analogické lidskému mléku, ale produkované bakteriemi. Toto množství je certifikováno Evropským kontrolním úřadem jako bezpečné pro lidskou spotřebu. Druhá skupina dostává odpovídající placebo, maltózu.

Metoda měření Krevní test a žilní vstup Odběr krve z periferní žíly je spojen s obvyklými riziky venepunkce. Jedná se o hematomy nebo infekce v místě vpichu. Při zavedení periferního žilního vstupu může ve vzácných případech dojít k poranění žíly (skleroterapie) a periferních nervů. Odběr krve a žilní vstup provádí zkušený lékař, což minimalizuje riziko.

Odběry krve nalačno Vzorky krve nalačno pro analýzu různých krevních parametrů se odebírají ve stejný den jako orální glukózový toleranční test (OGTT) (viz obrázek 1). Vzhledem k tomu, že se na OGTT odebírá několik vzorků krve, i po odběru nápoje, bude v oblasti předloktí umístěn žilní vstup ve formě zavedené žilní kanyly (malá plastová hadička), aby se zabránilo opakovanému propíchnutí paže žíly.

Tolerance glukózy pomocí orálního glukózového tolerančního testu Takzvaný orální glukózový toleranční test (OGTT) lze použít ke stanovení rozdílů v metabolismu glukózy (cukrového metabolismu) mezi intervenční a kontrolní fází. Přibližně 3. den každé fáze studie se ráno nalačno vypije nápoj, který se připraví ze 75 g glukózy (prášek Medicalfox Gluko 75) a 300 ml pitné vody. Krev se odebírá každých 15 minut v první hodině po podání nápoje a každých 30 minut ve druhé hodině.

Vzorek slin Vzorky slin budou odebrány k testování určitých hormonů, které odrážejí hladinu stresu a také reaktivitu některých virů (herpes virus, rotavirus). Za tímto účelem se v ústech několik minut žvýká malý smotek vaty z připravené nádobky (slinice) a během fáze vyšetření se jednou vrátí do odběrové zkumavky. Získané sliny se zmrazí a později analyzují v laboratoři.

Odběr stolice Za účelem vyšetření změn střevní flóry se vzorky stolice odebírají 3 po sobě jdoucí dny v každé fázi. Za tímto účelem se nad toaletu umístí takzvaný „zachytávač výkalů“, aby se výkaly lépe shromažďovaly. Z těchto výkalů se pak odeberou tři vzorky do 3 různých zkumavek. Malá lžička v každé zkumavce se naplní výkaly, vloží se zpět do zkumavky, uzavře se a zmrazí.

Dokumentace stravy Aby bylo možné odhadnout vliv složení potravy na střevní flóru, zkonzumovaná strava se dokumentuje 2 pracovní dny a jeden víkendový den. To se provádí v připraveném dietologu.