Fibermetabolisme ved kronisk obstruktiv lungesygdom

Kostfibre er ufordøjelige kulhydrater, som er til stede i flere daglige fødevarer såsom bønner, bælgfrugter, fuldkornsprodukter og hele frugter og grøntsager. Food and Drug Administration anbefaler en daglig fiberoptagelse på 25 g. Men i 2009-2010 var det gennemsnitlige fiberindtag for amerikanske voksne 17 g/dag. Fiber kan ikke fordøjes af menneskelige enzymer og nå tyktarmen ufordøjet. Afhængig af fiberens kemiske struktur (opløselighed, polymerisationsgrad) kan eller kan den gæres af tarmbakterierne. Uopløselige, ugærede fibre såsom cellulose hjælper med at forhindre forstoppelse ved at forbedre afføringen og afføringstiden. De fleste opløselige fibre som inulin kan fermenteres af tarmbakterier. Under den bakterielle fermentering dannes kortkædede fedtsyrer (SCFA), såsom acetat (C2), propionat (C3) og butyrat (C4). Produktionen er højest i den proksimale colon, hvor mængden af ​​fibre er højest. Kolonocytterne absorberer mere end 90 % af SCFA'erne, resten udskilles med fæces. Det meste af butyratet oxideres i colonocytterne, som er deres vigtigste energikilde. Propionat bliver metaboliseret af leveren. Især acetat kommer ind i det systemiske kredsløb og kan have antiinflammatoriske og immunmodulerende virkninger. Indol og isovalerat er produkter af bakteriel aminosyrefermentering. Indol produceres udelukkende af bakterielle enzymer fra den essentielle aminosyre tryptofan (TRP) og isovalerat fra forgrenede aminosyrer.

Ved KOL forårsager en øget pulmonal inflammatorisk respons en kombination af små luftvejssygdomme (f.eks. obstruktiv bronchiolitis) og/eller en ødelæggelse af lungeparenkym (emfysem). Dette fører til en progressiv og vedvarende luftstrømsbegrænsning. Det har vist sig, at en sund overordnet kost samt en kost med højt fiberindhold kan være forbundet med en god lungefunktion og en nedsat KOL-prævalens. En diæt rig på fermenterbare fibre ændrede tarm- og lungemikrobiotasammensætningen hos mus, hovedsageligt gennem et fald i Firmicutes-til-Bacteroidetes-forholdet, som blev ledsaget af forhøjede koncentrationer af cirkulerende SCFA'er. Disse mus var beskyttet mod allergisk betændelse i lungerne. Tidligere menneskelig forskning har vist, at sammensætningen af ​​tarmmikrobiotaen påvirker astmarisikoen, og den var forbundet med tidlige livseksacerbationer i cystisk fibrose, som viser en tarm-lunge krydstale. Halnes et al. fundet en signifikant reduceret luftvejsbetændelse hos astmapatienter fire timer efter indtagelse af et måltid indeholdende opløselige fibre og præbiotika sammenlignet med et placebomåltid. Stabile sporstofundersøgelser er nødvendige for at undersøge colonproduktionen og metaboliske skæbne for SCFA'er hos raske og syge forsøgspersoner.

Den intestinale mikrobiota hos ældre individer er mindre forskelligartet, har en højere interindividuel variabilitet og lavere SCFA-produktionskapacitet sammenlignet med yngre voksne. Derfor kan en dysbiose af tarmmikrobiota være involveret i udviklingen af ​​adskillige aldersrelaterede kroniske systemiske sygdomme, såsom sarkopeni og lavere muskelkvalitet eller kognitiv dysfunktion. Disse aldersrelaterede svækkelser er forbundet med nedsat fysisk ydeevne og øget risiko for fald, brud, fysisk handicap og dødelighed. Dysbiose af den intestinale mikrobiota (dvs. en ændret mikrobiel sammensætning og funktion) kan bidrage til udviklingen af ​​sarkopeni ved at modulere muskelstørrelse, sammensætning og funktion. Desuden hjælper SCFA'er, metabolitter produceret af gavnlige bakterier, med at opretholde kognitiv funktion og psykologisk velvære gennem deres antiinflammatoriske og genregulerende egenskaber. Derfor skal ernæringsinterventioner, såsom fibertilskud, være undersøgelser som en modulator af mikrobiel sammensætning og SCFA-produktionshastighed, såvel som de efterfølgende effekter på muskel- og kognitiv sundhed og generelt velvære.