Wpływ diety na oś jelitowo-mięśniową u osób starszych

Podczas starzenia masa mięśni szkieletowych i funkcje fizyczne zmniejszają się, podczas gdy poziom lipidów i adipocytów wzrasta w komórkach mięśniowych i pomiędzy nimi, pogarszając w ten sposób skład mięśni. W wyniku tych zmian związanych z wiekiem osoby starsze są bardziej narażone na osłabienie, upadki i złamania, niepełnosprawność i hospitalizację oraz śmiertelność z jakiejkolwiek przyczyny. W związku z tym wyjaśnienie mechanizmów leżących u podstaw masy mięśniowej, składu mięśniowego i funkcji fizycznych oraz interwencje, które pozytywnie wpływają na te zmienne, będą ważne dla rozwiązania priorytetu zdrowia publicznego, jakim jest poprawa jakości życia i zdrowego starzenia się osób starszych.

Mikrobiom jelitowy i jego produkty metaboliczne biorą udział w mechanizmach wpływających na masę mięśni szkieletowych, skład mięśni i funkcje fizyczne, które zostały zdefiniowane jako oś jelitowo-mięśniowa. Na przykład masa mięśniowa i funkcje fizyczne są zmniejszone u zwierząt, które nie mają mikrobiomu (myszy wolne od zarazków), a u myszy leczonych antybiotykami jest to interwencja, która zmniejsza zawartość bakterii jelitowych. Badając dalej, metabolity pochodzące z bakterii jelitowych wpływają na masę mięśniową, skład mięśni i funkcje fizyczne u młodych i starszych zwierząt, w tym pozytywny wpływ na octan, propionian i maślan krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (SCFA) oraz negatywny wpływ na siarczan indoksylu (IS) i siarczan para-krezolu (PCS). Podobnie siarczan fenolu (PS) i fenyloacetyloglutamina (PAG) są metabolitami pochodzącymi z mikrobiomu jelitowego, które były związane ze złym składem mięśni i gorszą funkcją fizyczną w badaniach starszych dorosłych ludzi, które zostały opublikowane przez naszą grupę. Co ciekawe, wyższe poziomy SCFA w okrężnicy są związane z niższym pH, co jest ważnym odkryciem, ponieważ wzrost Enterobacteriaceae, rodziny bakterii zawierającej geny zaangażowane w produkcję IS, PCS, PS i PAG, jest ograniczony w środowisku kwaśnym i po narażenie na fizjologiczne poziomy SCFA. Podsumowując, dane te sugerują, że interwencje mające na celu zwiększenie produkcji bakteryjnych SCFA mogą być ważnym podejściem do poprawy działań związanych z mięśniami u osób starszych.

Fermentacja błonnika rozpuszczalnego przez bakterie jelitowe powoduje powstawanie octanu, propionianu i maślanu, a SCFA w kale proporcjonalnie wzrastają, podczas gdy poziomy IS i PCS w krążeniu są zmniejszone w odpowiedzi na dietę o wysokiej rozpuszczalności błonnika. Jako dowód koncepcji, poziomy SCFA w kale i krążeniu, masa mięśniowa i wydolność tlenowa zostały zwiększone u młodych myszy, które były karmione dietą o stosunkowo większej zawartości błonnika rozpuszczalnego, ale niewiele badań podjęło próbę takiego podejścia u starszych dorosłych ludzi. Biorąc pod uwagę, że poziomy SCFA w kale zmniejszają się podczas starzenia, podczas gdy poziomy IS, PCS, PS i PAG w osoczu wzrastają, dane te łącznie sugerują, że dieta bogata w błonnik rozpuszczalny może być ważnym podejściem do poprawy wskaźników związanych z mięśniami u osób starszych ludzie. Aby przetestować tę hipotezę, starsi dorośli zostaną losowo przydzieleni do spożywania diety o wysokiej lub niskiej rozpuszczalności błonnika przez 12 tygodni.