Fibermetabolism vid kronisk obstruktiv lungsjukdom

Kostfibrer är svårsmältbara kolhydrater, som finns i flera dagliga livsmedel som bönor, baljväxter, fullkornsprodukter och hela frukter och grönsaker. Food and Drug Administration rekommenderar ett dagligt fiberupptag på 25 g. Men under 2009-2010 var det genomsnittliga fiberintaget för vuxna i USA 17 g/dag. Fiber kan inte smältas av mänskliga enzymer och nå tjocktarmen osmält. Beroende på fiberns kemiska struktur (löslighet, polymerisationsgrad) kan eller kan den inte fermenteras av tarmbakterierna. Olösliga, ojästa fibrer som cellulosa hjälper till att förhindra förstoppning genom att förbättra tarmrörelsen och avföringens transittid. De flesta lösliga fibrer som inulin kan fermenteras av tarmbakterier. Under den bakteriella fermenteringen bildas kortkedjiga fettsyror (SCFA) såsom acetat (C2), propionat (C3) och butyrat (C4). Produktionen är högst i den proximala tjocktarmen där mängden fibrer är som högst. Kolonocyterna absorberar mer än 90 % av SCFAs, resten utsöndras med avföringen. Det mesta av butyratet oxideras i kolonocyterna, som är deras huvudsakliga energikälla. Propionat metaboliseras i levern. Speciellt acetat kommer in i den systemiska cirkulationen och kan ha antiinflammatoriska och immunmodulerande effekter. Indol och isovalerat är produkter av bakteriell aminosyrafermentering. Indol produceras enbart av bakteriella enzymer från den essentiella aminosyran tryptofan (TRP) och isovalerat från grenkedjiga aminosyror.

Vid KOL orsakar ett förstärkt lunginflammatoriskt svar en kombination av små luftvägssjukdomar (t.ex. obstruktiv bronkiolit) och/eller en förstörelse av lungparenkym (emfysem). Detta leder till en progressiv och ihållande luftflödesbegränsning. Det har visat sig att en hälsosam totalkost såväl som en kost rik på fiber kan associeras med en god lungfunktion och en minskad KOL-prevalens. En kost rik på fermenterbara fibrer förändrade tarm- och lungmikrobiotan hos möss, främst genom en minskning av förhållandet Firmicutes-till-Bacteroidetes, vilket åtföljdes av förhöjda koncentrationer av cirkulerande SCFA. Dessa möss skyddades mot allergisk inflammation i lungorna. Tidigare forskning på människa har visat att sammansättningen av tarmmikrobiotan påverkar astmalisken och den var associerad med exacerbationer i cystisk fibros tidigt i livet, vilket visar på en korshörning mellan tarm och lungor. Halnes et al. fann en signifikant minskad luftvägsinflammation hos astmapatienter fyra timmar efter intag av en måltid innehållande lösliga fibrer och prebiotika jämfört med en placebomåltid. Stabila spårämnesstudier behövs för att undersöka kolonproduktionen och metaboliska ödet för SCFA hos friska och sjuka försökspersoner.

Den intestinala mikrobiotan hos äldre individer är mindre mångfaldig, har en högre interindividuell variabilitet och lägre produktionskapacitet för SCFA jämfört med yngre vuxna. Därför kan en dysbios av tarmmikrobiotan vara involverad i utvecklingen av flera åldersrelaterade kroniska systemsjukdomar, såsom sarkopeni och lägre muskelkvalitet eller kognitiv dysfunktion. Dessa åldersrelaterade funktionsnedsättningar är förknippade med nedsatt fysisk prestationsförmåga och förhöjd risk för fall, frakturer, fysisk funktionsnedsättning och dödlighet. Dysbios av tarmens mikrobiota (dvs. en förändrad mikrobiell sammansättning och funktion) kan bidra till utvecklingen av sarkopeni genom att modulera muskelstorlek, sammansättning och funktion. Dessutom hjälper SCFA, metaboliter som produceras av nyttiga bakterier, till att upprätthålla kognitiv funktion och psykologiskt välbefinnande genom deras antiinflammatoriska och genreglerande egenskaper. Därför måste näringsinterventioner, såsom fibertillskott, vara studier som en modulator av mikrobiell sammansättning och SCFA-produktionshastighet, såväl som de efterföljande effekterna på muskel och kognitiv hälsa och allmänt välbefinnande.