Úvod
Střevní mikroflóra (mikrobiota) představuje soubor všech bakterií kolonizujících gastrointestinální trakt. Fyziologické složení mikrobioty má zásadní význam pro lidské zdraví. Porucha střevní mikroflóry (dysbióza) se vyskytuje u řady onemocnění, vyznačujících se typickými odchylkami, např. zvýšením potenciálně patogenních bakterií a snížením množství komenzálních, prospěšných bakterií. Mezi tato o nemocnění, spjatá s dysbiózou, patří např. diabetes mellitus 2. typu, idiopatické střevní záněty (inflammatory bowel diseases, IBD), ale i kardiovaskulární onemocnění.(2) Z důvodu etiologické role mikrobiomu, resp. jeho poruch, ve vzniku závažných onemocnění, se stále častěji objevují snahy o modulaci střevní mikroflóry jako inovativní a slibná léčebná strategie. Jednou z možností, jak ovlivnit mikrobiom, je suplementace vitaminů; uvedená studie se zaměřila na působení vitaminu C.
Vitamin C hraje v lidském organismu celou řadu nezastupitelných rolí. Patří mezi ně nejen antioxidační ochrana tkání a orgánů, proto i ochrana před rozvojem onemocnění, v jejichž vzniku se uplatňuje oxidační stres, dále jeho protizánětlivý účinek, ale i nezastupitelná úloha v mnoha metabolických reakcích. Vliv tohoto vitaminu na střevní mikrobiotu nebyl dosud zcela objasněn. V této souvislosti je důležitý proces vstřebávání perorálně podávaného vitaminu C; tímto procesem je ovlivněna i možnost jeho působení ve střevě. Vitamin C se dobře vstřebává v proximálních partiích tenkého střeva, jak je tomu obecně u vitaminů. Denní příjem 30–180 mg/den vede k 70–90% vstřebávání vitaminu C, avšak při aplikaci dávek přesahujících 1000 mg/den absorpce klesá na méně než 50 %.(3,4) (Jiná je situace při podávání přípravků s lipozomálním vstřebáváním, kdy je podíl vstřebaného vitaminu C podstatně vyšší). Toto na dávce závislé vstřebávání perorálně podaného standardního vitaminu C v tenkém střevě umožňuje při podávání vyšších dávek působení tohoto vitaminu na střevní mikroflóru, která je primárně lokalizovaná v ileu a tlustém střevě.
Cílem této studie bylo prozkoumat posuny v bakteriálních populacích mikrobioty po perorálním podávání vysokých dávek vitaminu C a zjistit tak, zda suplementace vysokých dávek tohoto vitaminu by mohla být prospěšnou léčebnou strategií pro prevenci a komplementární terapii chorob, v jejichž vzniku hrají roli patologické změny ve složení bakteriálního osídlení střevního traktu.
Uspořádání a výsledky studie
Šlo o pilotní klinickou studii1 s tímto zaměřením. Ve studii dostávali probandi (14 zdravých dobrovolníků ve věku 18 až 30 let) perorálně kapsle o obsahu 1000 mg vitaminu C denně po dobu dvou týdnů. Složení střevní mikroflóry bylo analyzováno před a po této intervenci provedením identifikace bakterií ve stolici stadardní PCR metodikou sekvenování genů 16S rRNA. Výsledky ukázaly, že 14denní suplementace vysokých dávek vitaminu C (1000 mg denně) vedla ke zvýšení relativního výskytu bakterií čeledi Lachnospiraceae (p < 0,05), zatímco pokles byl pozorován u zastoupení bakterií čeledi Bacteroidetes (p < 0,01), Enterococci (p < 0,01) a Gemmiger formicilis (p < 0,05) ve střevech probandů. Kromě toho byly u zařazených osob pozorovány trendy bakteriálních posunů u bakterií rodu Blautia (nárůst) a Streptococcus thermophilus (pokles). Tyto výsledky ukázaly, že suplementace vysokými dávkami vitaminu C po dobu dvou týdnů vede u zdravých jedinců k modulaci střevní mikrobioty s několika prospěšnými posuny ve složení bakteriální populace. Tento účinek suplementace vitaminu C může mít významnou klinickou relevanci, pokud jde o preventivní účinek, protože bakterie, jejíž zastoupení se suplementací vitaminu C zvýšilo, mají protizánětlivé vlastnosti a jejich zastoupení koreluje s fyziologickým stavem střev, a zprostředkovaně i s celkovým zdravotním stavem.
Diskuse
Význam této studie spočívá především v důkazu, že podávání vysokých dávek vitaminu C působí na střevní mikrobiotu prospěšně. Toto zjištění může mít význam pro prevenci a komplementární léčbu různých onemocnění, v jejichž rozvoji hraje roli dysbióza. K takovým onemocněním patří neurodegenerativní choroby, například Parkinsonova nemoc, u které jedna z dřívějších studií prokázala patologické posuny ve složení střevní mikrobioty, například zvýšené zastoupení bakterií rodu Blautia a Roseburia.(5)
Dále mohou mít zjištění o výhodnosti podávání vysokých dávek vitaminu C pro složení mikrobioty význam například u pacientů s jaterní cirhózou, u kterých bylo zjištěno, že zvýšené zastoupení bakteriálního rodu Blautia je spojeno se snížením závažnosti tohoto onemocnění, zatímco vysoké zastoupení rodu Enterococcus bylo spojeno se zánětlivými změnami a snížením kognitivních funkcí.(6) Autoři referované studie uvádějí, že jsou si vědomi určitých metodických omezení, například relativně nízkého počtu probandů a faktu, že studie byla časově omezená. Proto doporučují, aby příští takto zaměřené studie byly provedeny na větších skupinách a zkoumaly vliv dlouhodobější vitaminové suplementace na mikrobiotu. Dále navrhují, aby v příštích studiích byly zkoumány nejen změny složení mikrobioty, ale i další související dlouhodobější důsledky jako jsou markery zánětu a oxidativního stresu. Dále by se studie měly zaměřit na to, jak se změny mikrobiomu promítají do metabolických změn, tzv. metabolomu.(7) V této souvislosti autoři uvádějí, že jeden z dřívějších výzkumů ukázal, že suplementace vitaminu C vede ke zvýšení fekální koncentrace mastných kyselin s krátkým řetězcem (short chain fatty acids, SCFA), což koresponduje s výsledky referované studie, která ukázala vliv vitaminu C na zastoupení bakterií produkujících butyrát (butyrát je elementární mastná kyselina ze skupiny SCFA, kterou produkují zejména bakterie fermentující vlákninu ve střevě.)
Nejsilnějším efektem suplementace vysokými dávkami vitaminu C byla zvýšené relativní zastoupení bakteriální čeledi Lachnospiraceae. Tato čeleď patří ke kmenu Firmicutes a je převládající bakteriální skupinou střevní mikroflóry zdravých jedinců. Lachnospiraceae jsou jedním z hlavních producentů SCFA, o kterých je známo, že mají protizánětlivé a antioxidační účinky. V této souvislosti je zajímavé, že u pacientů s Crohnovou chorobou a ulcerózní kolitidou je nalézáno snížené zastoupení čeledi Lachnospiracae.(8) V mechanismu působení vitaminu C na složení mikrobioty hraje pravděpodobně významnou roli jeho antioxidační působení. Přísně anaerobní střevní bakterie, jako je rodina bakterií Lachnospiraceae která patří mezi fyziologickou anaerobní střevní mikrobiotu (healthy human mature anaerobic gut microbiota, HMAGM) je výrazně ovlivněna oxidačním stresem.(9) Vitamin C jako známo, potlačuje oxidační stres a tím může pozitivně mikrobiotu ovlivňovat. Suplementace vitaminu C by mohla být zvláště významná pro pacienty s idiopatickými střevními záněty (IBD). Jak ukazuje výzkum, existuje spojení mezi rozvojem IBD a nerovnováhou střevní mikroflóry. Například u pacientů s Crohnovou chorobou bývá sníženo zastoupení čeledi Lachnospiraceae a rodu Blautia.(10) Suplementace vitaminu C působí opačně, což by mohlo mít u těchto pacientů klinický význam. Tuto koncepci podporuje i nález v některých studiích, že u pacientů s IBD je často přítomen deficit vitaminu C, známky oxidačního stresu a porucha složení mikrobioty.(11) Proto, jak uvádějí autoři studie, podávání vysokých dávek vitaminu C s následnou prospěšnou změnou složení mikrobioty představuje slibnou terapeutickou strategii u pacientů s tímto typem onemocnění, obdobně jako u dalších chorob spojených s poruchou homeostázy mikrobioty, jako jsou některá metabolická, kardiovaskulární a neurologická onemocnění.
Literatura
1. Otten AT, Bourgonje AR, Peters V, et al. Vitamin C supplementation in healthy individuals leads to shifts of bacterial populations in the gut: a pilot study. Antioxidants (Basel) 2021;10:1278.
2. Kho ZY, Lal SK. The human gut microbiome—a potential controller of wellness and disease. Front Microbiol 2018;9:1835.
3. Jacob RA, Sotoudeh G. Vitamin C function and status in chronic disease. Nutr Clin Care 2002;5:66–74.
4. Padayatty SJ, Sun H, Wang Y, et al. Vitamin C pharmacokinetics: Implications for oral and intravenous use. Ann Intern Med 2004;140:533–537.
5. Keshavarzian A, Green S, Engen PA, et al. Colonic bacterial composition in Parkinson’s disease. Mov Disord 2015;30:1351–1360.
6. Bajaj JS, Hylemon PB, Ridlon JM, et al. Colonic mucosal microbiome differs from stool microbiome in cirrhosis and hepatic encephalopathy and is linked to cognition and inflammation. Am J Physiol Liver Physiol 2012, 303, G675–G685.
7. Lee-Sarwar KA, Lasky-Su J, Kelly RS, et al. Metabolome-microbiome crosstalk and human disease. Metabolites 2020;10:181.
8. Sasaki K, Inoue J, Sasaki D, et al. Construction of a model culture system of human colonic microbiota to detect decreased Lachnospiraceae abundance and butyrogenesis in the feces of ulcerative colitis patients. Biotechnol J 2019;14:1800555.
9. Million M, Raoult D. Linking gut redox to human microbiome. Hum. Microbiome J 2018;10:27–32.
10. Oyri SF, Muzes G, Sipos F. Dysbiotic gut microbiome: a key element of Crohn’s disease. Comp Immunol Microbiol Infect Dis 2015;43:36–49.
11. Imes S, Dinwoodie A, Walker K, et al. Vitamin C status in 137 outpatients with Crohn’s disease. Effect of diet counseling. J Clin Gastroenterol 1986;8:443–446.
MUDr. Pavel Kostiuk, CSc.
Edukafarm, Praha
09.04.2022
