Počet bakterií sídlících v našich střevech se pohybuje kolem 40 bilionů a vyrovná se tak počtu buněk celého lidského těla. Typická střevní bakterie je ale mnohem menší než běžná lidská buňka, a tak celá mikrobiální osádka lidského střeva, tzv. mikrobiom, váží jen kolem 1,3 kilogramu. Přesto má na lidský organismus velmi výrazný dopad. Promlouvá do vývoje imunitního systému, zasahuje dokonce i do funkcí mozku. Především však razantně ovlivňuje trávení.
Nová studie vědců vedených Rosou Krajmalnik-Brownovou z Arizona State University v americkém Tempe odhalila střevní mikroby, kteří „ždímají“ z potravy dodatečnou energii a mohou tak významně promlouvat do účinnosti nejrůznějších diet. Objev také vrhá nové světlo na individuální rozdíly v energetické bilanci organismu. To známe všichni - někdo může sníst cokoli a drží si zdravou tělesnou hmotnost, jiný se jen podívá na dílek pizzy a hned přibere.
Hodně metanu
Střevní mikrobiom některých lidí produkuje hodně metanu, zatímco u jiných se tento plyn ve střevě téměř nevytváří. Studie týmu Rosy Krajmalnik-Brownové publikovaná ve vědeckém časopise The ISME Journal odhalila, že lidé, jejichž střevní mikrobiom produkuje hodně metanu, jsou obzvláště dobří v uvolňování extra energie ze stravy s vysokým obsahem vlákniny.
Po stravě s vysokým obsahem vlákniny se obvykle netloustne, protože z ní lidé vstřebají méně energie. Odborníci na výživu proto vysoký podíl vlákniny ve stravě doporučují. Více energie lidé získají z typické západní diety, která vlákninou nepřekypuje, zato je bohatá na cukry a tuky. Do trávení tohoto typu potravy bakterie produkující metan nijak výrazně nezasahují. Při stravě s vysokým obsahem vlákniny však není množství bakteriemi produkovaného metanu zanedbatelným faktorem pro celkový příjem energie. Krajmalnik-Brownová a její spolupracovníci jsou přesvědčeni, že závěry z jejich studie by mohly posloužit k sestavování jídelníčku „na míru“ jednotlivým lidem.
„Rozdíl v příjmu energie má zásadní význam při dietních intervencích. Ukazuje se, že různí lidé mohou na stejnou dietu reagovat odlišně. Významnou roli přitom sehrává složení jejich střevního mikrobiomu,“ říká člen výzkumného týmu Blake Dirks z Arizona State Univerzity.
Bakteriální producenti metanu
Pokud jsou ve střevním mikrobiomu zastoupeny vyšší měrou bakterie produkující metan, tzv. methanogeny, pracuje střevní mikroflóra jako celek efektivněji a zajistí vyšší absorpci energie z potravy. Tým Rosy Krajmalnik-Brownové se pokusil zjistit, jakou roli přitom metanogenní bakterie sehrávají.
Střevní mikrobi rozkládají vlákninu z potravy na mastné kyseliny s krátkým řetězcem a ty pak tělo využívá jako zdroj energie. Přitom vzniká vodík, jehož zvýšené koncentrace tlumí metabolickou aktivitu střevních bakterií. Některé bakterie ale vodík dokážou využít a spotřebovávají ho. Tím zajistí jiným střevním bakteriím příhodné podmínky pro další rozklad vlákniny. K významným „jedlíkům vodíku“ se řadí metanogenní bakterie. Zkonzumovaný vodík promění na metan. Jsou to jediné bakterie, které tento plyn v lidském organismu vytvářejí.
„Lidské tělo samo o sobě metan neprodukuje. To dělají pouze mikrobi. Přítomnost metanu signalizuje efektivní mikrobiální produkci mastných kyselin s krátkým řetězcem,“ říká Rosa Krajmalnik-Brownová.
Metan vznikající v trávicím traktu činností bakterií odchází ze střeva při tzv. flatulenci. Lidově se tomu říká „větry“. Část metanu odchází podstatně nenápadněji s vydechovaným vzduchem.
Šest dní pod dohledem
Pro výsledek celého projektu měl zásadní význam experiment, v kterém vědci poskytli každému ze šesti dobrovolníků dva různé typy stravy. Jedna dieta se skládala hlavně ze zpracovaných potravin a měla nízký obsah vlákniny. Druhá zahrnovala celozrnné potraviny a byla na vlákninu bohatá. Obě diety obsahovaly stejný podíl sacharidů, bílkovin a tuků.
Krajmalnik-Brownová využila unikátní vybavení na Translational Research Institute AdventHealth, kde každý dobrovolník strávil šest dní v uzavřené místnosti podobné hotelovému pokoji. Ta plní funkci kalorimetru, tedy zařízení na měření energie. Vědci tak mohli nepřetržitě sledovat metabolismus dobrovolníků a zjišťovat výdej metanu. Běžně se měří produkce metanu v organismu analýzou vydechovaného vzduchu, ale kalorimetr v Translational Research Institute AdventHealth umožňuje komplexnější přístup. Je tu možné například zohlednit i množství metanu z flatulence. Kontrola nad metabolismem a produkcí metanu probíhá nepřetržitě.
Vědci analyzovali vzorky krve a stolice odebrané dobrovolníkům a z těchto dat pak určili kolik energie absorboval organismus z potravy. Ze získaných údajů vědci rovněž usuzovali na aktivitu střevních mikrobů. Porovnávali údaje od lidí, jejichž střevní mikrobiom produkoval vysoké nebo naopak nízké hladiny metanu. Potvrdilo se, co odborníci na výživu vědí už dlouho: Lidé na dietě s vysokým obsahem vlákniny absorbují z potravy méně energie než jedlíci průmyslově zpracovaných potravin.
Nové je zjištění, že při konzumaci potravy bohaté na vlákninu se více energie vstřebá ve střevě, jehož mikrobiom vyprodukuje více metanu. Odhalení této závislosti je důležité z medicínského hlediska. Blake Dirks k tomu říká: „Účastníci naší studie byli relativně zdraví. Myslím, že by stálo za to se podívat, jak na tento typ diety reagují jiné populace – lidé s obezitou, cukrovkou nebo jinými zdravotními problémy.“
Podmínky experimentu byly nastaveny tak, aby dobrovolníci během sledování nehubli. Na dietě s vysokým obsahem vlákniny ale někteří přeci jen něco shodili. Vědce nyní zajímá, jak metanogenní mikrobi ovlivní trávení potravy při dietě zacílené na zhubnutí. Dopředu počítají s tím, že jedna a ta samá dieta bude mít na různé lidi odlišné účinky.
„Je důležité brát v potaz individuální odlišnosti mikrobiomu,“ říká Rosa Krajmalnik Brownová. „Navrhli jsme například s velkou péčí dietu, která měla lidem vylepšit střevní mikrobiom, ale ta měla na každého člověka jiný účinek. Částečně to lze zřejmě připsat na vrub odlišné produkce metanu mikrobiomem těchto lidí.“