Bakterie jelitowe Firmicutes poprawiają metabolizm oraz zdrowie kości – wyniki badania
Maślan i L-arginina – kluczowe metabolity wspierające zdrowie kości według badań naukowców
Najnowsze badanie obejmujące 684 dorosłych osób z Chin wykazało istotne związki pomiędzy mikrobiotą jelitową, procesem starzenia się oraz stanem zdrowia kości, szczególnie w kontekście osteoporozy – choroby prowadzącej do osłabienia kości i zwiększonego ryzyka złamań.
Badanie zostało przeprowadzone przez Institute of Intelligent Medical Research (IIMR) firmy BGI Genomics we współpracy z innymi instytucjami naukowymi. Wyniki opublikowano w maju bieżącego roku w czasopiśmie naukowym „npj | Metabolic Health and Disease”, które jest częścią grupy Nature Portfolio. Czasopismo to koncentruje się na wszystkich aspektach metabolizmu, w tym mechanizmach podstawowych, chorobach metabolicznych oraz badaniach klinicznych związanych z diagnostyką i interwencjami terapeutycznymi.
Wyniki tego badania szczególnie podkreślają rolę bakterii jelitowych w kształtowaniu gęstości mineralnej kości (ang. bone mineral density, BMD), oferując nowe perspektywy opracowania mikrobiotycznych strategii profilaktyki i leczenia osteoporozy.
Skład mikrobioty a gęstość kości (BMD)
Osteoporoza stanowi coraz poważniejszy problem zdrowotny, szczególnie w starzejących się społeczeństwach, przyczyniając się do zwiększonego ryzyka złamań oraz pogorszenia jakości życia. Wiadomo, że czynniki takie jak starzenie się, menopauza czy nieprawidłowe odżywianie negatywnie wpływają na zdrowie kości. Przeprowadzone badanie koncentruje się na mniej jasnym zagadnieniu dotyczącym wpływu bakterii jelitowych na regulację gęstości mineralnej kości, w szczególności analizując rolę poszczególnych grup bakterii.
Kluczowym odkryciem zespołu badawczego była różnica w tempie obniżania się BMD wraz z wiekiem w zależności od dominującego typu mikrobioty jelitowej. Okazało się, że osoby z mikrobiomem zdominowanym przez bakterie typu Bacteroides (ETB) doświadczały znacznie szybszego spadku gęstości kości w porównaniu z osobami o mikrobiomie zdominowanym przez bakterie typu Prevotella (ETP). Taka zależność była zauważalna zarówno u kobiet, jak i mężczyzn. Ponadto wraz z wiekiem ryzyko rozwoju osteopenii i osteoporozy było wyraźnie wyższe w grupie ETB niż w ETP.
Mikrobiom jako czynnik wspierający zdrowie kości
Badanie wykazało istotne związki między szlakami metabolicznymi mikroorganizmów, związanymi z biosyntezą L-argininy oraz produkcją maślanu (butyratu), a wyższą gęstością mineralną kości. L-arginina jest aminokwasem niezbędnym do produkcji tlenku azotu (NO), który hamuje resorpcję kości poprzez oddziaływanie na osteoklasty, tym samym wspierając zdrowie układu kostnego. Wskazuje to, że zwiększenie produkcji L-argininy oraz maślanu przez bakterie jelitowe może stanowić skuteczną strategię utrzymania zdrowej gęstości kości, szczególnie u osób starszych.
Istotną rolę odgrywają tutaj bakterie z typu Firmicutes, zwłaszcza należące do rodziny Lachnospiraceae, które mogą pomagać w utrzymaniu masy kostnej poprzez modulowanie stanu metabolicznego i zapalnego gospodarza. Te same metabolity, które regulują procesy metaboliczne, takie jak maślan, wykazują również pozytywny wpływ na zdrowie kości poprzez redukcję przewlekłego stanu zapalnego, który jest jednym z kluczowych czynników degradacji tkanki kostnej.
W szczególności maślan oddziałuje na osteoklasty (komórki odpowiedzialne za resorpcję kości) oraz osteoblasty (komórki budujące kość), pomagając w regulacji układu odpornościowego oraz utrzymaniu równowagi między procesami resorpcji a formowania kości. Przewlekły stan zapalny, często związany z zaburzoną równowagą mikroflory jelitowej, wiąże się z występowaniem chorób takich jak osteoporoza. Maślan może przeciwdziałać temu efektowi, obniżając poziom markerów zapalnych w organizmie.
Co ciekawe, badanie nie wykazało istotnych różnic w ogólnej różnorodności mikrobioty jelitowej pomiędzy osobami z osteoporozą, osteopenią i prawidłową gęstością kości, jednak wskazało, że określone gatunki bakterii były wyraźnie powiązane z wyższą BMD. Wskazuje to na potencjalne korzyści wynikające ze stymulacji wzrostu bakterii produkujących maślan lub zwiększenia produkcji L-argininy jako strategii prewencji osteoporozy. Wyniki sugerują również możliwość zastosowania spersonalizowanych metod leczenia osteoporozy opartych o profil mikrobioty jelitowej.
Odkrycia te otwierają drogę dla przyszłych interwencji opartych o mikrobiotę jelitową, które mogłyby pomóc w profilaktyce oraz leczeniu osteoporozy. Podejście to może być szczególnie istotne dla osób o podwyższonym ryzyku utraty masy kostnej. Stratyfikacja pacjentów ze względu na typ mikrobiomu jelitowego może pozwolić na wdrożenie bardziej precyzyjnych, spersonalizowanych terapii, oferując nowe możliwości utrzymania zdrowia kości wraz z wiekiem.
Źródło: npj Metabolic Health and Disease
