Maślan sodu i nukleotydy dietetyczne – agenci specjalni wspierający jelita

Kiedy rozpatruje się temat wsparcia dietetyczno-suplementacyjnego profilaktyki chorób jelit, myśli często uciekają do popularnych probiotyków i błonnika. Jednak okazuje się, że w cieniu tych dobrze poznanych bohaterów w danym obszarze mogą działać również inni agenci specjalni, mający ogromne znaczenie dla naszego układu pokarmowego. Chodzi tu o maślan sodu i nukleotydy dietetyczne, które mogą stanowić innowacyjne połączenie w obszarze badań i potencjalnych terapii chorób jelit. Zarówno maślan, jak i nukleotydy wykazują interesujące zdolności do wspierania komórek nabłonka jelitowego, modulowania mikrobioty oraz wpływają na układ immunologiczny, co daje szanse na otwarcie nowych strategii terapeutycznych w dziedzinie gastroenterologii i dietetyki.
Zadaniem niniejszego artykułu jest zatem przeanalizowanie mechanizmów działania i synergii tytułowych substancji w perspektywie innowacyjnych działań wspierających funkcjonowanie przewodu pokarmowego. Analizując ich właściwości, można też dojść do wniosku, że zarówno maślan sodu, jak i nukleotydy dietetyczne mogą być obiecującym i strategicznym elementem w dietoterapii przewodu pokarmowego.
Maślan sodu to sól sodowa kwasu masłowego, związku pochodzącego z grupy krótkołańcuchowych nasyconych kwasów tłuszczowych (SCFA), naturalnie występujących w przewodzie pokarmowym człowieka. Kwas masłowy to główne źródło energii dla kolonocytów – komórek nabłonka jelita grubego. Powstaje na drodze fermentacji błonnika pokarmowego przez bytujące tam korzystne bakterie jelitowe, m.in. Clostridium spp., Eubacterium spp., Fusobacterium spp. [1]. W niewielkich ilościach można go również dostarczyć z pożywieniem w produktach takich jak mleko krowie, masło, niektóre rodzaje sera czy kapusta kiszona [2]. W suplementacji dietetycznej ze względu na labilność chemiczną, niską trwałość i bardzo nieprzyjemny zapach kwasu masłowego wykorzystywane są jego sole, najczęściej pod postacią maślanu sodu [3]. Nowa technologia produkcji z mikrootoczkowaniem w matrycy trójglicerydowej pozwoliła na skuteczne stosowanie tej naturalnej, bezpiecznej substancji w terapii drogą doustną [4].
Doniesienia naukowe dowodzą, że kwas masłowy ma wiele właściwości prozdrowotnych, wykazuje m.in. działanie ochronne, cytoprotekcyjne, przeciwzapalne, immunomodulujące i wzmacniające barierę jelitową. Opisano korzystne skutki działania kwasu masłowego w leczeniu uzupełniającym w nieswoistych chorobach zapalnych jelit, przewlekłym zapaleniu jelit po radio- i chemioterapii, zapaleniu zbiornika jelitowego, chorobie uchyłkowej, biegunkach infekcyjnych i zaburzeniach czynnościowych jelit [4].
Liczne badania wykazały, że zwiększona dostępność maślanu w jelicie powoduje aktywację szlaków przeciwzapalnych i hamowanie szlaków prozapalnych. Mechanizm ten polega na inhibicji cytokin prozapalnych takich jak IFN-γ, TNF-α, IL-1β, IL-6 i IL-8 i stymulację cytokin przeciwzapalnych, regulujących, takich jak IL-10 i TGF-β. Jako regulator stanu zapalnego potrafi również hamować sygnalizację IFN-γ [5]. 
Kwas masłowy związany z funkcją odpornościową pomaga również promować integralność bariery jelitowej, co zapobiega występowaniu zespołu nieszczelnego jelita [6]. Jako paliwo dla komórek nabłonka jelitowego zwiększa produkcję mucyny, śluzu ochronnego, wywołując zwiększony efekt adhezji niektórych bakterii [7]. 
U chorych z IBS zwiększenie stężenia kwasu masłowego w świetle jelita pozwala unormować motorykę przewodu pokarmowego, zmniejszyć nasilenie biegunki poprzez regulację procesów wchłaniania, zwiększyć integralność i poprawić funkcjonowanie bariery jelitowej poprzez przywrócenie właściwego składu mikrobioty jelitowej – współuczestnika zjawisk biorących udział w patogenezie IBS [8, 9].
Dzięki umiejętnościom absorpcji wody i elektrolitów maślan przynosi efekt przeciwbiegunkowy także w zespole krótkiego jelita, wrodzonej biegunce chlorkowej, w biegunce z atrofią błony śluzowej jelita grubego w przebiegu długotrwałego żywienia pozajelitowego czy w biegunce będącej skutkiem antybiotykoterapii. W tym ostatnim przypadku badania wykazały ścisły związek biegunki poantybiotykowej ze spadkiem liczby bakterii produkujących maślan w świetle jelita [10].
Zdolność maślanu do modulowania odpowiedzi zapalnej, dostarczanie energii dla kolonocytów i wspieranie bariery jelitowej czyni go atrakcyjnym kandydatem do terapii chorób, takich jak wrzodziejące zapalenie jelita grubego oraz choroba Leśniowskiego-Crohna. W przypadku powyżej wymienionych chorób zapalnych dochodzi do uszkodzeń błony śluzowej końcowego odcinka jelita cienkiego oraz okrężnicy. Maślan sodu, oddziałując na poziomie nabłonka, prowadzi do jego regeneracji i przyspiesza gojenie powstałych uszkodzeń [11].
Nukleotydy są związkami wewnątrzkomórkowymi o małej masie cząsteczkowej. Odgrywają kluczową rolę w prawie wszystkich procesach biochemicznych w organizmie człowieka [12]. Jako jednostki strukturalne DNA i RNA będą naturalnie obecne też we wszystkich produktach żywnościowych pochodzenia zwierzęcego i roślinnego w postaci wolnych nukleotydów, jak i sprzężonych z kwasami nukleinowymi. Stężenia RNA i DNA w żywności zależą głównie od gęstości jej komórek, dlatego też mięso, ryby i nasiona będą miały większą zawartość kwasów nukleinowych niż luźniejsze komórkowo w swojej strukturze owoce, jaja czy mleko [13]. Choć nasze ciało jest w stanie produkować nukleotydy samodzielnie, korzyści płynące ze spożywania ich z żywnością czynią je ważnym elementem zdrowej diety.
Nukleotydy dietetyczne pozytywnie wpływają na gospodarkę lipidową, odporność oraz wzrost, rozwój i naprawę tkanek [14, 15]. 
Dodatkowe wsparcie suplementacyjne może skracać czas rekonwalescencji i pozwalać na szybszy powrót do zdrowia po infekcjach, zwłaszcza kiedy mamy do czynienia z nadmierną eksploatacją układów immunologicznego czy pokarmowego, których tkanki charakteryzują się szybką proliferacją i krótką rotacją komórkową. W takich też sytuacjach nukleotydy dietetyczne zyskały status warunkowo niezbędnych i dietetyczna suplementacja tych związków z zewnątrz może być niezbędna do podtrzymania wzrostu i utrzymania komórek w tych tkankach [16, 15].
Obecnie wiadomo, że tkanki jelit i układu odpornościowego są blisko spokrewnione, gdyż wiele komórek nabłonka jelitowego wykazuje aktywność immunologiczną i może wytwarzać różne cytokiny - cząsteczki immunomodulujące i regulujące odpowiedź układu odpornościowego [15].
Doniesienia naukowe wskazują, że nukleotydy wzmacniają dojrzewanie komórek nabłonka jelita cienkiego enterocytów [16]. Dowiedziono, że enterocyty to nie tylko komórki absorpcyjne, ale też komórki, które biorą udział w procesach związanych z odpowiedzią immunologiczną, a mianowicie z produkcją cytokin i prezentacją antygenu. Nukleotydy zawarte w pożywieniu mogą przyczyniać się do dojrzewania układu limfatycznego związanego z jelitami. Istnieje wiele dowodów na to, że egzogenne nukleotydy zwiększają odpowiedź proliferacyjną na limfocyty T zależne od mitogenów [16, 17].
Przeglądy reprezentatywnych badań klinicznych [18, 19, 20] osób dorosłych zdrowych i uprawiających sport z różnym stopniem intensywności wykazały, że dłuższa, 60-dniowa, suplementacja diety złożonym preparatem nukleotydowym wpłynęła pozytywnie na profil kortyzolu i IgA w wydzielanej ślinie po treningu. Układ odpornościowy z powodu wysiłku potreningowego może przejściowo ograniczać swoje funkcje głównie z powodu zwiększonego poziomu kortyzolu. W grupach otrzymujących suplement z nukleotydami u wytrenowanych osób powysiłkowe poziomy IgA w ślinie były znacząco wyższe w porównaniu z grupami placebo i kontrolnymi, natomiast poziomy kortyzolu po wysiłku były znacznie niższe w porównaniu z grupą placebo i kontrolną. Odkrycia te wskazują, że długoterminowa suplementacja nukleotydami może przeciwdziałać odpowiedzi hormonalnej związanej ze stresem fizjologicznym, powodując zwiększoną odpowiedź immunologiczną.
Nukleotydy dietetyczne mogą być wskazane zwłaszcza w stanach kompensacji nadmiernej eksploatacji układu odpornościowego, kiedy w warunkach stresu komórkowego, wyczerpania lub infekcji szybko proliferujące komórki układu odpornościowego i pokarmowego nie są w stanie zaspokoić potrzeb nukleotydowych endogennie [12]. 

Perspektywy terapeutyczne i dalsze badania

Stosowanie maślanu sodu i nukleotydów dietetycznych jako agentów specjalnych wspierających zdrowie jelit ma ogromny potencjał terapeutyczny. Wspomaganie prawidłowego mikrobiomu jelitowego i ochrona bariery jelitowej może mieć pozytywny wpływ na wiele schorzeń, w tym na zespół jelita nadwrażliwego, choroby zapalne jelit, nietolerancje pokarmowe czy otyłość. Z uwagi na fakt, że maślan sodu bardzo łatwo się wchłania już w górnych odcinkach przewodu pokarmowego, warto wybierać preparaty z mikrootoczkowanym maślanem w kapsułkach dojelitowych, co pozwoli na dostarczenie kwasu masłowego do jelita grubego w jak największych ilościach [4, 3]. 

Bibliografia

1. Lewandowski K., Kaniewska M., Karłowicz K. et al. The effectiveness of microencapsulated sodium butyrate at reducing symptoms in patients with irritable bowel syndrome. Gastroenterology Rev, 2022, 17 (1), s. 28–34.
2. Mayorga-Ramos A., Barba-Ostria C., Simancas-Racines D. et al. Protective role of butyrate in obesity and diabetes: new insights. Frontiers in Nutrition, published online, 2022 Nov 24. doi: 10.3389/fnut.2022.1067647.
3. Banasiewicz T., Borycka-Kiciak K., Kiciak A. et al. Butyric acid in bowel inflammations. Przegląd Gastroenterologiczny, 2010, 5 (5), s. 251–257. doi: 10.5114/pg.2010.17261.
4. Skrzydło-Radomańska B. Application of butyric acid preparations in clinical practice. Lekarz POZ, 2019, 5(1), s. 67–74.
5. Mowat A.M., Agace W.W. Regional specialization within the intestinal immune system. Nat Rev Immunol, 2014, 14, s. 667–685.
6. H. Yan, K.M. Ajuwon. Butyrate modifies intestinal barrier function in IPEC-J2 cells through a selective upregulation of tight junction proteins and activation of the Akt signaling pathway, published online, 2017 Jun 27.
7. Jung T.-H., Park J.H., Jeon W.-M. et al. Butyrate modulates bacterial adherence on LS174T human colorectal cells by stimulating mucin secretion and MAPK signaling pathway. Nutr Res Pract, 2015 Aug, 9(4), s. 343–9. doi: 10.4162/nrp.2015.9.4.343.
8. Leonel A.J., Alvarez-Leite JI. Butyrate implication for intestinal function. Curr Opin Nutr Metab Care, 2012, 15, s. 474–479.
9. Radwan P., Skrzydło-Radomańska B. Rola mikroflory jelitowej w zdrowiu i chorobie. Gastroenterol Prakt, 2013, 2, s. 1–11.
10. Bartlett J.G., Clinical practice. Antibiotic-associated diarrhea. N Engl J Med, 2002, 346, s. 334–339. 
11. Andoh A., Bamba T., Sasaki M. Physiological and antiinflamatory roles of diatery fiber and butyrate in intestinal functions. J Parent Ent Nutr, 1999, 23, s. 70–3.
12. Hess J.R., Greenberg N.A. The role of nucleotides in the immune and gastrointestinal systems: potential clinical applications, Nutrition in Clinical Practice, 2012 April, 27(2), s. 281–294.
13. Schloerb PR. Immune-enhancing diets: products, components, and their rationales. JPEN J Parenter Enteral Nutr, 2001, 25(2)(suppl), S3–S7.
14. Carver J.D., Walker W.A. The role of nucleotides in human nutrition. J Nutr Biochem, 1995, 6, 58–72.
15. Gil A. Modulation of the immune response mediated by dietary nucleotides. European Journal of Clinical Nutrition, 2002 Aug, 56, s. 3.
16. Uauy R., Quan R., Gil A. Nucleotides in infant nutrition w: Nutritional and biological significance of dietary nucleotides and nucleic acids. Barcelona, Doyma, 1996, s. 169–180.
17. Rueda R., Gil A. Influence of dietary compounds on intestinal immunity. Microbial Ecol Health Dis, June 2000, 12(S2), s. 146–156. doi:10.3402/mehd.v12i2.8068.
18. Naughton L.Mc., Bentley D.J., Koeppel P. The effects of a nucleotide supplement on salivary IgA and cortisol after moderate endurance exercise. J Sports Med Phys Fitness, 2006 Mar, 46(1), s. 84–9.
19. Naughton L. Mc., Bentley D.J., Koeppel P. The effects of a nucleotide supplement on the immune and metabolic response to short term, high intensity exercise performance in trained male subjects. J Sports Med Phys Fitness, 2007 Mar, 47(1), s. 112–8.
20. Waslien C.I., Calloway D.H., Margen S. Uric acid production of men fed graded amounts of egg protein and yeast nucleic acid. Am J Clin Nutr, 1968 Sep, 21(9), s. 892–7, doi: 10.1093/ajcn/21.9.892.