Καροτενοειδή και Εντερικό Μικροβίωμα

Τα καροτενοειδή και τα οφέλη τους για την υγεία όπως προέρχονται από τις αλληλεπιδράσεις τους με το εντερικό μικροβίωμα

Τα καροτενοειδή είναι χρωστικές ουσίες, που παράγονται από τα περισσότερα φυτά, ορισμένα βακτήρια και μύκητες, αλλά όχι από τον άνθρωπο. Αν και υπάρχουν περισσότερα από 1100 διαφορετικά καροτενοειδή, λιγότερα από 50 βρίσκονται στη διατροφή μας και μεταξύ αυτών μόνο 14 εμφανίζονται σε μετρήσιμες συγκεντρώσεις στην κυκλοφορία του αίματος στον άνθρωπο. Αυτές οι χρωστικές είναι από τις πιο άφθονες λιποδιαλυτές φυτοχημικές ουσίες στην κυκλοφορία του αίματος, παρά τη χαμηλή ημερήσια διατροφική τους πρόσληψη (περίπου 5–20 mg). Ορισμένα καροτενοειδή είναι πρόδρομες ουσίες της βιταμίνης Α (δηλαδή, καροτενοειδή της προβιταμίνης Α) και μετά την κατανάλωση μπορούν να διασπαστούν για να παράγουν βιταμίνη Α στο λεπτό έντερο. Η βιταμίνη Α έχει γνωστές βιολογικές δράσεις στην διαφοροποίηση των κυττάρων, στο σχηματισμό των στενών συνδέσμων στο έντερο, στην ανοσία και στην προσαρμογή των ματιών στο σκοτάδι. Τόσο τα καροτενοειδή που ανήκουν στην προβιταμίνη Α όσο και αυτά που δεν ανήκουν, έχουν μεγάλο ερευνητικό ενδιαφέρον λόγω των αντίστροφων συσχετισμών μεταξύ της κατανάλωσης τροφών πλούσιων σε καροτενοειδή και των καρδιομεταβολικών νοσημάτων αλλά και της συνολικής θνησιμότητας. Αυτά τα οφέλη για την υγεία είχαν αρχικά αποδοθεί στις αντιφλεγμονώδεις και αντιοξειδωτικές τους ιδιότητες, καθώς τα καροτενοειδή μπορούν να προστατεύσουν από την υπεροξείδωση των λιπιδίων και τη βλάβη που προκαλείται από τις δραστικές ρίζες οξυγόνου (ROS). Την τελευταία δεκαετία, υπήρξε μεγάλο ενδιαφέρον στο να κατανοήσουμε πώς τα καροτενοειδή ή οι μεταβολίτες τους, μπορεί να αλληλεπιδράσουν με μεταγραφικούς παράγοντες, συμπεριλαμβανομένου του προφλεγμονώδους NF-κB και του αντιοξειδωτικου Nrf-2. Θα μπορούσαν επίσης να αλληλεπιδρούν μέσω της δέσμευσής τους σε πυρηνικούς υποδοχείς, συμπεριλαμβανομένου του υποδοχέα ρετινοϊκού οξέος / υποδοχέα ρετινοειδούς Χ (RAR/RXR) και των υποδοχέων που ενεργοποιούνται από τον πολλαπλασιαστή υπεροξισώματος (PPARs), των οποίων τα αποτελέσματα σχετίζονται με την κυτταρική διαφοροποίηση και την ανοσοαπόκριση. Μια άλλη σημαντική πτυχή είναι η συσχέτιση της λουτεΐνης και της ζεαξανθίνης με τον μειωμένο κίνδυνο της εκφύλισης της ωχράς κηλίδας λόγω ηλικίας, της σημαντικότερης αιτίας απώλειας της όρασης στους ηλικιωμένους.

Η απορρόφηση των καροτενοειδών μπορεί να είναι σχετικά χαμηλή και μεταβλητή, ανάλογα με τη φυσικοχημική δομή των καροτενοειδών (π.χ. καροτένια ή ξανθοφύλλες), τις επιδράσεις του είδους των τροφίμων, τη κατανάλωση μαζί με άλλους παράγοντες (π.χ. λιπίδια, μέταλλα κ.λπ.) και μια ποικιλία των παραγόντων που εξαρτώνται από τον ξενιστή. Έτσι, το μεγαλύτερο μέρος μιας δεδομένης δόσης καροτενοειδών τελικά θα φτάσει στο παχύ έντερο. Δεν είναι σαφές εάν μπορεί να συμβεί απορρόφηση τους στο παχύ έντερο. Υπάρχει επίσης ένα σημαντικό ερευνητικό κενό όσον αφορά τον μεταβολισμό των καροτενοειδών στο παχύ έντερο και των αλληλεπιδράσεων με το μικροβίωμα του εντέρου, δηλαδή τους μικροοργανισμούς που κατοικούν στο έντερο. Τα μεταβολισμένα καροτενοειδή όπως τα απο-καροτενοειδή έχουν μικρότερο μήκος αλυσίδας και οξυγόνο, γεγονός που αυξάνει ελαφρώς τη διαλυτότητά τους στο υδατικό περιβάλλον. Επιπλέον, η υψηλότερη ηλεκτροφιλικότητα τους θα τα καθιστούσε κατάλληλα για αλληλεπίδραση με τους παράγοντες μεταγραφής. Πρόσφατα, οι δοσοεξαρτώμενες πρεβιοτικές και αντιφλεγμονώδεις επιδράσεις του λυκοπενίου αποδείχθηκαν σε μια κλινική δοκιμή που δείχθηκε ότι επηρεάζει την αφθονία των Bifidobacterium adolescentis και Bifidobacterium longum καθώς και των ειδών Lactobacillus. Ορισμένες πιθανές αλληλεπιδράσεις των καροτενοειδών με το εντερικό μικροβίωμα έχουν επισημανθεί πρόσφατα, τονίζοντας ότι αυτό μπορεί να μέσω κάποιας άγνωστης οδού μέσω της οποίας τα καροτενοειδή θα μπορούσαν να ασκήσουν ευεργετικές επιπτώσεις στην υγεία.

Η σύνθεση του εντερικού μικροβιώματος έχει συσχετιστεί με πολλές χρόνιες επιπλοκές στην υγεία. Για παράδειγμα, σε ορισμένες, αν και όχι σε όλες τις μελέτες, η παχυσαρκία συσχετίστηκε με χαμηλότερη ποικιλομορφία του εντερικού μικροβιώματος και χαμηλότερη αναλογία Bacteroidetes προς Firmicutes. Το εντερικό μικροβίωμα μπορεί επίσης να προκαλέσει φλεγμονώδη νοσήματα του εντέρου (IBD) όπως η νόσος του Crohn και η ελκώδης κολίτιδα, και ορισμένα πρεβιοτικά μπορεί να βελτιώσουν τέτοιες καταστάσεις. Το IBD σχετίζεται στενά με τη λειτουργικότητα του εντερικού φραγμού και τα καροτενοειδή μπορεί επίσης να ασκούν θετικές επιδράσεις, είτε μέσω των συστημικών αντιφλεγμονωδών και αντιοξειδωτικών ιδιοτήτων τους, είτε μέσω του εντερικού μικροβιώματος, είτε επηρεάζοντας την ακεραιότητα των στενών συνδέσμων. Η σχέση του εντερικού μικροβιώματος με πολλές χρόνιες ασθένειες δεν προκαλεί έκπληξη, δεδομένου ότι το εντερικό μικροβίωμα απαιτείται για τη βέλτιστη έκφραση της λειτουργίας του ανοσοποιητικού συστήματος. Πρόσφατα ερευνήθηκαν οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ του ρετινοϊκού οξέος (η πιο ισχυρή μορφή βιταμίνης Α), της ασταξανθίνης και του εντερικού μικροβιώματος και βρέθηκε ότι η ασταξανθίνη μπορεί να ενισχύσει την παραγωγή της IgA, αποτρέπει τη δυσβίωση του εντέρου μέσω αναγνώρισης και επικάλυψης ορισμένων βακτηρίων και αποτρέποντας τη διήθησή τους μέσω του επιθηλίου.

Αν και οι ακριβείς επιπτώσεις τους στη νόσο παραμένουν συχνά λίγο κατανοητές, έχει τονιστεί ο κρίσιμος ρόλος του εντερικού μικροβιώματος στην αιτιολογία πολλών ασθενειών και έχει τονιστεί η συμμετοχή των αξόνων εντέρου-εγκεφάλου, εντέρου-ήπατος και εντέρου-καρδιάς. Τα καροτενοειδή μπορεί να αλληλοεπιδράσουν με το εντερικό μικροβίωμα με πολλούς τρόπους:

1. Ρυθμίζοντας την αφθονία των βακτηρίων που μπορούν είτε να ενεργοποιήσουν βοηθητικές οδούς είτε να καταστείλουν παθογόνα μονοπάτια.
2. Μειώνοντας το οξειδωτικό στρες στο έντερο, το οποίο θα μπορούσε επίσης να αλλάξει τη σύνθεση του εντερικού μικροβιώματος.
3. Βελτιώνοντας την παραγωγή αντιφλεγμονωδών λιπαρών οξέων βραχείας αλυσίδας (SCFA) όπως το βουτυρικό αλλάζοντας την αφθονία των βακτηρίων που παράγουν SCFA, τα οποία στη συνέχεια μπορεί να δρουν στους υποδοχείς PPARγ, αναστέλλοντας τη δυσβιοτική επέκταση ορισμένων βακτηρίων.
4. Διατηρώντας υγιή το βλεννογόνο και τον επιθηλιακό φραγμό του εντέρου και την ακεραιότητα των στενών συνδέσμων. Βελτιώνοντας την ακεραιότητα του βλεννογόνου μέσω της ευνοϊκότερης σύνθεσης του εντερικού μικροβιώματος.
5. Επηρεάζοντας τον μεταβολισμό του εντέρου και τις ιδιότητες που σχετίζονται με το ανοσοποιητικό, όπως την εκκριτική IgA.