Dlouhověkost a mikrobiom

Cílená kombinace prospěšných bakterií Lactobacillus rhamnosus IMC 501 a Lactobacillus paracasei IMC 502, extraktu z granátového jablka, polyfenolů, vitaminu B2 a D3.

Kombinace probiotických bakterií Lactobacillus rhamnosus IMC 501 a Lactobacillus paracasei IMC 502, extraktu z granátového jablka, polyfenolů, vitaminu B2 a D3 byla vybrána na základě jejich vědecky prokázaných pozitivních protizánětlivých vlastností, účinků podporujících zdravější a pomalejší stárnutí a schopnosti ochrany před civilizačními onemocněními.

I. Klinická studie

• 6měsíční
• randomizovaná
• dvojitě zaslepená
• placebem kontrolovaná
• na souboru 97 seniorů

Konzumace kmenů L. rhamnosus IMC 501 a L. paracasei IMC 502 má příznivý protizánětlivý účinek, a to prostřednictvím modulace střevní mikrobioty a následného zvýšení produkce SCFA (mastných kyselin s krátkým řetězcem). Tyto kmeny zároveň zpomalují degradaci střevní mikrobioty způsobenou věkem, čímž přispívají ke snížení zánětu. Jejich zařazení do každodenní stravy starších dospělých tedy může představovat preventivní strategii pro podporu zdravého stárnutí.

Zánět, stárnutí a střevní mikrobiom

Globální populace stárne rychleji než kdykoli dříve (1), přičemž průměrná délka života při narození dosáhla v roce 2019 hodnoty 72,8 roku, což představuje nárůst o téměř 9 let oproti roku 1990 (2). Udržování aktivního životního stylu ve stáří bude v budoucnosti klíčové, protože více než 50 % nemocnosti dospělých na celém světě je připisováno onemocněním souvisejícím s věkem (3).

Stárnutí je spojeno s chronickým zánětem nízkého stupně, který představuje rizikový faktor pro rozvoj více onemocnění. Stárnutí výrazně ovlivňuje střevní homeostázu, stravovací a životní návyky a společně s fyziologickými změnami souvisejícími s věkem způsobuje u starších dospělých dysbiózu střevní mikrobioty. Tato dysbióza společně se zánětem nízkého stupně může přispívat k rozvoji onemocnění a ke zvyšující se křehkosti starších lidí.

K vyhodnocení vlivu vyvážené střevní mikrobioty při potlačení zánětlivých procesů spojených se stárnutím se uskutečnila randomizovaná dvojitě zaslepená, placebem kontrolovaná studie, jejímž cílem bylo posoudit vliv intervence kombinace probiotických kmenů L. rhamnosus IMC 501 a L. paracasei IMC 502 na zdravé stárnutí.

Metodika

Studie hodnotila účinek každodenní konzumace probiotické směsi obsahující 5x10⁹ CFU L. rhamnosus IMC 501 a L. paracasei IMC 502 v poměru 1:1, podávané formou obohacených potravin nebo doplňku stravy u zdravých seniorů.

Cílem suplementace bylo zlepšit parametry související se stárnutím, zánětem a celkovou pohodou účastníků. Účastníci byli náhodně zařazeni do jedné ze dvou paralelních skupin: jedna skupina dostávala potraviny a tobolky obohacené probiotiky, druhá skupina dostávala odpovídající placeba. Primárním sledovaným ukazatelem ve studii byla plazmatická koncentrace hsCRP (vysoce citlivého C-reaktivního proteinu). Sekundární ukazatele zahrnovaly monitorování vybraných skupin bakterií střevní mikrobioty a hladin SCFA (mastných kyselin s krátkým řetězcem) ve vzorcích stolice.

Výsledky

Hladina hsCRP

CRP hraje důležitou úlohu v zánětlivých a chorobných procesech a v reakcích hostitele na infekci. Jeho normální hladiny se stárnutím zvyšují. Bylo zjištěno, že jeho zvýšené hladiny v séru doprovázejí zvýšenou náchylnost k onemocněním a úmrtnost u starších pacientů, jako je zvýšené riziko sarkopenie, kardiovaskulárních patologií, postižení a kognitivního poklesu u jedinců nad 65 let (4).

K porovnání hladin hsCRP mezi skupinou s placebem a probiotickou skupinou byl použit rozdíl mezi hodnotami před suplementací (T0) a po ní (T1).

Přestože počet účastníků ve studii nebyl vysoký, pokles hladin hsCRP byl statisticky významně větší v probiotické skupině ve srovnání s placebem (p < 0,05), což naznačuje, že probiotická suplementace měla pozitivní vliv na chronický zánět nízkého stupně. Při porovnání různých délek podávání probiotik se ukázalo, že šestiměsíční suplementace měla významnější účinek na snížení hladiny hsCRP ve srovnání s kratším trváním (p < 0,05) (Obr. 1).

Monitorování vybraných bakteriálních skupin

Profil střevní mikrobioty byl zkoumán před podáváním probiotik a po něm, aby byly monitorovány všechny změny, které se vyskytly, s přihlédnutím k průměrným hodnotám skupin s placebem a probiotiky. Ve skupině s placebem nebyly zaznamenány žádné významné změny kromě statisticky významného poklesu bifidobakterií v T1. Hlavním zjištěním ve skupině s probiotiky byl významný nárůst Lactobacillus spp. Kromě toho ve skupině s probiotiky dlouhodobé podávání pozitivně ovlivnilo účinnost samotné suplementace, což vedlo k významnému zlepšení počtu Lactobacillus spp. u 100 % subjektů, které pokračovaly v užívání 6 měsíců, ve srovnání se skupinou, která užívala doplňky kratší dobu než 6 měsíců. Dále byl pozorován podíl lidí se zvýšenou/sníženou koncentrací bifidobakterií po intervenci. Zejména Bifidobacterium spp. se zvýšilo u 76 % účastníků v probiotické skupině s průměrným 6,3násobným poměrem. Opačný trend s klesajícími hodnotami byl pozorován u 63 % účastníků ve skupině s placebem.

Analýza střevní mikrobioty

K charakterizaci účinků probiotické suplementace na střevní mikrobiotu účastníků byly sekvenovány V3–V4 oblasti genů 16S rDNA pomocí sekvenační platformy Illumina MiSeq. Bylo analyzováno složení střevní mikrobioty v probiotické skupině ve dvou časových bodech: před intervencí (T0) a po ní (T1).

Složení mikrobioty na úrovni kmenů (phyla)

Porovnání před intervencí a po ní ukázalo významné snížení Proteobacteria, které jsou spojovány se zánětem a dysbiózou střev, a významný nárůst Verrucomicrobia a Actinobacteria, což naznačuje pozitivní modulaci mikrobioty.

Změny na úrovni rodů a čeledí

V rámci Verrucomicrobia byl pozorován výrazný nárůst Akkermansiaceae (čeleď) a Akkermansia spp. (rod). V rámci Actinobacteria se zvýšila hojnost Bifidobacteriaceae (čeleď) a Bifidobacterium spp. (rod). Predikcí funkčního profilu mikrobioty (pomocí nástroje PICRUSt) byly odhadovány metabolické dráhy přítomné ve střevní mikrobiotě na základě 16S sekvencí. Po probiotické suplementaci bylo prokázáno významné zvýšení aktivity více metabolických drah, zejména v oblasti rozkladu aminů, aromatických sloučenin a aminokyselin.

Charakterizace profilu SCFA (mastných kyselin s krátkým řetězcem)

Na začátku studie byla zaznamenána velká individuální variabilita v hladinách SCFA mezi účastníky i mezi různými skupinami a pohlavími. Po ukončení suplementace bylo zjištěno, že v probiotické skupině došlo k výraznému, i když statisticky nevýznamnému nárůstu celkových hladin SCFA ve srovnání s placebem. Při porovnání hodnot před intervencí a po ní (T0 vs T1) v rámci téže skupiny byl v probiotické skupině zjištěn statisticky významný nárůst celkových SCFA a kyseliny máselné (butyrátu). Kyselina octová (acetát) byla nejhojnější SCFA v obou skupinách. Po intervenci byl v probiotické skupině zaznamenán mírný, avšak statisticky nevýznamný nárůst její hladiny. Hladiny ostatních SCFA zůstaly relativně nezměněny a bez statisticky významných rozdílů. Tento výsledek naznačuje, že dlouhodobá konzumace probiotik může podporovat tvorbu prospěšných SCFA, zejména butyrátu, který hraje klíčovou úlohu při ochraně střevní bariéry a snižování zánětu.

II. Klinická studie

• 6měsíční
• randomizovaná
• dvojitě zaslepená
• placebem kontrolovaná
• na souboru 97 seniorů

Dlouhodobá suplementace kmenů L. rhamnosus IMC 501 a L. paracasei IMC 502 může přispívat k udržení výživového stavu, fyzické výkonnosti a svalové funkce u zdravých starších dospělých. Výsledky naznačují, že modulace střevní mikrobioty může být efektivní preventivní strategií proti sarkopenii.

Metodika

Cílem této studie bylo vyhodnotit modulační účinky probiotické suplementace na zánětlivé markery a nutriční stav seniorů. Účastníci byli náhodně zařazeni do jedné ze dvou skupin. Intervenční skupina dostávala směs kmenů Lacticaseibacillus rhamnosus IMC 501 a Lacticaseibacillus paracasei IMC 502 v poměru 1:1, v dávce 5 × 10⁹ CFU denně. Skupina s placebem dostávala identický produkt bez probiotik. Před (T0) a po 6měsíční intervenci (T1) byly odebrány vzorky stolice, moči a krve ke stanovení sérových cytokinů, biogenních aminů a zánětlivých markerů. Kromě toho byl proveden dotazník Mini Nutritional Assessment (MNA) k zaznamenání nutričního stavu.

Výsledky

Detekce a kvantifikace biogenních aminů

Biogenní aminy (BA) byly nedávno identifikovány jako diagnostické markery různých a závažných onemocnění (5). Použitá metoda umožnila kvantifikaci 11 biogenních aminů (BA) v každém vzorku moči. V časových bodech T0 a T1 výsledky ukázaly velkou meziskupinovou i vnitroskupinovou variabilitu mezi účastníky, což se očekává u biologické matrice, jako je moč. Celkové množství BA se po probiotické intervenci snížilo, zatímco ve skupině s placebem se zvýšilo. V obou případech však změny nebyly statisticky významné. Obecně jsme kromě 2-fenylethylaminu, který se v probiotické skupině zvýšil v T1, pozorovali klesající trend v koncentraci BA v moči v probiotické skupině na konci suplementace. Významný pokles byl zaznamenán u histaminu. Úroveň dopaminu se v probiotické skupině snížila, zatímco hladiny serotoninu zůstaly téměř stabilní.

Hodnocení TNF-α a IGF-1

TNF-α (tumor necrosis factor alfa) je prozánětlivý cytokin, tj. molekula produkovaná imunitním systémem, která podporuje zánět. S přibývajícím věkem jeho hladina narůstá, což přispívá k tzv. chronickému zánětu nízkého stupně spojenému se stárnutím (6).

V séru byly hladiny TNF-α vyšší než normální referenční hodnoty (<20 pg/mL), přičemž průměry překračovaly 50 pg/mL. Po suplementaci nastal významný pokles hladin TNF-α v probiotické skupině.

IGF-1 (insulin-like growth factor 1) je růstový faktor podobný inzulinu, který hraje klíčovou úlohu v růstu a regeneraci tkání, zejména svalů. S věkem jeho produkce přirozeně klesá, což přispívá k sarkopenii (úbytku svalové hmoty a síly) (7). Hladina IGF-1 se v probiotické skupině v čase T1 významně zvýšila oproti výchozí hodnotě i oproti skupině s placebem v T1 (Obr. 2).

Detekce a kvantifikace cytokinů

Profil cytokinů byl hodnocen v séru i ve stolici. V séru se hodnotil před suplementací a po ní v obou skupinách. Většina cytokinů nevykazovala po intervenci významné změny, s výjimkou IL-6, IL-8 a MIP-1α, které se v probiotické skupině po suplementaci významně snížily.

Výsledky cytokinů ve stolici ukázaly, že probiotická intervence neměnila profil cytokinů ve stolici ani v jedné ze skupin.

Hodnocení nutričního stavu

Po 6měsíční intervenci došlo v probiotické skupině ke statisticky významnému zlepšení rizika podvýživy: procento osob v riziku podvýživy kleslo z 54,8 % na 35,7 % a procento osob s normálním výživovým stavem se zvýšilo z 28,6 % na 57,1 %. Snížil se také počet podvyživených osob.

Závěr

Výsledky studií ukazují, že dlouhodobá suplementace probiotické směsi Lacticaseibacillus rhamnosus IMC 501 a Lacticaseibacillus paracasei IMC 502 dokáže zmírnit zánětlivé procesy související se stárnutím prostřednictvím modulace zánětlivých a nutričních parametrů.

Polyfenolová ochrana před stárnutím organismu

Přestože WHO doporučuje konzumaci alespoň pěti porcí ovoce a zeleniny denně, tato doporučení dodržuje pouze malá část populace (8). V Evropě denně konzumuje doporučené množství pouze přibližně 12 % obyvatelstva (9). Nízký příjem rostlinné stravy je přitom spojen s vyšším výskytem chronických onemocnění, zánětlivých procesů a zvýšenou mortalitou (10). Důsledkem jsou i zrychlené procesy biologického stárnutí, které jsou úzce spojeny s oxidačním stresem a poruchami vaskulární homeostázy (11).

Polyfenoly jsou skupinou bioaktivních sloučenin přirozeně přítomných v rostlinných potravinách (12). Patří mezi nejdůležitější antioxidanty v lidské výživě a hrají klíčovou úlohu v prevenci oxidačního stresu, zánětlivých procesů, neurodegenerativních a kardiometabolických onemocnění (13). Jejich biologická aktivita závisí na pravidelném a pestrém příjmu, protože se v těle neukládají a rychle se vylučují (14).

Klinické a observační studie ukazují, že vyšší příjem polyfenolů je asociován se sníženou hladinou zánětlivých biomarkerů, nižší mírou lipidové peroxidace, např. pokles malondialdehydu (MDA), a zlepšenou endotelovou funkcí (schopností endotelu regulovat činnost cév), což může mít významný vliv na procesy související s dlouhověkostí a zachováním funkční vitality (15).

Standardizovaný komplex z ovoce a zeleniny, který obsahuje více než 100 polyfenolových sloučenin v jedné dávce, poskytuje fyziologicky relevantní 24hodinovou fenolovou zátěž napodobující účinek pestré rostlinné stravy během dne. Jeho kinetika absorpce vykazuje třífázový profil. Tento průběh zajišťuje kontinuální cirkulaci fenolových metabolitů, což vede k rovnoměrné antioxidační ochraně během celého dne a přispívá k udržování metabolické homeostázy. Klinická data z dvojitě zaslepené, randomizované, placebem kontrolované studie dále prokázala, že po jednorázové dávce extraktu došlo k významnému snížení hladiny MDA – přesného biomarkeru lipidové peroxidace, tj. poškození tuků – v postprandiálním období, tedy v období po konzumaci jídla (16). Právě toto období je z hlediska metabolického zdraví kritické, protože po jídlech bohatých na tuky a sacharidy dochází ke zvýšené tvorbě reaktivních forem kyslíku (ROS), což může spustit oxidační stres a podpořit zánětlivé procesy (Obr. 3).

Účinnost polyfenolů v tomto kontextu poukazuje na jejich potenciál při ochraně před akutními metabolickými výkyvy, které jsou důležitým rizikovým faktorem kardiovaskulárních a degenerativních onemocnění spojených se stárnutím.

Zároveň byla pozorována inverzní korelace mezi koncentrací cirkulujících fenolových metabolitů a 24hodinovou variabilitou průměrného arteriálního tlaku (MAP), což naznačuje pozitivní vliv na vaskulární regulaci. Stabilita krevního tlaku během celého dne je významným markerem zdravého cévního systému a jedním z prediktorů dlouhověkosti (17).

Tato zjištění podporují využití komplexních rostlinných polyfenolů jako součásti výživové strategie zaměřené na zdravé stárnutí a prevenci chronických onemocnění.

Urolitiny a dlouhověkost

Rostlinné zdroje jako granátové jablko (Punica granatum), vlašské ořechy a maliny (Rubus idaeus) jsou bohatým zdrojem ellagitaninů – polyfenolických sloučenin s prokázaným biologickým účinkem (18). Po perorálním příjmu jsou ellagitaniny v gastrointestinálním traktu hydrolyzovány na kyselinu ellagovou (EA), která je následně metabolizována střevní mikrobiotou na bioaktivní metabolity známé jako urolitiny, zejména urolitin A (UA), urolitin B (UB) a izourolitin A (IsoUro-A). Urolitiny, zejména UA, mají potenciální pozitivní vliv na proces stárnutí, především prostřednictvím podpory buněčného zdraví. UA dokáže zlepšit mitochondriální funkci stimulací genové exprese (zapíná nebo zesiluje činnost určitých genů, které řídí opravu a výkon mitochondrií) a zvýšením autofagie – tedy přirozeného procesu obnovy buněk, který se s věkem snižuje. Tímto způsobem přispívá k efektivnějšímu odstraňování poškozených buněčných částí a podporuje regeneraci buněk (19).

Dále byl u UA pozorován protizánětlivý účinek, a to zejména snížení koncentrací zánětlivých biomarkerů jako CRP, IL-1β a TNF-α. Protože chronický zánět představuje jednu z klíčových charakteristik stárnutí, modulace těchto parametrů má vysoký klinický význam. Kromě toho UA prokázal pozitivní vliv na svalovou funkci, včetně zlepšení svalové síly a vytrvalosti, zejména v oblasti dolních končetin. Tyto účinky mají potenciál přispět k prevenci nebo zpomalení progrese sarkopenie, což je patologický stav spojený se ztrátou svalové hmoty a zhoršením funkční kapacity u starších lidí (20).

Farmakokinetické a metabolické vlastnosti extraktu z granátového jablka, standardizovaného na obsah ellagitaninů, konkrétně punikalaginů, byly zkoumány ve dvou klinických studiích. V roce 2023 byla realizována randomizovaná studie s cílem prozkoumat metabolismus hlavního polyfenolu punikalaginu a jeho střevních metabolitů – UA a UB. Subjekty dostaly jednorázovou dávku 250 mg nebo 1000 mg extraktu, přičemž plazmatické vzorky byly odebírány po dobu 48 hodin (21). Další otevřená studie na lidech zkoumala absorpci, metabolismus a antioxidační účinek extraktu (22).

Výsledky

Absorpce a antioxidační účinek punikalaginu

Maximální plazmatická koncentrace (Cmax) byla 33 ng/ml po 1 hodině (Tmax) od podání. Následně byly pomocí HPLC-MS v plazmě identifikovány metabolity jako urolitin A, urolitin B, hydroxy-urolitin A, urolitin A-glukuronid a dimethyl-glukuronid EA.

Kromě toho byl již 30 minut po konzumaci extraktu zaznamenán 32 % nárůst antioxidační kapacity plazmy, což poukazuje na rychlý nástup účinku a potenciální antioxidační přínos extraktu v lidském organismu.

Metabolismus punikalaginu

Výsledky ukázaly, že punikalagin se po perorálním podání rychle metabolizoval na kyselinu ellagovou, která byla následně absorbována a konjugována. Konjugovaná forma kyseliny ellagové byla v plazmě přítomna v koncentracích 5- až 8násobně vyšších než volná forma, bez ohledu na podanou dávku. UA se objevil v krvi s časovým odstupem, přibližně 8 hodin po podání, což podporuje hypotézu o jeho střevním původu zprostředkovaném mikrobiotou.

Závěr

Vzhledem k narůstajícímu zájmu o úlohu střevního mikrobiomu při bioaktivaci ellagitaninů na UA i jejich souvislosti s pozitivními účinky na zdraví poskytují tyto výsledky důkazy o funkční aktivitě polyfenolů obsažených ve standardizovaném extraktu z granátového jablka.

Reference

1. Salvesi, C.; et al. Impact of a probiotic diet on well‐being of healthy senior: THE PROBIOSENIOR PROJECT. Journal of Applied Microbiology. 2022; 133(5), 2941-2953.
2. Salvesi, C.; et al. Six-Month Synbio® Administration Affects Nutritional and Inflammatory Parameters of Older Adults Included in the PROBIOSENIOR Project. Microorganisms. 2023; 11.3: 801.
3. Biagi, E.; et al. Gut microbiota and extreme longevity. Current Biology. 2016; 26.11: 1480-1485.
4. Velissaris, D.; et al. C-reactive protein and frailty in the elderly: a literature review. Journal of Clinical Medicine Research. 2017; 9(6), 461–465.
5. Gosetti, F.; et al. Simultaneous determination of sixteen underivatized biogenic amines in human urine by HPLC-MS/MS. Anal. Bioanal. Chem. 2013; 405, 907–916.
6. Chung, H.Y.; et al. Redefining Chronic Inflammation in Aging and Age-Related Diseases: Proposal of the Senoinflammation Concept. Aging Dis. 2019; 10, 367.
7. Dai, Z.; et al. IGF-IEc expression, regulation and biological function in different tissues. Growth Horm. IGF Res. 2010; 20, 275–281.
8. WHO. Increasing fruit and vegetable consumption to reduce the risk of noncommunicable diseases. World Health Organization, 2014.
9. Eurostat. Fruit and vegetable consumption statistics, 2019.
10. Aune D.; et al. Fruit and vegetable intake and the risk of cardiovascular disease, total cancer and all-cause mortality—a systematic review and dose-response meta-analysis. Int J Epidemiol. 2017;46(3):1029–1056.
11. López-Otín C.; et al. The hallmarks of aging. Cell. 2013;153(6):1194–1217
12. Manach C.; et al. Polyphenols: food sources and bioavailability. Am J Clin Nutr. 2004;79(5):727–747.
13. Vauzour D., et al. Polyphenols and human health: prevention of disease and mechanisms of action. Nutrients. 2010;2(11):1106–1131.
14. Cardona, F.; et al. Benefits of polyphenols on gut microbiota and implications in human health. The Journal of nutritional biochemistry. 2013; 24(8), 1415-1422.
15. Dominguez, L. J.; et al. Impact of Mediterranean diet on chronic non-communicable diseases and longevity. Nutrients. 2021; 13(6), 2028.
16. Romain, C.; et al. Exposure to (Poly) phenol metabolites after a fruit and vegetable supplement intake: a double-blind, cross-over, randomized trial. Nutrients. 2022; 14(22), 4913.
17. Benetos A.; et al. Blood pressure variability and aging: methodological and clinical aspects. Hypertension. 2005;45(4):575–581.
18. Cerdá, B.; et al. The potent in vitro antioxidant ellagitannins from pomegranate juice are metabolised into bioavailable but poor antioxidant hydroxy–6H–dibenzopyran–6–one derivatives by the colonic microflora of healthy humans. European journal of nutrition. 2004; 43(4), 205-220.
19. Grevendonk, L.; et al. Impact of aging and exercise on skeletal muscle mitochondrial capacity, energy metabolism, and physical function. Nature communications. 2021; 12(1), 4773.
20. Singh, A.; et al. Urolithin A improves muscle strength, exercise performance, and biomarkers of mitochondrial health in a randomized trial in middle-aged adults. Cell Reports Medicine. 2022; 3(5).
21. Wang, Y.H.; et al. Development of a liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC–MS/MS) method for characterizing pomegranate extract pharmacokinetics in humans. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 2023.
22. Mertens-Talcott SU; et al. Absorption, metabolism, and antioxidant effects of pomegranate (Punica granatum L) polyphenols after ingestion of a standardised extract in healthy human volunteers. J Agric Food Chem. 2006. 54(23): 8956-8961.