Butyrát patří svým chemickým složením mezi tzv. mastné kyseliny s krátkým řetězcem (MKKR) a řadíme jej k tzv. postbiotikům. V lidském těle vznikají tyto kyseliny tzv. anaerobní fermentací, a kromě butyrátu k nim patří například acetát a propionát. Ve střevě jsou tyto sloučeniny produkovány v různém poměru a jejich tvorbu ovlivňuje složení mikrobiomu a také zdroj substrátu, tedy strava; nejvhodnější je rozpustná vláknina (oligosacharidy, pektin), která má vysokou schopnost fermentace.
MKKR mají zásadní vliv na výživu epiteliálních buněk střeva, udržují správné pH a v jsou schopny ovlivnit regulaci, proliferaci, diferenciaci a apoptózu buněk. Nejvýznamnější MKKR je právě butyrát sodný, který má ve své molekule pouze 3 atomy uhlíku. Tato mastná kyselina je přirozeně produkována bakteriemi řádu Clostridiales, jejichž podíl může tvořit až ¼ biomasy mikrobiomu v lidském střevě.
Účinky butyrátu lze rozdělit do několika kategorií:
PROTINÁDOROVÉ
Butyrát má schopnost podporovat proliferaci normálních buněk a u nádorových buněk indukuje diferenciaci a apoptózu (tzv. butyrátový paradox), butyrát reguluje změny genové exprese u mnoha nádorových buněk. Navíc reguluje procesy v buňce spojené s odbouráváním volných kyslíkových radikálů (zvyšuje pravděpodobně expresi detoxikačních enzymů jako glutation S-transferáza).
V klinických studiích bylo zjištěno, že butyrát má protirakovinné účinky, včetně rakoviny jazyka, rakoviny prostaty, rakoviny jater, rakoviny prsu, rakoviny plic, a neuroblastomu.
ANTIMIKROBNÍ
Butyrát obecně působí pozitivně na propustnost střevní stěny, podporuje těsná spojení střevního epitelu, což zlepšuje odolnost střeva v obraně před patogeny.
Příznivé účinky butyrátu byly zaznamenány také v pokusech při léčbě shigelózy a infekcí způsobených salmonelou.
PROTIZÁNĚTLIVÉ
- Butyrát hraje hlavní roli v regulaci imunitního systému, receptory reagující na butyrát byly nalezeny prakticky na každém typu imunitní buněk.
- Butyrát reguluje transkripci genů pro cytokiny a dalších genů pro komponenty zapojených do signálních drah zánětu.
- Butyrát pozitivně ovlivňuje zánětlivá onemocnění střeva (Crohnova nemoc, Ulcerózní kolitida), u kterých hraje významnou roli dysbióza a snížený počet bakterií produkujících butyrát.
- Butyrát je velmi dobrým substrátem pro kolonocyty (epitelová buňka sliznice tlustého střeva), pokrývá až 70 % energetické potřeby koloniálních epiteliálních buněk. Butyrát potlačuje zánět tlustého střeva, ve střevě působí imunoregulačně, a zlepšuje propustnost střevní bariéry zrychlením sestavování proteinů v těsných spojích.
- Účinky butyrátu byly také prokázány u chronických zánětů střev (Crohnovy choroby a Ulcerózní kolitidy). Těmito zánětlivými onemocněními trpí v ČR až 40 000 lidí a výskyt (incidence) nádorových onemocnění střev a konečníku je také na vzestupu.
- Zdravý epitel střeva je potažen dvojitou vrstvou hlenu. Silná vnitřní vrstva je hustá a do značné míry postrádá mikroby, chrání epitel před kontaktem s patogeny. Vnější vrstva hlenu je útočištěm mnoha bakterií, z nichž se některé živí glykoproteiny samotné vnější vrstvy hlenu. Obě tyto vrstvy hlenu jsou organizovány proteinem mucinem MUC2, který je vylučován pohárkovými buňkami v epitelu. Ukázalo se, že užívání butyrátu zvyšuje expresi genu MUC2 a sekreci MUC2 v buněčné linii pohárkových buněk a ovlivňuje tak pozitivně vrstvu hlenu ve střevě.
- Butyrát pravděpodobně snižuje příznaky atopického ekzému (ve studiích korelovala míra příznaků atopického ekzému u dětí s diverzitou a množstvím bakterií produkujících butyrát).
VLIV NA METABOLISMUS, OBEZITU, INZULINOVOU REZISTENCI A KARDIOVASKULÁRNÍ RIZIKO
- Strava bohatá na vlákninu pomáhá chránit před obezitou a rezistencí na inzulin. V jedné metagenomické studii vědci zjistili, že obézní lidé mají snížený počet bakterií produkujících butyrát. Toto mohu potvrdit i ze své praxe, kde se po vyšetření mikrobiomu lidí s výraznou nadváhou často objevuje deficit těchto prospěšných bakterií. Při pokusech na myších zvýšilo přímé podávání butyrátu jejich senzitivitu k inzulinu a došlo také k redukci obezity.
- Orální podání butyrátu myším zvýšilo hladinu inzulinu v jejich plazmě (podobně jako stimulace beta buněk pomocí inkretinů).
- Ve studiích byl butyrát schopen zabránit infiltraci imunitních buněk z krevního řečiště do tukové tkáně. Tento účinek by bylo možné využít k prevenci léčby chronického zánětu u obézních pacientů, který je spojen se zvýšeným rizikem vzniku inzulinové rezistence, diabetu II. typu a kardiovaskulárních onemocnění (butyrát významně snižuje expresi genů regulujících syntézu cholesterolu).
- Při analýze mikrobiomu dětí do 6 let byla zjištěna korelace mezi stravou, mikrobiomem a vývojem autoprotilátek proti beta buňkám pankreatu. Na základě výsledků vyslovili vědci hypotézu, že butyrát má ochrannou funkci před vývojem autoprotilátek proti beta buňkám pankreatu a tím pádem i před rozvinutím diabetu I. typu.
- Butyrát také ovlivňuje metabolismus. U modelu myší s obezitou bylo prokázáno, že suplementace butyrátem zlepšuje citlivost na inzulín, zvyšuje energetický výdej a snižuje adipozitu. Zvýšil také počet mitochondrií a jejich aktivitu v kosterním svalstvu a hnědé tukové tkáni.
BUTYRÁT A MIKROBIOM
Klinické studie naznačují, že doplňování butyrátu při a po užívání antibiotik by mohlo být velmi užitečné, minimálně stejně jako je suplementace probiotiky nebo pomocí kmene saccharomyces boulardi.
Suplementace butyrátem patří do rukou zkušených terapeutů, zejména u vyšších koncentrací této látky bylo zaznamenáno v několika studiích škodlivých účinků. Velké opatrnosti je potřeba zejména v případech těžkého zánětu střeva a poškození epitelu, zejména u ulcerózní kolitidy. Nižší dávky butyrátu mohou být užitečné u osob s mírnou kolitidou nebo u lidí, kteří nemají problém s gastrointestinálním traktem. Prebiotika však pravděpodobně poskytují butyrát ve fyziologicky prospěšných koncentracích a v bezpečnější podobě.
BUTYRÁT A NEUROPROTEKTIVNÍ ÚČINEK
Přínos butyrátu byl prokázán u ischemického poškození mozku a uplatnění zřejmě najde při léčbě cévní mozkové příhody. Preklinické studie prokázaly pozitivní vliv butyrátu na proliferaci, migraci a diferenciaci buněk mozku u potkanů s mozkovou ischemií.
Druhým zajímavým účinkem butyrátu je vliv na paměť, kdy přes blokování aktivity HDAC ovlivňuje synaptickou plasticitu a paměť. Jako inhibitor HDAC je butyrát schopen generovat trvalejší formy dlouhodobé paměti.
Butyrát jako takový je velmi citlivý na nízké pH žaludeční šťávy, proto musí být technologicky zpracován do tzv. acidorezistentních kapslí, které ochrání jejich obsah před kyselostí žaludku a dopraví butyrát na správné místo ve střevech.
Jako nejlépe vstřebatelná forma se ukazuje v kombinace butyrátu s vápníkem a hořčíkem.
ZÁVĚREM
Butyrát prostřednictvím epigenetických mechanizmů ovlivňuje řadu pochodů v lidském organismu. Ze studií vyplývá zajímavý terapeutický potenciál butyrátu sodného zejména v prevenci a podpůrné suplementaci u pacientů s idiopatickými střevními záněty a u pacientů s diabetem II. typu. Podáváním butyrátu u pacientů se zánětlivým onemocněním střeva může zmírnit příznaky zánětu a obnovit integritu střevního epitelu. S tím souvisí i vliv na případný rozvoj nádorových onemocnění střeva vznikajících v důsledku chronického zánětu. Účinek butyrátu na senzitivitu k inzulinu bude dále hodnocen v klinických studiích a mohl by naznačovat nový směr v léčbě obezity a snížení kardiovaskulárního rizika.
ZPRACOVAL
Mgr. DAVID ČECH
specialista na výživu a prevenci
POZNÁMKA
Popisovaná zdravotní témata nemohou být náhradou za odborné zdravotní vyšetření. Pro stanovení zdravotních závěrů je vždy třeba obrátit se na lékaře.
ODKAZY
Při zpracovávání textů a grafické stránky článků byly využity podklady z odborné literatury a internetu. Odkazy a zdroje zašleme na vyžádání na mail. Převzaté obrázky byly graficky upraveny pro potřeby tohoto webu. Infografiky a kreslené obrázky podléhají autorským právům.