Što su fruktooligosaharidi i zašto ih trebate u svojoj prehrani?

U posljednjih nekoliko godina prepoznata je važnost prebiotika za ljudsko zdravlje i opće stanje organizma. Zbog toga su prebiotici trenutno u fokusu brojnih istraživačkih radova iako se prvi puta spominju još 1995. godine. Kada govorimo o prebioticima govorimo zapravo o grupi nutrijenata koja je definirana još 2008. godine kao grupa selektivno fermentiranih sastojaka koji dovode do specifičnih promjena u sastavu i/ili aktivnosti gastrointestinalne mikrobiote i na taj način doprinose zdravlju domaćima⁽¹⁾. Postoji nekoliko kriterija prema kojima je određeni spoj klasificiran u skupinu prebiotika: mora biti otporan na kiseli pH želuca, ne može biti hidroliziran enzimima sisavaca, ne može se apsorbirati u gastrointestinalnom traktu, fermentira ga crijevna mikrobiota, a rast i/ili aktivnost crijevnih bakterija može biti selektivno stimulirana ovim spojem što doprinosi poboljšanju zdravlja domaćina ⁽¹⁾.

Koji sve prebiotici postoje

Postoje više vrsta prebiotika. Najbrojniji su ugljikohidrati, a glavninu čine oligosaharidi. Razlikujemo više vrsta oligosaharidnih prebiotika, od kojih jednu skupinu čine i fruktani koji se dijele na fruktooligosaharide (FOS) i inulin. Iako je poznato još od 50- ih godina prošlog stoljeća da su kratkolančani fruktooligosaharidi ( sc FOS) sadržani u nekim vrstama povrća, njihov utjecaj na ljudsko zdravlje i funkciju u ljudskom organizmu poče o se istraživati tek 80-tih godina kada je započeta komercijalna proizvodnja sc FOS-a ⁽²⁾. Razlog tome leži i u činjenici da povrće sadrži premale količine tog ugljikohidrata da bi imalo utjecaj na ljudski organizam u punom smislu riječi. Prosječno čovjek hranom unese oko 1g FOS-a.

Najveća količina tog oligosaharida nalazi se u luku, artičokama, šparogama, žitu, riži i bijelom luku ⁽³⁾. Budući da nisu probavljivi u gornjem dijelu probavnog sustava, funkcija kratkolančanih oligosaharida bazira se na fermentaciji od strane određenih sojeva bakterija u debelom crijevu. Fermentacijom nastaje laktat, kratkolančane masne kisline (acetat, propionat i butirat), H2 i CO2. FOS je dobro poznat i poželjan izvor ugljika za probiotike. Sc FOS u debelom crijevu fermentiraju isključivo dobre bakterije, i to primarno različite vrste bifidobakterija, dok patogene bakterije kao što su to Clostridium sp. ili E.coli ne koriste fruktooligosaharide ⁽⁴⁾ . Bifidobakterije imaju relativno veliku količinu beta-fruktozidaze koja je selektivna za beta (1,2)-glikozidne veze u sc FOS-u ⁽⁵⁾.

Odnos FOS-a i bifidobakterija

Bifidobakterije koriste sc FOS za svoju proliferaciju i rast što je jedna od značajnijih uloga FOS-a, dok suprimiraju rast patogenih bakterija. Brojne humane studije pokazuju da unos sc FOS-a dovodi do povećanja broja fekalnih bifidobakterija ⁽⁶⁾. Prema d sad dostupnim znanstvenim dokazima, može se zaključiti da je stimulacija rasta bifidobakterija povezana sa smanjenjem fekalnog i cekalnog pH ⁽⁶⁾ povećanjem kratkolančanih masnih kiselina u fecesu i debelom crijevu ⁽⁶⁾, smanjenjem C. perfringens ⁽⁶⁾ i smanjenjem produkata truljenja u stolici i urinu ^(6). Smanjenjem procesa truljenja, fruktooligosaharid i dovode do poboljšanja funkcije debelog crijeva.

Učinak FOS-a na zdravlje crijeva

Prebiotici ne samo da doprinose održavanju homeostaze između dobrih i patogenih bakterija, već putem razgradnih produkata utječu na zdravlje probavne cijevi, ali i udaljenih organa. Stoga, osim bifidogenog učinka, redoviti i adekvatan unos neprobavljivih fruktooligosaharida ima blagotvoran učinak kod različitih gastrointestinalnih poremećaja, debljine, proljeva, osteoporoze, ateroskleroze, kardiovaskularnog oboljenja i dijabetesa tipa 2 ⁽⁷⁾.

FOS se preporučuje primjenjivati kod akutnih proljeva i to ne samo što smanjuje kolonizaciju crijeva s Clostridium sp.⁽⁸⁾ u slučaju CD enteritisa, već je poznato da stimulira crijevnu apsorpciju vode i elektrolita ⁽⁹⁾.

Da FOS ima utjecaj na konstipaciju dokazuju i brojna istraživanja, između ostalog i ono Kameoka i suradnika. Dokazali su da primjena sc FOS u dozi od 6g do 12g na dan kod bolesnika s konstipacijom smanjuje intervale pražnjenja (odnosno, vrijeme između dviju stolica) ⁽¹⁰⁾.

Primjena sc FOS-a ima i imunomodulatornu ulogu budući da probiotici potiču imunološki odgovor organizma, dok sc FOS potiče njihovu proliferaciju ⁽²⁾. Postoje radovi koji ukazuju na utjecaj bifidobakterija na različite imunološke procese kao što je mitogena aktivnost ⁽¹¹⁾, pomoćna aktivnost ⁽¹²⁾, promocija makrofaga ⁽¹¹⁾, stimulacija produkcije protutijela ⁽¹³⁾ i antitumorski efekt ⁽¹²⁾.

Od FOS-a do butirata: preventivan učinak na razvoj karcinoma

Kao što sam već ranije spomenula, fermentacijom kratkolančanih fruktana, između ostalog, u debelom crijevu nastaju i kratkolančane masne kiseline (SCFA), a o čijem stvaranju posebice ovise kolonociti. Dokazano je da oksidacijom butirata nastaje oko 70% kisika potrebnog za funkciju sluznice odnosno kolonocita⁽¹⁴⁾ što implicira da je jadan od najznačajnijih supstrata proizvodnje energije za kolonocite. Kod bolesnika sa ulceroznim kolitisom poremećeno je iskorištavanje SCFA što dovodi do metaboličog poremećaja, odnosno stanja manjka energije unutar kolonocita^(15). Time je dokazana neposredna važnost FOS-a za zdravlje i održavanje homeostaze sluznice debelog crijeva.

No to nije jedina funkcija butirata. Dokazano je da natrijev butirat ima antiproliferativno djelovanje na mnoge tipove stanica. Također je i puno dokaza, među studijama provođenima na životinjama i linijama stanica, da butirat ima preventivni učinak na razvoj karcinoma i adenoma kolona na što se detaljno osvrnuo i Smith sa suradnicima u svom radu⁽¹⁶⁾. Konzumacija FOS-a smanjuje nakupljanje genotoksina i enzima beta-glukoronidaze koji stvaraju karcinogene u crijevu i na taj način regulira incidenciju raka debelog crijeva ⁽¹⁷⁾.

Fruktooligosahari di utječu i na poboljšanje reapsorpcije kalcija, magnezija kao i željeza u debelom crijevu. F ermentacijom FOS-a u debelom crijevu stvaraju se organske kiseline koje smanjuju luminalni pH i time poboljšavaju bioraspoloživost nutritivno važnih minerala⁽¹⁸⁾. Povećana apsorpcija kalcija kao rezultat unosa FOS-a potencijalno povećava mineralnu gustoću kostiju⁽¹⁹⁾. Poboljšana bioraspoloživost kalcija uz sc FOS potvrđena je studijom stabilnog izotopa provođenom među studentima i studijom balans a minerala kod starijih žena koja je pokazala pojačanu reapsorpciju Ca i Mg ⁽²⁾. Fruktooligosaharid i preveniraju i postmeno pauzalni gubitak kosti na način da poboljšavaju reapsorpciju i funkciju iz oflavonoida koji dokazano imaju pozitivan učinak na smanjenje gubitka kosti u postmenopauzi⁽²⁾.

Zaključak

Danas je dobro poznato da prebiotici utječu na održavanje homeostaze u organizmu. Učinak fruktooligosaharida na fiziološke funkcije primarno se temelji na neprobavljivosti ovog ugljikohidrata u tankom crijevu i fermentaciji od strane mikrobiote u debelom crijevu. Jedna od najvažnijih funkcija FOS-a je stimulacija rasta i proliferacija dobrih bakterija te supresija kolonizacije debelog crijeva lošim bakterijama . Uz to , metabolizmom fruktooligosaharida nastaju SCFA koje imaju blagotvoran učinak na sluznicu debelog crijeva te neposredno utječu na brojne gastrointestinalne poremećaje, od proljeva do konstipacije, ali i intestinalnu imunomodulaciju. Kroz metabolički put, fruktooligosaharidi utječu i na bioraspoloživost kalcija i magnezija, a antiproliferacijski učinak FOS-a posredovan butiratom, čini se, ima utjecaj na razvoj tumorske bolesti debelog crijeva. Stoga promišljanjem o tvarima koje unosimo hranom, suplementima koje unosimo uz hranu, promišljanjem o prebioticima, ekosustavu mikrobiote i njihovoj funkciji u ljudskom organizmu možemo adekvatno djelovati i doprinijeti zdravlju našeg organizma.

Literatura

1. Gibson GR, Scott KP, Rastall RA, Tuohy KM, Hotchkiss A, Dubert-Ferrandon A, et al. Dietary prebiotics: Current status and new definition. Food Sci.Technol. Bull. Funct. Foods 2010;7,1–19.
2. Tokunaga T. Novel physiological function of fructooligosaccharides. BioFactors 2004; 21(1-4), 89–94.
3. Clevenger MA, Turnbull D, Inoue H, Enomoto M, Allen JA, Henderson LM, et al. Toxicological evaluation of Neosugar: genotoxicity, carcinogenicity and chronic toxicology. J Am Coll Toxicol 1988;7:643-62.
4. Mitsuoka T, Hidaka H, Eida T. Effect of fructooligosaccharides on intestinal microflora. Die Nahrung 1987;31(5-6):427-36.
5. Scardovi V. The fructose-6-phosphate shunt as a peculiar pattern of hexose degradation in the genus Bifidobacterium. Ann Microbiol Enzymol 1965; 15: 19-24.
6. Hidaka H, Eida T, Tarizawa T, Tokunaga T, Tashiro Y. Effects of fructo-oligosaccharides on intestinal flora and human health. Bitidobacteria microflora 1986;5:37-50.
7. Flores-Maltos DA, Mussatto SI, Contreras-Esquivel JC, Rodríguez-Herrera R, Teixeira JA, Aguilar CN. Biotechnological production and application of fructooligosaccharides. Biotechnology 2016; 36(2): 259–267.
8. Gibson GR, Beatty ER, Wang X, Cummings JH. Selective stimulation of bifidobacteria in the human colon by oligofructose and inulin. Gastroenterology 1995;108(4): 975–982.
9. Patel S, Goyal A. The current trends and future perspectives of prebiotics research: a review. 3. Biotech 2012; 2(2):115–125.
10. Kameoka S, Nagata H, Yoshitoshi H, Hamano K. Clinical study of fructooligosaccharides on chronic constipation, Rinsho Eiyo 1986; 68: 823–829.
11. Kadooka Y, Fujiwara S, Hirota T. Effects of bifidobacteria cells on mitogenic response of splenocytes and several functions of phagocytes. Milchwissenschaft 1991;46:626-30.
12. Kohwi Y, Hashimoto Y, Tamura 2. Antitumor and immunological adjuvant effect of Bifidobacterium infantis in mice. Bitidobacteria Microflora 1982;1:61-8.
13. Yasui H, Ohwaki M. Enhancement of immune response in Peyer’s patch cells cultured with Bifidocaterium breve. J Dairy Sci 1991;74: I 187-95.
14. Roediger WEW. Role of the anaerobic bacteria in the metabolic welfare of the colonic mucosa in man. Gut 1980;21:793-8.
15. Roediger WEW. The colonic epithelium in ulcerative colitis: an energy-deficiency disease?. Lancet 198O; 316 (8197): 712-15.
16. Smith JG, Yokoyama WH, Germaqn BG. Butyric acid from the diet: actions at the level of gene expression. Clin Reviews in Food Science 1998;38:259-97.
17. Dominguez LJ, Martínez-González MA, Basterra-Gortari FJ, Gea A, Barbagallo M, Bes-Rastrollo M. Fast food consumption and gestational diabetes incidence in the SUN project. PloS One 2014; 9(9), e106627.
18. Xiao J, Sakaguchi E, Bai G. Short-term supplementation with dietary fructooligosaccharide and dietary mannitol elevated the absorption of calcium and magnesium in adult rats. Czech Journal of Animal Science 2016; 61(6): 281–289.
19. Coxam V. Current data with inulin-type fructans and calcium, targeting bone health in adults. The Journal of Nutrition 2007; 137, 2527S–2533S.