Znaczenie właściwości Aronia Melanocarpa dla projektowania suplementów diety ukierunkowanych na oddziaływanie oś jelito–mikrobiota–metabolizm

Aronia Melanocarpa i jej wpływ na oś jelito-mikrobiota-metabolizm
Współczesny rynek suplementów diety przesuwa się od prostych komunikatów typu „źródło antyoksydantów” w kierunku produktów projektowanych funkcjonalnie: z określonym surowcem, standaryzacją, technologią otrzymywania, przewidywanym miejscem działania i mierzalnym efektem biologicznym. Ciemny owoc jagodowy Aronii czarnoowocowej jest szczególnie bogaty w polifenole takie jak antocyjany, procyjanidyny/proantocyjanidyny, kwasy fenolowe i flawonole [3,8].

Aronia nie powinna być traktowana wyłącznie jako „źródło antyoksydantów”, lecz jako złożony substrat biologiczny, który działa bezpośrednio w świetle jelita, na poziomie bariery jelitowej oraz pośrednio, poprzez metabolity bakteryjne, oddziałuje na ekspresję genów i regulację metabolizmu.

Związki zawarte w aronii oddziałują w żołądku i jelicie cienkim poprzez wpływ na środowisko redoks, enzymy trawienne i częściową absorpcję związków fenolowych, a w jelicie grubym poprzez interakcje z mikrobiotą jelitową i produkcję metabolitów. Działanie ogólnoustrojowe łączy metabolity polifenoli, metabolity bakteryjne takie jak krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA, w tym kwas masłowy), mając wpływ między innymi na modulację przewlekłego stanu zapalnego o niskim natężeniu, na gospodarkę węglowodanową i lipidową, a także na parametry śródbłonka [10,18].

Dwa mechanizmy: antyoksydacja i metabolity
W przypadku aronii najczęściej mówi się o działaniu antyoksydacyjnym. Jest to uzasadnione, ale niekompletne. Pierwszy mechanizm obejmuje bezpośrednie i pośrednie ograniczanie stresu oksydacyjnego. Polifenole mogą jednocześnie neutralizować reaktywne formy tlenu, peroksydację lipidów oraz modulować szlaki komórkowe związane z odpowiedzią antyoksydacyjną, jak i hamować aktywację szlaków prozapalnych. Mechanizmy te są dobrze poznane i szeroko opisane w literaturze [7,15,16].

Drugi mechanizm jest bardziej charakterystyczny dla nowoczesnego podejścia do osi jelito–mikroibiota–metabolizm: aronia działa pośrednio przez mikrobiotę jelitową i jej metabolity. Szacuje się, że jedynie ok. 10% jest wchłaniana w jelicie cienkim, a większość dociera do jelita grubego, gdzie jest metabolizowana przez mikrobiotę jelitową. [10]. Dochodzi wtedy do przemian do innych związków biologicznie aktywnych, które mogą odpowiadać za część efektów obserwowanych w badaniach klinicznych [1,18]. Przykładowo antocyjany mogą wspierać integralność i funkcję bariery jelitowej, co wiąże się z hamowaniem stanu zapalnego, pośrednim wpływem na ekspresję białek połączeń ścisłych i mucyn [12,17].

Od jamy przewodu pokarmowego do bariery jelitowej
Nowoczesne podejście do celowanej i personalizowanej suplementacji obejmuje oddziaływanie na mikrobiotę jelitową, warstwę śluzu, komórki nabłonka, połączenia ścisłe, lokalną odpowiedź immunologiczną GALT oraz komunikację jelit z wątrobą, tkanką tłuszczową, śródbłonkiem i układem nerwowym tworząc osie łączące jelita z innymi narządami i układami. Na styku tych osi występuje bariera jelitowa, której poprawne funkcjonowanie jest kluczowe dla utrzymania zdrowia [12,17].

Jelito cienkie: wpływ na trawienie
Na poziomie jelita cienkiego antocyjany i procyjanidyny mogą wpływać na aktywność enzymów ograniczając trawienie oraz wchłanianie glukozy i kwasów tłuszczowych (m.in. przez hamowanie lipazy trzustkowej i wiązanie miceli kwasów żółciowych) [3]. W badaniach wykazywano obniżenie poposiłkowego poziomu glukozy i korzystny wpływ na dynamikę cholesterolu [1].

Jelito grube: polifenole jako prebiotyk
Zawarte w aronii związki wpisują się w aktualne rozumienie prebiotyku jako substratu selektywnie wykorzystywanego przez mikroorganizmy gospodarza, przynoszącego korzyść zdrowotną [5]. To rozróżnienie ma znaczenie regulacyjne i komunikacyjne: nie każdy polifenol jest automatycznie prebiotykiem, ale polifenole mogą wykazywać aktywność prebiotyczną, a ich wykorzystanie przez mikrobiotę prowadzi do mierzalnych efektów biologicznych [13].

Badanie w modelu in vitro (SHIME) wykazało, że polifenole aronii modulowały skład mikrobioty jelitowej, wpływały na produkcję SCFA i zmniejszały wydzielanie markerów prozapalnych [19]. Zaś w randomizowanym badaniu u osób w średnim wieku obserwowano poprawę wybranych wskaźników funkcji tętnic oraz wzrost różnorodności mikrobiomu i zwiększenie udziału gatunków produkujących kwas masłowy [11].

SCFA i bariera jelitowa
Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA) są kluczowymi mediatorami relacji mikrobiota–gospodarz. Kwas masłowy jest m.in. podstawowym substratem energetycznym dla kolonocytów i uczestniczy w regulacji szczelności bariery. SCFA aktywują również receptory GPR41 i GPR43, co łączy sygnały z jelita z odpowiedzią immunologiczną, uwalnianiem hormonów jelitowych (m.in. GLP-1, serotoniny) i metabolizmem glukozy [10,18]. W praktyce oznacza to, że aronia może być projektowana jako składnik wspierający mikrobiologiczne wytwarzanie metabolitów korzystnych dla jelit i układu immunologicznego. Projektując suplement należy sięgać po ekstrakty posiadające udowodniony naukowo korzystny wpływ na produkcję SCFA. Takie dane są szczególnie wartościowe wdrożeniowo, ponieważ pomagają odróżnić ekstrakt o wysokiej zawartości jednej frakcji od korzystniejszego ekstraktu o zachowanej złożoności biologicznej.

Od zewnątrz do wewnątrz: lokalny efekt jelitowy i efekt systemowy
Metabolity Aronia Melanocarpa przechodzą także do krążenia i mogą wpływać na śródbłonek, wątrobę, gospodarkę lipidową, glikemię i stan zapalny niskiego stopnia [6,11,17]. W jednym z badań u zdrowych mężczyzn 12-tygodniowa podaż ekstraktu lub proszku z całych owoców aronii poprawiała funkcję śródbłonka i modulowała skład mikrobioty jelitowej. Autorzy badań odnotowali także zależności między zmianami FMD, metabolitami fenolowymi pochodzącymi z aronii i określonymi rodzajami bakterii [6].

Wszystkie powyższe argumenty pozwalają łączyć narrację zdrowia jelit z metabolizmem ogólnoustrojowym. Podsumowanie przeglądów i metaanaliz wskazujących na rodzaj korzystnego oddziaływania polifenoli z aronii na wybrane parametry metaboliczne znajduje się w tabeli 1.

Technologia ekstraktu: dlaczego „jaka aronia” ma znaczenie?
Zaburzenia metaboliczne, otyłość, insulinooporność i choroby sercowo-naczyniowe są ściśle związane z przewlekłym stanem zapalnym niskiego stopnia, stresem oksydacyjnym, dysfunkcją śródbłonka i zmianami mikrobioty jelitowej, a aronia jest surowcem oddziałujący wielokierunkowo [2,9,14].

Metaanalizy wskazują, że efekty kliniczne stosowania aronii nie są spójne. Przeglądy podkreślają niską lub bardzo niską pewność dowodów dla wielu punktów końcowych i duże różnice między badaniami [4,14]. Nie osłabia to wartości aronii jako surowca, ale pokazuje, że dla przemysłu suplementacyjnego kluczowe są: technologia ekstrakcji i standaryzacja, forma podania, dawka, czas interwencji i profil wyjściowy populacji docelowej. W doborze składników w suplementacji celowanej nie należy zatem kierować się ogólnymi wynikami badań udowadniającymi korzystne oddziaływanie danego składnika, ale dowodami naukowymi konkretnych ekstraktów, ze sprawdzonym źródłem pochodzenia surowca, konkretnymi technologiami ekstrakcji gwarantującymi jakość składnika zastosowanego w końcowym produkcie. Takie dane są szczególnie wartościowe wdrożeniowo, ponieważ pomagają odróżnić ekstrakt o wysokiej zawartości jednej frakcji od korzystniejszego ekstraktu o zachowanej złożoności biologicznej.

Sok, proszek z owoców, odmiana owoców (szczególnie bogata w polifenole Aronia Melanocarpa (Michx.) Elliot), sposób ekstrakcji (alkoholowa, wodna, membranowa), wpływa na zawartość antocyjanów i ich profil, obecność oligo- i polisacharydów, kwasów organicznych i cukrów. Na rynku dostępne są ekstrakty różniące się technologią otrzymywania, profilem polifenolowym oraz zakresem standaryzacji. W praktyce znaczenie mogą mieć m.in. rodzaj ekstrakcji (ekstrakcja wodna, mikrofiltracja, ultrafiltracja membranowa), a także standaryzacja na zawartość polifenoli obejmująca np. 15% antocyjanów oznaczanych HPLC jako cyjanidyno-3-glukozyd, suma polifenoli oznaczana metodą UV-VIS (np. minimum 25% polifenoli), czy zawartość proantocyjanidyn oznaczana metodą DMAC.

Dla działu R&D i jakości oznacza to konieczność budowania specyfikacji i komunikacji nie tylko wokół ilości polifenoli, ale także obejmować profil antocyjanów, zawartość proantocyjanidyn, sumę polifenoli, aktywność w modelach antyoksydacyjnych traktowaną jako parametr wspierający, a nie kliniczny, oraz testy funkcjonalne w modelach jelitowych. Szczególnie wartościowe są modele fermentacji in vitro, oznaczanie SCFA, pH, metabolitów fenolowych oraz wpływu na barierę nabłonkową. Badania takie powinny stanowić podstawę do oceny przydatności składnika w celowanej suplementacji. W miarę możliwości powinno wykonywać się także interwencje żywieniowe u osób będących grupie docelowej w postaci randomizowanych badań klinicznych, wykazując korzystne oddziaływanie na parametry zdrowotne takie jak: mikrobiota jelitowa, profil lipidowy, metabolizm glukozy, ciśnienie itp.

Jak projektować suplement z aronią?
Najciekawszy kierunek rozwoju produktów z aronią to połączenie dwóch narracji: lokalnego wsparcia bariery jelitowej oraz pośredniego, ogólnoustrojowego wpływu na oś jelito–mikrobiota–metabolizm. Pierwszym krokiem jest zdefiniowanie docelowej funkcjonalności dla danego produktu. W przypadku aronii logiczna jest koncepcja trójpoziomowa: ochrona antyoksydacyjna i przeciwzapalna w prze-wodzie pokarmowym, wsparcie mikrobioty i jej metabolitów oraz poprawa parametrów metabolicznych [1,11,19].

Drugim krokiem jest dobór dawki i formy, co powinno być oparte na wynikach badań producenta. Z punktu widzenia pro-ducenta ważne jest, aby dawka była opisana nie tylko jako masa ekstraktu, ale jako ilość antocyjanów, suma polifenoli i profil kluczowych frakcji.

Efekt stosowania zależy od ekstraktu. Aby wprowadzać na rynek ekstrakty jak najlepiej sprofilowane, należy wskazywać konkretny obszar zdrowotny ich oddziaływania, poparty badaniami. Na przykład:
• wsparcie mikrobioty jelitowej – korzystny wpływ na SCFA, pH, metabolity fenolowe, względną liczebność bakterii fermentujących polifenole i bakterii maślanotwórczych.
• wsparcie zdrowia przewodu pokarmowego – tolerancja, komfort trawienny, markery zapalne,
• wsparcie zdrowia metabolicznego lipidogram, glikemia, hsCRP, ewentualnie wskaźniki śródbłonkowe [1,6,19].

Co można komunikować odpowiedzialnie?
Komunikacja rynkowa dla suplementu z aronią powinna unikać uproszczenia „silny antyoksydant = efekt kliniczny”. Bardziej odpowiedzialne jest komunikowanie aronii jako źródła antocyjanów i polifenoli o wysokiej aktywności antyoksydacyjnej, składnika wspierającego równowagę oksydacyjno-zapalną, stan mikrobioty jelitowej i źródła metabolitów wykazujących pośrednie oddziały-wanie na organizm człowieka [9,15].
Komunikacja suplementu diety musi być dostosowana do obowiązujących przepisów dotyczących oświadczeń zdrowotnych. Dlatego najlepiej budować ją wokół składu, jakości, standaryzacji, technologii, wyników badań surowca i ogólnego wsparcia fizjologicznych funkcji organizmu.

Podsumowanie
Aronia melanocarpa jest surowcem o dużym potencjale dla produktów ukierunkowanych na oś jelito-mikrobiota-metabolizm, ponieważ łączy wysoką zawartość polifenoli z możliwością oddziaływania na mikrobiotę, barierę jelitową i metabolizm ogólnoustrojowy. Jej działanie można opisać przez dwa uzupełniające się mechanizmy: bezpośrednią i pośrednią modulację stresu oksydacyjnego oraz biotransformację polifenoli do metabolitów, które mogą wpływać na nabłonek jelitowy, stan zapalny, SCFA, funkcję śródbłonka i parametry metaboliczne.

Dla producentów suplementów diety najważniejszy wniosek jest praktyczny: nie wystarczy deklarować obecności aronii w składzie. Warto projektować produkt od surowca do efektu – z kontrolą profilu antocyjanów, proantocyjanidyn i polifenoli, opisem technologii ekstrakcji, danymi z modeli jelitowych i jasno określonymi punktami końcowymi. Wtedy aronia przestaje być tylko „czarnym owocem o wysokim ORAC”, a staje się narzędziem do projektowania suplementów nowej generacji.