Mūsu smadzeņu funkciju un kognitīvās veselības problēmas var rasties... zarnās

Ārsts Deniss Bērkits (Denis Burkitt) divdesmit gadus strādāja par ķirurgu Ugandā. 1966. gadā viņš atgriezās Anglijā un trīs gadus vēlāk publicēja rakstu ar nosaukumu “Saistītas slimības – kopīgs cēlonis?”. Tā pamatā bija viņa novērojums, ka Ugandas iedzīvotājiem vecumā no 40 līdz 60 gadiem resnās zarnas vēzis, divertikulīts, apendicīts, trūces, varikozas vēnas, diabēts, ateroskleroze un astma bija sastopama ievērojami retāk nekā tāda paša vecuma cilvēkiem Apvienotajā Karalistē.

Bērkits šīs būtiskās veselības atšķirības skaidroja ar uzturā uzņemto šķiedrvielu daudzumu. Āfrikā cilvēki šķiedrvielas uzņēma ar vietējiem dabīgiem pārtikas produktiem, savukārt turīgākajās Rietumvalstīs ikdienas uzturā lielāku vietu ieņēma rūpnieciski pārstrādāta pārtika.

Turpmākajos gados Bērkits kopā ar trim kolēģiem – Pīteru Klīvu (Peter Cleave), G. D. Kempbelu (G. D. Campbell) un Hjū Trovelu (Hugh Trowell) – turpināja attīstīt teoriju, kas vēlāk kļuva pazīstama kā “šķiedrvielu hipotēze”.

Šis darbs atnesa Bērkitam pasaules slavu un iesauku Šķiedrvielu vīrs (The Fiber Man). Kopš tā laika viņa pieņēmums par šķiedrvielu deficīta saistību ar dažādām slimībām ir guvis plašu zinātnisku apstiprinājumu. Mūsdienās šķiedrvielu trūkums tiek saistīts ar paaugstinātu aknu, resnās zarnas un krūts vēža attīstības risku, kā arī ar lielāku mirstību no vēža, sirds un asinsvadu, elpceļu, infekciju slimībām un diabēta. 

Kā darbojas šķiedrvielas?

Savulaik doma, ka viela, kas definēta kā “augu izcelsmes pārtikas ogļhidrātu sastāvdaļas, kuras organisms nespēj sagremot vai uzsūkt”, varētu būt tik nozīmīga veselībai, šķita dīvaina. Tomēr jau 20. gadsimta 70. gados šķiedrvielas strauji kļuva par spēcīgu mārketinga instrumentu pilngraudu produktu, īpaši brokastu pārslu, virzīšanā tirgū. Piemēram, lai reklāmās pievilcīgāk pasniegtu tik ikdienišķu ieguvumu kā normāla vēdera izeja, tika ieviesti tādi jēdzieni  kā “regularitāte” un “gremošanas komforts”.

Uztura šķiedrvielu sastāvā ir vairāki ogļhidrātu veidi:

• Monosaharīdi (visvienkāršākie ogļhidrāti, tostarp glikoze, mannoze un fruktoze)
• Necietes polisaharīdi (saliktie ogļhidrāti, kas veido nozīmīgu daļu no uztura šķiedrvielām)
• Rezistentā ciete
• Nesagremojami oligosaharīdi (vienkāršo cukuru polimēri, kas veicina probiotisko baktēriju attīstību un šūnu atpazīšanas procesus)
• Sintētiskie ogļhidrāti

Katram šķiedrvielu veidam ir atšķirīga struktūra un fizioloģiskā iedarbība. Tādēļ medicīnā un uztura zinātnē joprojām izmanto to pamatiedalījumu šķīstošajās un nešķīstošajās, balstoties uz šo vielu spēju šķīst ūdenī.

Mūsdienās šķiedrvielu pētniecība strauji attīstās, tādēļ šo klasisko iedalījumu papildina tādi kritēriji kā ūdens piesaistes spēja, elektriskais lādiņš, šķiedrvielu struktūra un fermentācijas ātrums. Katrs no šiem rādītājiem nedaudz atšķirīgi ietekmē cilvēka organisma funkcijas, un šobrīd diskusijas raisa pat līdzšinējā, vispārpieņemtā šo vielu definīcija.

Piemēram, Japānā šķiedrvielas tagad definē kā “visas pārtikas sastāvdaļas – gan dzīvnieku, gan augu izcelsmes –, kas ir izturīgas pret cilvēka gremošanas fermentu iedarbību”.  Tomēr nozīmīgākie jaunākie pavērsieni šķiedrvielu pētniecībā ir saistīti ar šo vielu spēcīgo ietekmi uz zarnu mikrobiotu, kas savukārt netieši nosaka mūsu smadzeņu funkcijas un kognitīvo veselību.

Šķiedrvielas smadzeņu veselībai

Uzturā esošās šķiedrvielas palēnina cukura uzsūkšanos asinīs, palīdzot novērst straujus glikozes un insulīna lēcienus. Insulīns darbojas kā signālmolekula, kas palīdz šūnām savstarpēji sazināties, lai vadītu glikozes transportēšanu un vielmaiņu. Savukārt šo procesu traucējumi var izraisīt oksidatīvo stresu, iekaisumu un mitohondriju disfunkciju, kas ilgtermiņā pasliktina neironu darbību un kognitīvās spējas. 

Veselīga ķermeņa svara uzturēšana ir ļoti svarīga smadzeņu veselībai. Ir pierādīts, ka šķiedrvielas palīdz ilgāk saglabāt sāta sajūtu, tādējādi pasargājot no pārēšanās. Tomēr viens no lielākajiem šķiedrvielu ieguvumiem slēpjas to spējā uzturēt zarnu mikroorganismu daudzveidību, stimulēt tauku un glikozes vielmaiņu un slāpēt nervu sistēmas iekaisumu. Tas notiek, pateicoties īso ķēžu taukskābju sintēzei un pozitīvai ietekmei uz imunitāti.

Jaunākie pētījumi apstiprina, ka “dažādu šķiedrvielu kombināciju iekļaušana uztura bagātinātājos var būt efektīvs palīgs vielmaiņas stabilitātes un kognitīvo funkciju atjaunošanā”. 

“Domājot par smadzeņu veselību, cilvēki bieži pievērš uzmanību Omega 3 taukskābēm, antioksidantiem, fiziskajām aktivitātēm, miegam vai kognitīvajiem treniņiem,” stāsta neirologs Deivids Perlmuters (David Perlmutter). Viņš ir 2013. gadā izdotās grāmatas “Graudaugi smadzenēm” (Grain Brain) autors. Grāmata iekļuvusi laikraksta The New York Times bestselleru sarakstā.

“Tas, protams, viss ir svarīgi, tomēr mūsdienās ir zināms, ka šķiedrvielas spēj ietekmēt arī mikroglijas šūnas, kurām ir būtiska loma smadzeņu veselības uzturēšanā,” skaidro Perlmuters. “Tās veido nozīmīgu daļu no smadzeņu iedzimtās imūnsistēmas, nepārtraukti uzraugot smadzeņu vidi un attīrot to no vielmaiņas galaproduktiem un bojātām olbaltumvielām. Šīs šūnas palīdz atjaunot audus un uzturēt veselīgu nervu šūnu darbību. Normālos apstākļos mikroglijas šūnām ir milzīga loma smadzeņu aizsardzībā, taču ilgstoša to aktivācija var veicināt hronisku iekaisumu, neironu darbības traucējumus un pakāpenisku nervu šūnu bojāšanos.”

Pētījumi liecina, ka mikroglijas aktivizēšanās ir viens no galvenajiem mehānismiem Alcheimera slimības attīstībā un, iespējams, arī tās ārstēšanā.  Pārmērīga mikroglijas stimulācija izraisa neiroiekaisumu, jo organismā pastiprināti veidojas iekaisuma olbaltumvielas un specifiskas signālvielas. Šāds hronisks stāvoklis savukārt paātrina nervu šūnu deģenerāciju, kas raksturīga Pārkinsona slimībai. 

Mikroglijai ir nozīmīga loma arī amiotrofās laterālās sklerozes (ALS)  un citu neirodeģeneratīvu slimību attīstībā, tostarp frontotemporālās demences, progresējošas supranukleārās paralīzes, kortikobazālās deģenerācijas, demences ar Levi ķermenīšiem un Hantingtona slimības gadījumā. 

Kas tad izraisa mikroglijas darbības traucējumus? Viens no galvenajiem cēloņiem ir šķiedrvielu trūkums un ar to saistītā zarnu mikrobioma nelīdzsvarotība. Pētījumi konsekventi apliecina, ka šķiedrvielām bagātīgs uzturs palielina gan zarnu baktēriju daudzumu, gan daudzveidību, tādējādi Tas veicinot bioloģiski aktīvo īso ķēžu taukskābju veidošanos. 

Šīs taukskābes, tostarp acetāts, butirāts un propionāts, veidojas resnajā zarnā šķiedrvielu fermentācijas laikā. Tās piedalās signālu nodošanā starp zarnām un smadzenēm, ietekmējot vielmaiņu, nervu impulsu pārvadi, imūnsistēmas darbību un pat gēnu ekspresiju.

Tāpat šķiedrvielas palīdz samazināt zarnu mikrobiotas disbiozi jeb mikroorganismu disbalansu, ko provocē paaugstināts žultsskābju līmenis un kas ir tieši saistīts ar hroniskām vielmaiņas slimībām, piemēram, diabētu un hiperlipidēmiju (paaugstinātu tauku līmeni asinīs).  Konstatēts arī, ka pacienti ar diagnosticētu depresiju, kuri saņem ārstēšanu, uzturā uzņem ievērojami mazāk šķiedrvielu nekā veseli cilvēki kontroles grupās. Savukārt pētījumi ar pelēm liecina, ka bagātīgs šķiedrvielu daudzums uzturā spēj novērst mikroglijas darbības traucējumus un palīdz atjaunot tās normālu darbību. 

“Ja zarnu mikrobioms ir veselīgs un saņem pietiekami daudz nepieciešamo uzturvielu, zarnu gļotādas aizsargbarjera saglabājas stipra un selektīva,” skaidro Perlmuters. “Taču, ja uzturā trūkst šķiedrvielu, mikroorganismu daudzveidība bieži samazinās. Šī nelīdzsvarotība, ko sauc par disbiozi, var veicināt zarnu caurlaidības palielināšanos. Tas ir stāvoklis, ko dažkārt dēvē par caurlaidīgās zarnas sindromu. Kad zarnas aizsargbarjeras darbība pasliktinās, iekaisumu veicinošas vielas var vieglāk nonākt asinsritē un aktivēt imūnsistēmu. Rezultātā veidojas hronisks, nelielas intensitātes iekaisums, kas nemanāmi ietekmē gandrīz visas organisma sistēmas, tostarp smadzenes.”

Ja zarnu mikrobioms zaudē līdzsvaru, organismā var veidoties ilgstošs, viegls iekaisums, kas nelabvēlīgi ietekmē smadzeņu mikroglijas šūnu darbību, – var tikt bojātas un zaudētas sinapses jeb savienojumi, kas nodrošina saziņu starp nervu šūnām. Šī procesa rezultātā pasliktinās šūnu savstarpējā komunikācija un smadzenēs uzkrājas toksiskas olbaltumvielas, veicinot tādu neiroloģisku traucējumu attīstību kā ALS, Pārkinsona un Alcheimera slimība un pat autisms.

Vairāk lasi žurnālā “Ko ārsti tev nestāsta” novembra-decembra numurā!