Zvětšit obrázek

Střevní mikrobiální mikroflóra. (Kredit: Weizmann Institute of Science)

Druhý genom
Co je to genom, víme všichni, jakýsi itinerář pokynů pro to co se kdy má v nás spustit aby to dohromady fungovalo. S kompletním výtiskem tohoto návodu k použití se každá naše buňka tahá celý svůj život. Má na něj baťůžek zvaný jádro a instrukce jsou vepsány písmeny „A“ , „C“ , „G“ , „T“ do DNA, přičemž text je uspořádán do kapitol zvaných chromozomy. Biologové tento genom přečetli už před jedenácti lety. Stálo to přes tři miliardy dolarů a mysleli jsme si, že rozlousknutím získáme dokonalý přehled o genech a že nemoci se už budou léčit s předstihem. Přišlo rozčarování, protože mnoho chorob si dál dělá co chce a kdy chce. Nejspíš proto, že máme ještě druhý genom. K těm, co přispěli k objasnění jeho funkcí se zařadil tým Erana Elinava, imunologa z Weizmannova výzkumného ústavu v Izraeli. Většinu z nás u pojmu „druhý genom“ napadne ten mitochondriální, který se netýká jádra ani chromozomů. Čert ví proč, ale nyní vědci začínají ten mitochondriální jaksi přehlížet. Asi proto, že je v něm genů málo a v tom svém číslování pojem druhý začali razit až pro ten další v řadě, který měl být až třetí. Půjdeme s dobou a pod pojmem druhý genom nebude v tomto článku řeč o tom, co máme v jádře či cytoplazmě, ale o tom co tím míní izraelští vědci. Na význam toho, co existuje mimo naše buňky a čemu se vznešeně říká druhý genom, přivedla vědce praxe. Felčaření při němž se pacientům po těžkých operacích, včetně těch na smrt nemocných, dávaly pozřít cizí výkaly. Pochopitelně, že s moderní snahou zachovávat co největší sterilitu, to moc dohromady nešlo a tak lékařská komunita to dlouho přehlížela posměšnými komentáři o „smradlavých transplantacích“. K průkopníkům, kteří se nestyděli přiznat že „tím“ léčí, patří i rodák z Krakova Thomas Borody. Jako šéf Centra pro gastrointestinální trakt se svým týmem v Sydney provedl více než 1500 transplantací obsahu tlustého střeva. Brody není žádným zpátečníkem a nepopírá moderní léčbu s pomocí antibiotik a často zdůrazňuje, jak jsou antibiotika úžasná věc. Ale také dodává, že jen do doby, než si na ně patogeny vyvinou odolnost a nebo než si ty zdravé střevní bakterie něčím zdecimujeme. Dobré se nedá se umlčet na dlouho, chválí se totiž samo svými výsledky a tak už kromě Australanů i třeba američtí lékaři z University of Minnesota své pacienty léčí podáváním stolice od zdravých dobrovolných dárců. Cizí fekálie jsou k nezaplacení především u infekcí a v prevenci před Clostridium difficile, bakterie rezistentní ke všem známým antibiotikům a která nás umí potrápit těžkými průjmy, často končícími smrtelnou sepsí. Každý den leží v nemocnicích v USA 7000 pacientů s tímto trapičem v těle a z toho jich 300 nedožije dalšího rána. V Británii podlehne ročně přibližně 8000 lidí komplikacím způsobeným C. difficile a to je dvakrát víc, než kolik lidí hyne za stejné období na tamních silnicích.

I Eran Elinav se svým týmem

Eran Elinav, imunolog Weizmann Institute. (Kredit: Fulbrightova nadace)

zapáchající transplantace prováděli, hlavně na myších a výsledky je přivedly, co do názoru na stolici, ke stejnému závěru, jako je ten australsko-amerického týmu. I výsledky izraelských pokusů měnící zastoupení těchto breberek ve střevech, dávají pojmu „pán tvorstva“ mnohem skromnější význam. Takový, jak by nás viděly inteligentní bytosti z jiné planety. Jejich depeše domů by nás asi charakterizovala jako „meta-organismus z eukaryotních a prokaryotních buněk“. Možná s dodatkem, že jsme „homeostatičtí hostitelé s mikrobiální vzájemností“. Což v překladu do lidštiny znamená splácaninu organismů drženou pohromadě jen díky složitým sobeckým vztahům. Když si uvědomíme čím vlastně jsme, snadněji pak začneme chápat, co některé výzkumy naznačují již delší dobu – že totiž naše „střevní zoo“ mluví do obezity stejně mocně, jako to co jíme. K prověření mocného vlivu střevních breberek na onemocnění cukrovkou se Elinavova skupina spojila s matematiky okolo profesora Erana Segala. Posvítili si na možnou souvislost střevních mikrobů a konzumaci jak cukrů, tak umělých sladidel. Těch nejpoužívanějších. Nedbali na to, že je americká nejvyšší autorita bdící nad nezávadností potravin prohlásila za zdraví neškodná a že se už dlouho používají v nápojích a potravinách na celém světě. Aniž by to možná dopředu tušili, spáchali tím něco, za co je teď mocná lobby potravinářů a nápojářů nejspíš nebude mít ráda.

Zvětšit obrázek

Eran Segal, matematik specializovaný na genové regulace. (Kredit: Weizmann Institute)

Co provedli?
Dávali myším pít vodu obohacenou o tří nejčastěji používaná umělá sladidla. Samozřejmě, že dbali na to, aby dodrželi množství ekvivalentní dávkám povolených americkou FDA (Food and Drug Administration). Přesto se stalo něco nečekaného. I malá množství umělého sladidla přiváděla hlodavce k intoleranci na glukózu. A i když jde o látky nemající žádné kalorie, paradoxně působí na organismus podobně, jako konzumace cukrů.

Intolerance na glukózu
Porušená glukózová tolerance je stav, při němž již organismus nedokáže dokonale kontrolovat koncentraci cukru v krvi, avšak ještě nedojde k rozvoji vlastního diabetu mellitus. O nesnášenlivosti glukózy se hovoří u nás, kteří máme při perorální glukózovém tolerančním testu po dvou hodinách hodnotu glykémie mezi 7,8 mmol/l a 11,0 mmol/l). Pokud si takový test nenecháme udělat, mnohdy netušíme, jak blízko jsme onemocnění, jednoduše proto, že typické příznaky diabetu mellitus se ještě neprojevují ale pravděpodobně v relativně blízké budoucnosti cukrovkou druhého typu onemocníme.

Zvětšit obrázek

Pod pojmem „druhý genom“ genetici myslí genovou výbavu mikrobiomu. Jen oni dokážou případné změny v zastoupení mikroorganismů podobajících se jako vejce vejci zaznamenat a tím také předpovědět případnou změnu funkce tohoto našeho „externího orgánu“ a signalizovat předzvěst počínající choroby. (Kredit: Weizmann Institute)

V pokusech na myších se izraelským výzkumníkům první fáze nastupující cukrovky druhého typu statisticky významně častěji vyvíjela u myší konzumujících sladidla a to nejen ve vztahu k těm, kterým servírovali k pití čistou „pramenitou“ ale i k těm, kterým nechali si žízeň zahánět vodou slazenou sacharózou nebo glukózou (řepným či hroznovým cukrem). Protože všechny pokusy opakovali a použili k tomu různé myší kmeny, nelze závěr interpretovat o moc jinak, než že umělá sladidla škodí a že vyvolávají to, z čeho je k vážnému onemocnění zvanému diabetes jen krůček.

Pro všechny, co v dobré víře, že si tím zdraví chrání, dávají před slazením cukrem přednost tomu, co garantuje „0“ kalorií, je nový poznatek jistě velkým rozčarováním. Překvapení ale vzbuzuje i to, jakým mechanismem nám umělá sladidla škodí.

Zvětšit obrázek

Sacharín je 500 krát sladší než běžný stolní cukr, přitom nemá žádný energetický obsah. Náhodou ho objevil v roce 1879 ruský emigrant Constantine Fahlberg, když pracoval na Johns Hopkins University. Vyráběl se z kamenouhelného dehtu, dnes synteticky z toluenu.

Jak jsme již naznačili, naší tělesnou schránku tvoří více jak z 90 % buňky „ne-lidské“. Najdeme je v ústech, střevech, plících, genitáliích, močové trubici, na kůži... Hmotnostně to dělá jen dva kilogramy, ale na počet jsme více bakteriálními, virovými a houbovými koloniemi, než kolonií buněk lidských. „Druhý genom“, tedy soubor genomů a charakterizující to, co nám prospívá i škodí, ten náš genom v počtech genů převyšuje možná i stokrát. Skutečnost, že cizácká buněčná součást má více genů než „my“, byla pro normální smrtelníky dlouho nezajímavá a šťourali se v ní jen ti, co potřebovali publikovat. Časem se to ukázalo být prospěšné, protože tím přispěli k jinému pojetí než že mikroorganismy jsou jen pasivními členy lidského ekosystému, nebo že nanejvýš hrají roli v trávicích a průjmových veselostech způsobovanými rezistentními klostridiemi. Je to tedy jinak a mikroflóru začínáme brát jako nedílnou součást lidské fyziologie a nejen tu střevní. Mikrobiální aktivita ovlivňuje funkce imunitního systému, nervového systému, látkové výměny, stejně jako vývoj orgánů. A aby toho nebylo málo, kromě zmíněné obezity strká prsty do chronických zánětlivých procesů s následkem autoimunitních onemocnění a dokonce i rakoviny. Na tuto část našeho „já“ v poslední době rychle měníme názor. V systému lidských orgánů tvořených armádou našich vlastních buněk vybavených našimi geny, mikrobiální masa funguje totiž jako „náš“ další orgán, který se zapojuje do metabolických drah a stěžejních funkcí ve zdraví i nemoci. Čtením druhého genomu (respektive mnoho genomů s charakteristickými geny pro určité typy breberek) můžeme získat informace, které toho o našem zdravotním stavu prozradí hodně. Hlavně nám s předstihem řeknou, jakou obranu proti skrytě se plížícím problémům nasadit.  

Zvětšit obrázek

V potravinách se sacharín skrývá pod značkou E954. Přidává se do nealkoholických nápojů, potravin pro diabetiky, nízkoenergetických potravin, žvýkaček, zavařenin, majonéz, hořčic, stolních sladidel, vitaminových přípravků i některých druhů piv, včetně nealkoholických. Seznam u nás prodávaných výrobků se snaží dát dohromady zde.

Šidítka
Nový izraelský poznatek nás upozorňuje na to, jak významně látky považované za zdraví neškodné mění naše „externí já“ tvořené breberkami a jak i umělá sladidla výrazně mění jejich metabolické dráhy a zvýšenou degradaci glykanů za vzniku krátkořetězcových mastných kyselin. Nárůst glykanů je vlastně cesta, která jak u hlodavců, tak nás lidí, směruje k obezitě. Má se zato, že to nějak souvisí s navozenými změnami v leptinových receptorech, kterých diabetici mají málo a že jejich úbytek nevhodně změní metabolismus cukerných kyselin. Zjednodušeně lze říci, že konzumací syntetických sladidel se dobereme rozvoji „zlých mikrobů“ a ke skrytým zánětlivým procesům. Ty pak vedou k naší intoleranci ke glukóze a výsledek je pak stejný, jako když se cpeme sladkostmi.
Že ta část našeho já tvořená mikroby je skutečně „externí orgán“, který mocně promlouvá do našeho zdraví, přinesly kontrolní pokusy v nichž vědci hlodavcům přidali do krmné dávky navíc ještě antibiotika. Neblahé účinky syntetických sladidel tím zcela eliminovali. Jednoduše proto, že antibiotika utlumily rozvoj jakékoliv mikroflóry, snížily i její vliv na organismus. Nepříznivý efekt sacharinu (česky sacharínu, nebo podle němčiny přejatého názvu cukerín) se u myší krmených antibiotiky, nedostavil. Stejně tak se nepříznivý účinek umělých sladidel nedostavil u pokusů s myšmi, které na svět přišly císařským řezem a které byly chovány ve sterilním prostředí jako takzvané „bezmikrobní myši“. Tyto myši totiž nemají v tlamičkách, střevech, ani jinde, žádné mikroby a proto u nich k žádné změně k horšímu následkem umělých sladkostí dojít ani nemohlo. Pokus s antibiotiky tak zavřel ústa všem, kteří by neblahé účinky umělých sladidel prostřednictvím nevhodně změněné mikroflóry na glukózovou intoleranci chtěli zpochybňovat.
Dalším důkazem správnosti jejich závěrů jsou výsledky pokusu v němž transplantací střevních mikroorganismů ze zvířat krmených cukrem a nebo umělým sladidlem, kterými následně osídlili trakt bezmikrobních myší, se jim v obou případech podařilo přenést (prostřednictvím nevhodného složení mikrobiomu) na příjemkyně i glukózovou intoleranci.  

Zvětšit obrázek

Aspartam má jen necelou poloviční sladivost cukerinu, bývá považován za druhé nejpoužívanější potravinářské sladidlo. Na etiketě bývá uváděno pod zkratkou APM nebo E951. I tuto chemikálii v Izraeli nyní nařkli z navozován glukózové intolerance. Na rozdíl od sacharinu jde o dipeptid složený z aminokyseliny L-asparagové a L-fenylalaninu. Molekula je při teplotách nad 196 °C nestabilní. Proto se sype na moučníky až po jejich upečení.

Mikrobiom
Těm devadesáti procentům organismů tvořících s naším tělem nerozlučnou „dvojku“ biologové říkají mikrobiom. Mnohé breberky se bez genetiků nedají rozlišit a právě proto v jejich specifické hantýrce slýcháme o „druhém genomu“. Výzkumníky ze Sionu pochopitelně zajímalo, zda výsledky změny v mikrobiomu doložené geneticky mají tak dlouhé prsty jako u chlupáčů, také u lidí a zda je jejich výzkum k něčemu. Využili k tomu již běžící mezinárodní projekt Personalized Nutrition Project. U tohoto, zatím největšího prověřování vlivu výživy na složení člověčího mikrobiomu, část účastníků přesvědčili, aby po dobu jednoho týdne nekonzumovali nic, co by obsahovalo syntetická sladidla. U těch pak zjišťovali rozdíly ve složení jejich mikrobiomu a porovnávali ho s ostatními účastníky projektu. Tím si potvrdili, co již předtím prozradili jejich čtyřnozí dobrovolníci. U organismů a je jedno zda myší, či lidí, které sacharínovým laskominám neodolají, se již po týdnu (!) začnou projevovat známky intolerance ke glukóze. Souvislost se složením střevní mikroflóry se ukazuje být i u nás lidí nezpochybnitelná. A protože v sobě máme dvě populace bakterií, kterým je u nás dobře. Jedny při vystavení náhradním sladidlům nesnášenlivost ke glukóze navozují, druhé na tento náš stav nemají žádný vliv, další výzkum půjde směrem jak by se je dalo záměrně měnit.

Theodor Roosevelt: „Každý, kdo si myslí, že sacharin je nebezpečný, je idiot.“ Inu, každý se může mýlit. Zvláště v době, kdy cukr byl strategickou surovinou a kdy bylo potřeba zásobovat Pershingovy vojáky v Evropě. K uspokojení potřeb vojáků a obyvatel dobývaných území by muselo Atlantik přeplout asi pět set lodí, v případě sacharínu stačila jedna.

A čím že nám umělá sladidla tak škodí?  Vědci se domnívají, že po konzumaci syntetických sladidel za přičinění „zlých breberek“ se dopracujeme ke skrytým zánětlivým procesům. Ty pak vedou k naší intoleranci ke glukóze a výsledek je pak stejný, jako když se cpeme sladkostmi.

Závěr
„Jsme tím, co jíme“.

Zvětšit obrázek

Cesty evoluce jsou nevyzpytatelné. Někdy dají dohromady eukaryotní buňky s prokaryotními v konfiguraci, která odmítá levné náhražky. (Kredit: Weizmann Institute of Science)

Poznámka:
Autoři v některých vědeckých časopisech musejí uvádět svůj případný konflikt zájmů. Vydavatelé to vyžadují po sérii ostudných článků u nichž časem vyplavalo na povrch, že vznikly z pochybných pohnutek a za peníze firem, které potřebovaly nekalým způsobem převálcovat se svým produktem konkurenci. K přibrušování výsledků je zvlášť náchylná problematika spojená s potravinářstvím a tak se týká i zde zmiňované práce Izraelců, publikované tento týden v časopise Nature. Je proto na místě poznamenat, že Jotham Suez, první autor, ani jeho spoluautoři a vedoucí projektu,  nejsou akcionáři výrobního či zpracovatelského podniku a nevlastní ani polnosti. Jejich výsledky jsou již nyní považovány za důvěryhodné, aniž by je někdo zopakoval. Také proto, že zvolili  pokusy jednoduché, vše dvakrát opakovali a své závěry formulovali jasně a nekompromisně. Evidentně se případných žalob za znevážení umělých sladidel a jejich nařčení ze škodlivosti, nebojí. To  spotřebitelé jistě vezmou v potaz a nemusí to v době internetu trvat dlouho. Bude jen dobře, pokud si ti, co si pobyt ve zdejším slzavém údolí potřebují zpříjemňovat různými šidítky, své zvyklosti změní a nebo to prosadí aspoň u svých ratolestí a co nejdříve. Někteří dietologové se již stačili vyjádřit v tom smyslu, že nás to popožene k návratu od syntetiky k poctivému cukru a že dvacet vědců z devíti pracovišť v Rehovotu, Jeruzalému a Tel Avivu svým počinem rehabilitovalo cukrovarnický průmysl. Pro naše zemědělce to ale bude mít dost hořký podtext. Není to tak dávno, co nás EU pomocí kvót a závazků plynoucích z asociačních dohod přivedla k likvidaci velké části našich cukrovarů a bohužel i těch, které byly technologicky na světové špičce.

Pramen: Jotham Suez, Tal Korem, David Zeevi, Gili Zilberman-Schapira, Christoph A. Thaiss, Ori Maza, David Israeli, Niv Zmora, Shlomit Gilad, Adina Weinberger, Yael Kuperman, Alon Harmelin, Ilana Kolodkin, Hagit Shapiro, Zamir Halpern,Eran Segal and Eran Elinav., Artificial sweeteners induce glucose intolerance by altering the gut microbiota,  Nature, doi:10.1038/nature13793