Fermenteringsbalans

Den fermentativa balansen utvärderar förhållandet mellan de metabola vägarna för sackarolytisk fermentering (mikrobiell nedbrytning av kolhydrater) och proteolytisk fermentering (nedbrytning av proteiner) i tarmmiljön. Ett friskt matsmältningssystem kräver att denna balans kraftigt gynnar sackarolysen. Tvärtom, en dominans av proteolytisk aktivitet höjer det koloniska pH och främjar produktionen och ackumuleringen av aminer och andra potentiellt toxiska metaboliter.

Tarmmikrobiotan utvinner sin energi genom att fermentera makronäringsämnen som når den övre mag-tarmkanalen. Sackarolytisk fermentering fokuserar på bearbetning av fibrer och komplexa kolhydrater (prebiotika), vilket leder till produktion av kortkedjiga fettsyror (SCFA, som smörsyra, ättiksyra och propionsyra). Dessa syror är grundläggande för tarmekosystemet: de fungerar som den huvudsakliga energikällan för cellerna i kolons vägg (kolonocyter) och sänker lumen-pH, vilket skapar en sur miljö som hämmar tillväxten av opportunistiska patogena bakterier.

Däremot sker proteolytisk fermentering (även känd som förruttnelse) när mikroorganismer bryter ner proteiner, peptider och aminosyror som når tjocktarmen. Denna process genererar grenade fettsyror, men även kvävehaltiga och svavelhaltiga biprodukter, inklusive ammoniak, fenoler (som p-kresol), indoler och olika biogena aminer (som putrescin och kadaverin). Den ständiga frisättningen av dessa aminer och ammoniak höjer signifikant kolons pH. Förhållandet mellan sackarolytisk kontra proteolytisk fermentering kan bestämmas, vilket ger en ögonblicksbild av det dominerande metabolismen i patientens tarm.

En persons gastrointestinala och systemiska hälsotillstånd är i hög grad beroende av att detta förhållande lutar mot sackarolytisk jäsning. En balans som domineras av kolhydratnedbrytning skyddar slemhinnan, positivt modulerar det lokala immunsystemet och förebygger inflammation.

Omvänt, när proteolytisk aktivitet skjuter i höjden, ofta på grund av dieter som är alltför proteinrika och fiberfattiga, eller på grund av problem med malabsorption i tunntarmen, är hälsoeffekterna negativa. Den ökning av pH (alkalisering) som orsakas av konstant frisättning av aminer och ammoniak stör den ekologiska nischen och gynnar dysbios. Likaså har metaboliter som härrör från proteinjäsning en direkt cytotoxisk och proinflammatorisk effekt på tarmepitelet. På lång sikt kan en kronisk obalans mot proteolys fungera som en riskfaktor för utveckling av tarmpermeabilitet, låggradig kronisk inflammation, inflammatoriska tarmsjukdomar och ökad risk för kolorektal cancer.

Den mest hälsosamma mikrobiella sammansättningen inkluderar dominans av specialister på sackarolytisk jäsning, såsom fylumet Actinobacteria, och en minoritetsgrupp av specialister på proteolytisk jäsning såsom Bacteroides, Propionibacterium, Streptococcus, Fusobacterium och Clostridium.

Algoritmen för Fermentationsbalans beräknar förhållandet mellan de funktionella gener som detekterats för båda processerna:

• Sackarolytiska vägar: Förekomst av gener som ansvarar för nedbrytning av stärkelse, pektiner, cellulosa och andra vegetabiliska polysackarider, tillsammans med vägar för syntes av acetat, propionat och butyrat.
• Proteolytiska vägar / Förruttnelse: Förekomst av gener som är involverade i katabolism av aromatiska och svavelhaltiga aminosyror, bakteriella deaminaser och enzymer som tryptofanas, tyrosin fenol-lyas, samt vägar för syntes av p-cresol och svavelväte.

En balans med sackarolytisk dominans indikerar ett "rent" ekosystem, med tillräckligt med prebiotiskt substrat för att upprätthålla bakterier som fermenterar fiber och producerar butyrat. En balans med proteolytisk dominans återspeglar dock ett tillstånd av tarmförruttnelse. Den omedelbara strategin kräver inte nödvändigtvis att man eliminerar proteiner, utan att man förbättrar deras matsmältning (tuggning, matsmältningsenzymer, betain HCl) och, viktigast av allt, "flödar" tjocktarmen med prebiotiska fibrer (som resistent stärkelse eller FOS). Bakterier föredrar alltid att äta fiber framför protein; om du ger dem tillräckligt med vegetabiliska fibrer kommer de att stoppa förruttnelseprocessen nästan omedelbart.