19/01/2021

Prof. dr hab. med. Jan Bilski

Zakład Biomechaniki i Kinezjologii Instytut Fizjoterapii UJCM

Wprowadzenie

Termin nieswoiste choroby zapalne jelit (NChZJ) obejmuje grupę przewlekłych schorzeń, do których należy choroba Leśniowskiego-Crohna (ChLC), i wrzodziejące zapalenie jelita grubego (WZJG). Zapadalność i częstość występowania nieswoistego zapalenia jelit, zwłaszcza ChLC, znacznie wzrosła w ciągu ostatnich 50 lat w krajach, które przyjęły „zachodni” styl życia, charakteryzujący się zmienionymi nawykami żywieniowymi i zmniejszoną aktywnością fizyczną [1]. Pomimo postępu, jaki dokonał się w ostatnich latach, etiologia nieswoistych zapaleń jelit nadal nie jest dobrze poznana. Obecnie jednak uważa się, że interakcja czynników środowiskowych, zmian mikrobioty jelitowej i dysfunkcjonalnego układu odpornościowego błony śluzowej u osób podatnych genetycznie może prowadzić do ChLC lub WZJG [2]. Wydaje się, że zmiany składu i różnorodności mikrobioty jelitowej, np. spowodowane zmianą nawyków żywieniowych, mogą mieć kluczowe znaczenie dla rozwoju NChZJ [3]. Pacjenci z NChZJ byli tradycyjnie uważani za niedożywionych, a nadwaga występowała u nich stosunkowo rzadko. Badania w ostatnim czasie, wykazały jednak rosnącą częstość występowania otyłości u tych pacjentów i sugeruje się, że może to mieć negatywny wpływ na przebieg choroby [4].

Pacjenci cierpiący na tę chorobę, zwykle skarżą się na bóle brzucha, wzdęcia, biegunkę płynną i krwawą oraz objawy ogólnoustrojowe, takie jak anoreksja, złe samopoczucie, zmęczenie, utrata masy ciała, gorączka i powikłania pozajelitowe. Dla ChLC charakterystyczne są również zmiany w budowie i właściwościach krezkowej tkanki tłuszczowej, a ostatnie badania wykazały, że mechanizm ich powstawania jest zależny od mikrobioty jelitowej [5]

Aktywność fizyczna u pacjentów z NChZJ

Badania epidemiologiczne wykazały, że aktywność fizyczna w okresie przedchorobowym wiąże się ze zmniejszonym ryzykiem rozwoju nieswoistego zapalenia jelit, a ta zależność była silniejsza w przypadku ChLC [6]. Sugerowano, że umiarkowana aktywność fizyczna może być potencjalnie korzystną terapią wspomagającą u pacjentów z NChZJ w okresie remisji [6]. Korzystny wpływ regularnej aktywności fizycznej w chorobach przewlekłych może wynikać nie tylko z wpływu na otyłość brzuszną, ale także z przeciwzapalnego działania miokin uwalnianych z mięśni szkieletowych podczas wysiłku [7]. Pomimo zaleceń promujących korzyści płynące z regularnego wysiłku fizycznego dla pacjentów z NChZJ, badania wykazały, że aktywność fizyczna u tych pacjentów jest jednak na ogół znacznie niższa niż u osób zdrowych. Ta niechęć do ćwiczeń może wynikać ze skłonności łatwego męczenia się, zmniejszonej siły mięśniowej, poczucia dyskomfortu wynikającego z konieczności częstego korzystania z toalety oraz lęku przed nasileniem się objawów choroby. Jednak u tych pacjentów ćwiczenia fizyczne mogą przeciwdziałać niektórym powikłaniom, poprawiając zdrowie psychiczne, gęstość mineralną kości, ogólny stan odżywienia, masę i siłę mięśniową, siłę i oraz zmniejszając uczucie zmęczenia. W chorobie Leśniowskiego-Crohna miokiny mogą przeciwdziałać prozapalnym adipokinom uwalnianym przez patologicznie zmienioną krezkową tkankę tłuszczową, wpływając w ten sposób na tzw. „dialog” mięśni szkieletowych i tkanki tłuszczowej [8,9]. Odkrycie, że mięśnie szkieletowe działają jako narząd wydzielniczy wytwarzający cytokiny i inne peptydy pochodzące z mięśni oraz ich zdolności do modyfikowania metabolizmu tkanki tłuszczowej, stanowiło przełom w naszym rozumieniu tego dialogu mięśniowo-tłuszczowego i jego wpływu na czynność całego organizmu [10].

Jednakże długotrwały i forsowny wysiłek fizyczny może mieć działanie prozapalne i zwiększać uwalnianie prozapalnych cytokin w tkankach i osoczu. Sportowcy uprawiający wyczerpujące sporty, takie jak maraton i triathlon, mogą cierpieć z powodu tzw. niedokrwiennego zapalenia jelita grubego biegaczy, które objawia się krwawą biegunką, zmęczeniem i gorączkę, a częstość występowania tych objawów jest bardzo wysoka [11,12].

Czego możemy się dowiedzieć z doświadczeń na zwierzętach?

Badania eksperymentalne na zwierzętach pozwalają na porównanie wysiłków fizycznych o różnym modelu i intensywności oraz zapewniają lepszy wgląd w potencjalne mechanizmy, poprzez które ćwiczenia mogłyby wywierać swoje efekty. Eksperymentalne modele zapalenia okrężnicy znajdują zastosowanie do badania wpływu wysiłku fizycznego na przebieg na zapalenie okrężnicy i lepszego zrozumienia mechanizmów ochronnych i przeciwzapalnych aktywności fizycznej. W naszych badaniach postanowiliśmy zweryfikować hipotezę Postanowiliśmy przetestować hipotezę, że u myszy karmienie dietą wysokotłuszczową pogarsza przebieg eksperymentalnego zapalenia jelita grubego i że korzystne efekty wysiłku fizycznego mogą być spowodowane zmianą profilu substancji biologicznie czynnych wydzielanych przez tkankę tłuszczową i mięsnie szkieletowe [13,14 ].

Wykazaliśmy, że gojenie doświadczalnego zapalenia okrężnicy było upośledzone u myszy karmionych dietą wysokotłuszczową. Efektowi temu towarzyszył zmniejszony jelitowy przepływ krwi i obniżone stężenie adiponektyny w osoczu oraz zwiększone stężenie biomarkerów prozapalnych w tłuszczu krezkowym, co wskazuje, że patologiczne zmiany w krezkowej tkance tłuszczowej mogą mieć kluczowe znaczenie w rozwoju eksperymentalnego zapalenia okrężnicy. Dowolna aktywność fizyczna przy użyciu klatek bytowych z kołem biegowym, łagodziła przebieg eksperymentalnego, zmniejszając natężenie zmian w błonie śluzowej okrężnicy, prawdopodobnie poprzez zwiększenie jelitowego przepływu krwi w okrężnicy i zwiększone uwolnienie protekcyjnych miokin, jak iryzyna, z mięśni szkieletowych. Te korzystne efekty aktywności fizycznej były szczególnie wyraźne u myszy karmionych dietą wysokotłuszczową [14]. Z drugiej strony, wymuszony bieg na bieżni elektrycznej nasilał ciężkość uszkodzeń okrężnicy u myszy, prawdopodobnie z powodu zmniejszenia jelitowego przepływu krwi w okrężnicy oraz wzrostu ekspresji i aktywności biomarkerów prozapalnych [13].

Wnioski

Lekka lub umiarkowana aktywność fizyczna wydają się być bezpieczna i może przynosić korzyści pacjentom z NChZJ, zapobiegając nawrotom, utrzymując właściwy stan odżywienia i poprawiając jakość życia. Jednak nasze badania potwierdzają i rozwijają wcześniejsze obserwacje, że długotrwałe i energiczne ćwiczenia mogą zaostrzać reakcje zapalne.

Piśmiennictwo

1. Molodecky, N.A.; Soon, I.S.; Rabi, D.M.; Ghali, W.A.; Ferris, M.; Chernoff, G.; Benchimol, E.I.; Panaccione, R.; Ghosh, S.; Barkema, H.W., et al. Increasing incidence and prevalence of the inflammatory bowel diseases with time, based on systematic review. Gastroenterology 2012, 142, 46-54 e42; quiz e30, doi:10.1053/j.gastro.2011.10.001.
2. Torres, J.; Mehandru, S.; Colombel, J.F.; Peyrin-Biroulet, L. Crohn’s disease. Lancet 2017, 389, 1741-1755, doi:10.1016/S0140-6736(16)31711-1.
3. Schaubeck, M.; Haller, D. Reciprocal interaction of diet and microbiome in inflammatory bowel diseases. Curr Opin Gastroenterol 2015, 31, 464-470, doi:10.1097/MOG.0000000000000216.
4. Bilski, J.; Mazur-Bialy, A.; Wojcik, D.; Surmiak, M.; Magierowski, M.; Sliwowski, Z.; Pajdo, R.; Kwiecien, S.; Danielak, A.; Ptak-Belowska, A., et al. Role of Obesity, Mesenteric Adipose Tissue, and Adipokines in Inflammatory Bowel Diseases. Biomolecules 2019, 9, 780, doi:10.3390/biom9120780.
5. Ha, C.W.Y.; Martin, A.; Sepich-Poore, G.D.; Shi, B.; Wang, Y.; Gouin, K.; Humphrey, G.; Sanders, K.; Ratnayake, Y.; Chan, K.S.L., et al. Translocation of Viable Gut Microbiota to Mesenteric Adipose Drives Formation of Creeping Fat in Humans. Cell 2020, 183, 666-683.e617, doi:10.1016/j.cell.2020.09.009.
6. Bilski, J.; Wojcik, D.; Danielak, A.; Mazur-Bialy, A.; Magierowski, M.; Tonnesen, K.; Brzozowski, B.; Surmiak, M.; Magierowska, K.; Pajdo, R., et al. Alternative Therapy in the Prevention of Experimental and Clinical Inflammatory Bowel Disease. Impact of Regular Physical Activity, Intestinal Alkaline Phosphatase and Herbal Products. Curr Pharm Des 2020, 26, 2936-2950, doi:10.2174/1381612826666200427090127.
7. Pedersen, B.K.; Saltin, B. Exercise as medicine – evidence for prescribing exercise as therapy in 26 different chronic diseases. Scand J Med Sci Sports 2015, 25 Suppl 3, 1-72, doi:10.1111/sms.12581.
8. Mazur-Bialy, A.; Bilski, J.; Pochec, E.; Brzozowski, T. New insight into the direct anti-inflammatory activity of a myokine irisin against proinflammatory activation of adipocytes. Implication for exercise in obesity. Journal of Physiology and Pharmacology 2017, 10.
9. Bilski, J.; Mazur-Bialy, A.; Brzozowski, B.; Magierowski, M.; Zahradnik-Bilska, J.; Wojcik, D.; Magierowska, K.; Kwiecien, S.; Mach, T.; Brzozowski, T. Can exercise affect the course of inflammatory bowel disease? Experimental and clinical evidence. Pharmacol Rep 2016, 68, 827-836, doi:10.1016/j.pharep.2016.04.009.
10. Severinsen, M.C.K.; Pedersen, B.K. Muscle-Organ Crosstalk: The Emerging Roles of Myokines. Endocr Rev 2020, 41, bnaa016, doi:10.1210/endrev/bnaa016.
11. Bilski, J.; Mazur-Bialy, A.; Magierowski, M.; Kwiecien, S.; Wojcik, D.; Ptak-Belowska, A.; Surmiak, M.; Targosz, A.; Magierowska, K.; Brzozowski, T. Exploiting Significance of Physical Exercise in Prevention of Gastrointestinal Disorders. Curr Pharm Des 2018, 24, 1916-1925, doi:10.2174/1381612824666180522103759.
12. Costa, R.J.S.; Snipe, R.M.J.; Kitic, C.M.; Gibson, P.R. Systematic review: exercise-induced gastrointestinal syndrome-implications for health and intestinal disease. Aliment Pharmacol Ther 2017, 46, 246-265, doi:10.1111/apt.14157.
13. Bilski, J.; Mazur-Bialy, A.; Wojcik, D.; Magierowski, M.; Surmiak, M.; Kwiecien, S.; Magierowska, K.; Hubalewska-Mazgaj, M.; Sliwowski, Z.; Brzozowski, T. Effect of Forced Physical Activity on the Severity of Experimental Colitis in Normal Weight and Obese Mice. Involvement of Oxidative Stress and Proinflammatory Biomarkers. Nutrients 2019, 11, 1127, doi:10.3390/nu11051127.
14. Mazur-Bialy, A.I.; Bilski, J.; Wojcik, D.; Brzozowski, B.; Surmiak, M.; Hubalewska-Mazgaj, M.; Chmura, A.; Magierowski, M.; Magierowska, K.; Mach, T., et al. Beneficial Effect of Voluntary Exercise on Experimental Colitis in Mice Fed a High-Fat Diet: The Role of Irisin, Adiponectin and Proinflammatory Biomarkers. Nutrients 2017, 9, doi:10.3390/nu9040410.