Jednym z głównych metabolitów wytwarzanych przez mikroflorę jelitową jest kwas masłowy, będący kluczowym krótkołańcuchowym kwasem tłuszczowym (SCFA), który odgrywa istotną rolę w utrzymaniu homeostazy jelitowej oraz regulację funkcji układu immunologicznego. Kwas ten dzięki zdolności do regulacji procesów zapalnych, wpływa na ekspresję genów i wspomaga apoptozę komórek nowotworowych. Sprawia to, że postrzegany jest jako strategiczny element utrzymania prawidłowego funkcjonowania jelit, a także terapii wspomagającej leczenie nowotworów, poprzez modulację odpowiedzi immunologicznej, wpływ na środowisko wokół guza oraz regulacja szlaków sygnalizacji zapalnej. Zważywszy na to prawdopodobnie może mieć znaczący udział w spowalnianiu procesów nowotworowych oraz stwarzać możliwość wspomagania leczenia onkologicznego.
Kwas masłowy powstaje w jelicie grubym w wyniku fermentacji węglowodanów opornych na trawienie enzymatyczne, tj. błonnika pokarmowego, skrobi opornej czy oligosacharydów. Proces ten zachodzi dzięki aktywności mikrobioty jelitowej, której skład decyduje o ilości i proporcjach w grupie kwasów tłuszczowych (SCFA), do których należą m.in. kwas octowy czy propionowy. Wynika to z jego zdolności do regulowania metabolizmu oraz wpływania na szlaki immunologiczne. Oczywiście jego produkcja jest ściśle uwarunkowana dostarczaniem odpowiednich substratów w diecie oraz obecnością bakterii wytwarzających ten metabolit. Bakterie te, zamiast rozkładać węglowodany do prostych cukrów, przekształcają je w krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, co odgrywa ważną rolę w utrzymaniu równowagi metabolicznej w jelitach.
Kwas masłowy w swojej naturalnej formie charakteryzuje się niską stabilnością w środowisku żołądkowym oraz szybkim metabolizmem w górnym odcinku przewodu pokarmowego. Mikrootoczkowanie jest priorytetowym krokiem w optymalizacji dostarczania kwasu masłowego do jelita grubego. Ta technologia polega na zamknięciu substancji czynnej w otoczce polimerowej, co chroni kwas masłowy przed degradacją w górnych odcinkach przewodu pokarmowego. Dzięki tej technice ponad polowa dawki może dotrzeć do jelita grubego, gdzie wywiera swoje działanie biologiczne. Mikrootoczkowanie pozwala również na stopniowe uwalnianie substancji, co zmniejsza ryzyko podrażnienia śluzówki jelit i zapewnia bardziej stabilne efekty terapeutyczne. Badania zarówno laboratoryjne, jak i kliniczne wskazują, że mikroootoczkowany kwas masłowy ma znacząco wyższą skuteczność w redukcji stanu zapalnego jelita grubego w porównaniu do jego niezabezpieczonych form. Mikrootoczkowanie pozwala także na kontrolowane uwalnianie substancji aktywnej, co wspiera długotrwały efekt terapeutyczny.
Kwas masłowy wykazuje właściwości przeciwnowotworowe poprzez indukcję apoptozy komórek rakowych i zatrzymanie cyklu komórkowego w fazie tzw. G1. W przypadku raka jelita grubego kwas masłowy moduluje środowisko guza, wspierając odpowiedź immunologiczną. Obecnie prowadzone badania koncentrują się na wykorzystaniu kwasu masłowego (lub bakterii, które go produkują) w onkologicznej terapii skojarzonej, co może poprawić jej skuteczność i zmniejszyć skutki uboczne. W jednym z najnowszych badań stwierdzono, iż wytwarzająca kwas masłowy Roseburia intestinalis „uczula” komórki nowotworowe raka jelita grubego na radioterapię, w mechanizmie opartym na działaniu maślanu. W pracach przeglądowych wybijają się ciekawe obserwacje, iż ograniczenie ilości Bacteroides fragilis i Bacteroides vulgatus w okrężnicy powoduje obniżenie stężenia kwasu masłowego oraz wzrost stężenia cytokin zapalnych, z niekorzystnym wpływem na rozwój komórek nowotworowych. Stymulacja prawidłowego mikrobiomu poprzez wzrost stężenia maślanu, powoduje zahamowanie wzrostu komórek nowotworowych raka jelita grubego. Niekorzystne natomiast zmiany w mikrobiomie, prowadzące np. do wzrostu odsetka F. nucleatum mogą hamować progresję raka jelita grubego wykorzystując ścieżkę związaną z deficytem tegoż kwasu.
Wpływ diety na produkcję kwasu masłowego jest znaczący. Dieta bogata w różnorodne źródła błonnika, takie jak pełnoziarniste produkty zbożowe, warzywa czy owoce, wspiera rozwój mikrobioty produkującej krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe. Suplementacja prebiotykami, zwłaszcza takimi jak inulina czy fruktooligosacharydy (FOS) oraz probiotykami zawierającymi szczepy bakterii z rodzaju Lactobacillus bądź Bifidobacterium, również zwiększa produkcję kwasu masłowego. Inulina, naturalny prebiotyk, znajduje się w wielu roślinach, ale najbogatszymi źródłami są korzenie cykorii i topinamburu (karczoch jerozolimski). Inulina występuje także w mniszku lekarskim, szparagach, cebuli, czosnku, bananach, owsie, porze i innych warzywach. Bogatym źródłem fruktooligosacharydów w diecie są warzywa, takie jak cebula, czosnek, por, szparagi, karczochy oraz ziemniaki. Ponadto występują w bananach, pomidorach oraz pszenicy czy nawet w miodzie. Jednocześnie dieta ubogobłonnikowa oraz realizowana antybiotykoterapia mogą prowadzić do dysbiozy jelitowej i zredukowanie produkcji kwasu masłowego, a to z kolei może zwiększać podatność na stany zapalne i rozwój chorób, w tym nowotworów.
Kwas masłowy oraz jego pochodne, takie jak maślan sodu, znajdują zastosowanie zarówno jako środki wspomagające tradycyjne terapie onkologiczne, jak i elementy interwencji ukierunkowanych na poprawę jakości życia pacjentów. Jednym z najważniejszych zastosowań kwasu masłowego jest jego zdolność do uwrażliwiania komórek nowotworowych na działanie leków stosowanych w chemioterapii. Hamując aktywność deacetylaz histonowych (HDAC), kwas masłowy znacznie zwiększa skuteczność leków, takich jak np. oksaliplatyna, szeroko stosowanych w leczeniu nowotworów, w tym raka jelita grubego. Badania pokazują, że poprzez hamowanie HDAC, kwas masłowy zmienia mikrośrodowisko guza, ograniczając stan zapalny oraz modulując metabolizm komórek układu odpornościowego w kierunku sprzyjającym eliminacji komórek nowotworowych. Ponadto, wykazuje spory potencjał w łagodzeniu skutków ubocznych terapii onkologicznych, takich jak chemioterapia czy radioterapia, które często prowadzą do uszkodzenia błony śluzowej jelit oraz wywołują stany zapalne i dysbiozę jelitową. Suplementacja maślanem sodu wspiera regenerację nabłonka jelitowego, co może znacząco poprawić komfort życia pacjentów oraz zwiększyć ich tolerancję na intensywne leczenie przeciwnowotworowe. Wpływ ten jest szczególnie istotny w kontekście zachowania integralności bariery jelitowej, co ogranicza przenikanie toksyn i rozwój ogólnoustrojowych stanów zapalnych, które mogą pogarszać rokowanie.
Radioterapia i chemioterapia często powodują dysbiozę, zmniejszając liczebność bakterii produkujących SCFA, w tym kwas masłowy. Uzupełnienie diety probiotykami oraz prebiotykami wspiera odbudowę mikrobioty produkującej krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe. Jednocześnie kwas masłowy w przypadku raka jelita grubego indukuje apoptozę i hamuje proliferację komórek nowotworowych poprzez regulację epigenetyczną. Ponadto, w raku płuc i piersi, kwas masłowy ogranicza rozwój naczyń krwionośnych (angiogeneza), zmniejsza ukrwienie guza i jego zdolność do rozwoju oraz progresji. W nowotworach wątroby kwas masłowy wspiera szlaki metaboliczne komórek, co zwiększa ich wrażliwość na apoptozę oraz zmniejsza stan zapalny w mikrośrodowisku guza. Działanie to wskazuje na potencjał kwasu masłowego w terapii wielokierunkowej, która nie tylko ukierunkowuje się na guz pierwotny, ale również wpływa na procesy systemowe, takie jak odporność i metabolizm organizmu pacjenta.
Pomimo obiecujących wyników badań zastosowanie kwasu masłowego i modulacji mikrobioty jelitowej w terapii nowotworów wiąże się z licznymi ograniczeniami. Jednym z głównych problemów jest ograniczona jego biodostępność, gdyż ulega szybkiemu metabolizowaniu przez kolonocyty i działa głównie lokalnie w jelicie grubym, co utrudnia jego zastosowanie w terapii nowotworów zlokalizowanych w innych narządach, takich jak płuca czy piersi. Mimo to pewna ilość kwasu masłowego przedostaje się do krążenia wrotnego, a następnie do krążenia systemowego, gdzie może wywierać pośrednie działanie w odległych narządach. Mechanizm ten opiera się na zdolności kwasu masłowego do modulacji stanu zapalnego, w tym redukcji cytokin prozapalnych, takich jak TNF-α i IL-6, oraz wspieraniu aktywności limfocytów T regulatorowych. W celu rozwiązania tego problemu prawdopodobnie przydatne będzie wspomniane mikrootoczkowanie, które ochroni kwas masłowy przed degradacją w przewodzie pokarmowym, zwiększy jego stabilność i umożliwi działanie.
Dodatkowym problemem jest powszechnie występująca dysbioza u pacjentów onkologicznych. Leczenie chemioterapią, radioterapią lub długotrwałe stosowanie antybiotyków negatywnie wpływają na skład mikrobioty jelitowej, zmniejszając liczebność bakterii produkujących w/w kwasy SCFA. W rezultacie ograniczona produkcja kwasu masłowego osłabia potencjalne efekty terapeutyczne związane z jego działaniem przeciwnowotworowym. Przywrócenie równowagi mikrobioty wymaga złożonych interwencji, takich jak suplementacja probiotykami i prebiotykami oraz wsparcie żywieniowe.
Ponadto brak standaryzacji suplementacji kwasu masłowego i preparatów probiotycznych stanowi kolejne ograniczenie. Choć na rynku dostępnych jest wiele preparatów, ich skuteczność zależy od składu, dawki oraz formy podania. W kontekście terapii nowotworowej konieczne jest opracowanie precyzyjnych wytycznych dotyczących stosowania tych preparatów, które uwzględniałyby indywidualne potrzeby pacjentów oraz specyfikę choroby. Jednocześnie istnieje potrzeba personalizacji terapii. Dodatkowo większość dowodów na skuteczność kwasu masłowego pochodzi z badań przedklinicznych, prowadzonych na modelach komórkowych i zwierzęcych. Choć wyniki tych badań są obiecujące, konieczne są szeroko zakrojone badania kliniczne, które pozwolą potwierdzić skuteczność i bezpieczeństwo stosowania kwasu masłowego w terapii nowotworowej. Wymaga to także opracowania odpowiednich protokołów terapeutycznych, które uwzględnią optymalną dawkę, formę podania oraz by było możliwe ich zastosowanie z innymi metodami leczenia, minimalizujące ryzyko interakcji z lekami.
Podsumowując, kwas masłowy jest wielofunkcyjnym związkiem o szerokich zastosowaniach klinicznych, szczególnie w obszarze chorób jelita grubego. Jego działanie obejmuje modulację odpowiedzi zapalnej, wspieranie mikrobioty jelitowej oraz regulację procesów epigenetycznych. Wprowadzenie technologii mikrootoczkowania zwiększa jego skuteczność terapeutyczną i otwiera nowe możliwości zastosowań, w tym przeciwnowotworowych.