Как углеводные продукты влияют на полезные кишечные бактерии?

Влияние углеводов на микробиоту

Простые углеводы полностью всасываются в тонком кишечнике, тогда как вследствие устойчивости к ферментативной активности пищеварительных ферментов человека сложные углеводыне полностью перевариваются в верхних отделах желудочно-кишечного тракта.

Употребление сложных по структуре углеводов, называемых клетчаткой, как у грызунов, так и у людей связано с различными воздействиями, в том числе при ожирении, воспалительном заболевании кишечника и астме, через микробиоту с различными полезными эффектами связано.

Что такое сахар / углеводы?

Углеводы (соединения сахаров), как жиры и белки, являются одними из важнейших органических питательных веществ человека и животных. Главная задача сахаров — давать энергию. Сахара — наиболее распространенные в нашей пище органические соединения, состоящие из углерода, кислорода и водорода. В зависимости от количества этих трех элементов, порядка их соединения и возможности использования человеком существуют сахара различных структур и названий.

На рисунке выше видны структурные компоненты углеводов. Наименьшие единицы углеводов — моносахариды (глюкоза, фруктоза и галактоза). Из их соединений образуются дисахариды (сахароза, мальтоза, лактоза) и полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин).

Сахара:

1. Моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза)
2. Дисахариды (сахароза, мальтоза, лактоза)
3. Полисахариды (крахмал, некрахмальные полисахариды)
4. Сахарные спирты (сорбитол, мальтилол, лактитол) и другие — таковы различные группы

Крахмалчаще всего встречается в бобовых, хлебе, картофеле и макаронных изделиях и является основным источником энергии, получаемой с пищей.

Сложные углеводы — например, перевариваемый крахмал, устойчивый к перевариванию резистентный крахмал и целлюлоза — проходят через тонкий кишечник и служат субстратом для микробиоты толстой кишки (полезных бактерий кишечника), то есть биологическим сырьем. Эти соединения несколькими видами кишечных бактерий, что приводит к образованию метаболитов, таких как короткоцепочечные жирные кислоты (KZYA), CO2 и H2, формирующих кишечную среду, ферментируются .

Что такое резистентный крахмал?

Крахмал — перевариваемый полисахарид, однако существуют и крахмалы, устойчивые к перевариванию. Резистентный крахмал можно определить как крахмал, не всасывающийся в тонком кишечнике здорового человека. Он может естественным образом присутствовать в продуктах (например, бобовых), добавляться в продукты как ингредиент либо его содержание в пище можно повышать соответствующими технологическими процессами. В некоторых переработанных продуктах повседневного рациона (например, хлебе, макаронных изделиях и сухих завтраках) резистентного крахмала довольно мало. Пищевые технологи и разработчики продуктов работают над увеличением содержания резистентного крахмала в продуктах.

Устойчивые к перевариванию крахмалы достигают толстой кишки, где ферментируются кишечной микробиотой и могут приносить различные физиологические преимущества, образуя разнообразные продукты, содержащие короткоцепочечные жирные кислоты (KZYA). На содержание резистентного крахмала в углеводе могут влиять различные факторы, включая морфологию крахмальных гранул, отношение амилозы к амилопектину и его взаимодействие с другими пищевыми компонентами. Одно из современных направлений интереса к резистентному крахмалу — возможность его использования в качестве неперевариваемого пищевого компонента, полезного для хозяина благодаря стимуляции роста или активности одного либо ограниченного числа полезных бактерий в толстой кишке, пребиотика . Чтобы классифицироваться как пребиотик, резистентный крахмал должен отвечать трем критериям: устойчивость к среде верхних отделов желудочно-кишечного тракта, ферментация кишечной микробиотой и избирательная стимуляция роста и / или активности полезных бактерий.

Измените настройки для просмотра внешнего контента

Измените настройки для просмотра внешнего контента

- Связанная тема: Зачем и как изменяют продукты питания и животных?

Употребление богатого клетчаткой растительного рациона связано с увеличением количества бактерий родов Roseburia, Lachnospira и Prevotella и производства KZYA.

Связанные с потреблением клетчатки кишечная микробиота и обилие метаболитов могут независимо влиять на исход заболевания. Вместе с тем клетчатка оказывает эффекты, не зависящие от моторики кишечника, например увеличение объема кала.

- Связанная тема: Сколько клетчатки следует употреблять?

Не все виды клетчатки одинаковы по влиянию на микробиоту

Определенные виды клетчатки служат субстратом / сырьем для определенных кишечных бактерий, а некоторые образующиеся биотрансформированные продукты могут использоваться как субстрат другими бактериями сообщества.

Поскольку большинство представителей кишечной микробиоты склонны метаболизировать моно- и олигосахариды (простые сахара), а способности бактерий перерабатывать углеводы различаются, для наилучшего переваривания сложных полисахаридов необходимо перекрестное питание между бактериями.

Перекрестное питание между бактериями приводит к развитию отдельных структур бактериальных сообществ в зависимости от видов употребляемой клетчатки. Поэтому изменение потребления видов клетчатки может вызывать сложные изменения общей структуры и функции.

Между кишечными бактериями существуют большие различия в количестве ферментов, расщепляющих полисахариды. Некоторые бактерии считаются универсалами и поэтому могут метаболизировать самые разнообразные углеводы, тогда как другие весьма специализированы. Bacteroides thetaiotaomicron и Bacteroides intestinalis в том числе типа Bacteroidetes многие представители считаются предполагаемыми универсалами.

Другие представители кишечной микробиоты, например, Prevotella copri и Rosaburia intestinalis считаются предполагаемыми специалистами.

Проведено исследование потребления клетчатки и бактериального разнообразия. Человеческий кал инкубировали с 15 неперевариваемыми углеводами. В результате показано, что не только тип субстрата, но и взаимодействие между бактериями важно для производства различных видов KZYA. Мы знаем, что основные образующиеся KZYA — ацетат, пропионат и бутират — существенно влияют на кишечную микробиоту и здоровье (см.: Важная роль кишечной микробиоты в питании и здоровье).

Отсутствие некоторых ключевых бактерий приводит к недостаточности пищеварительного процесса

Исследователи предположили, что отсутствие некоторых ключевых бактерий может уменьшать ферментацию неперевариваемых углеводов. Они также сообщили, что исходный pH среды может контролировать выработку бутирата, влияя на активность трансфераз, участвующих в его образовании.

Эти сведения показывают сложность понимания роли видов клетчатки в формировании состава кишечной микробиоты и производства KZYA.

В одном исследовании 19 здоровым с ожирением мужчинам-добровольцам назначили диету с низким содержанием углеводов / клетчатки. При исследовании кала участников, содержащего кишечную микробиоту, наблюдалось снижение количества Roseburia spp, Eubacterium rectale и Bifidobacteria, одновременно с уровнями KZYA и бутирата.

Изменения потребления клетчатки могут оказывать межпоколенческое влияние на формирование состава кишечной микробиоты. Например, у беременных женщин с избыточным весом наблюдалась положительная связь между потреблением клетчатки и разнообразием и богатством микробиоты. В исследовании на мышах низкое потребление неперевариваемых углеводов уменьшало разнообразие микробиоты. Это состояние сохранялось на протяжении 4 поколений и оказалось необратимым даже после увеличения потребления неперевариваемых углеводов.

Вывод

Учитывая влияние факторов окружающей среды на потомство, мы лучше понимаем, почему типичный западный рацион с низким потреблением клетчатки в долгосрочной перспективе повышает частоту неинфекционных заболеваний.

Вывод из этой статьи: потребление клетчатки необходимо для развития и поддержания кишечной микробиоты. Клетчатка служит субстратом для сохранения и размножения бактерий. Благодаря ей полезные бактерии увеличивают свою численность и разнообразие.

В этой статье мы также поняли важность употребления перевариваемых, как крахмал, и неперевариваемых, как клетчатка, сложных углеводов . Потребление клетчатки следует разнообразить, то есть получать ее из разных источников, а не из одного продукта. Так сохранятся различные бактерии, а в результате взаимодействия разных бактерий между собой будут вырабатываться полезные для здоровья вещества.