Важная роль кишечной микробиоты в питании и здоровье

Что такое микробиота и микробиом? Определение

Микробиом означает всю генетическую информацию (геномы) микроорганизмов в определенной среде. Микробиота — сообщество микроорганизмов. В желудочно-кишечной системе человека около 100 триллионов микроорганизмов. Большинство из них — бактерии, вирусы, грибки и простейшие.

Геном человека состоит из 23.000 генов. Микробиом же, чтобы производить тысячи метаболитов для выполнения части основных функций организма и влияния на здоровье, более 3 миллионов генов кодирует.

Что мы видим при изучении кишечной микробиоты?

Хотя близнецовые исследования показывают наследственный компонент кишечной микробиоты, питание, лекарства и антропометрические измерения являются более широкими ее определяющими факторами. Кишечные микробы — один из ключей к здоровью человека, включая метаболические и нейроповеденческие особенности.

Различные доказательства исследований животных и людей подтверждают роль кишечной микробиоты в здоровье человека.

График выше: представляет общий обзор относительного обилия состава микробиоты человека на разных этапах жизни. Бактерии измерены методом 16S РНК или метагеномными подходами .

Каковы функции кишечной микробиоты?

Кишечная микробиота пищевой клетчатки и других неперевариваемых веществ, таких как кишечная слизь, ферментация обеспечивает необходимую для нее способность. Эта ферментация поддерживает рост особых бактерий, производящих короткоцепочечные жирные кислоты (KZYA) и газ. Основные производимые KZYA — ацетат, пропионат и бутират. Рассмотрим их по отдельности.

Бутират— основной источник энергии для клеток толстого кишечника человека. В клетках рака толстой кишки апоптоз (программируемую клеточную смерть) стимулирует. Он может активировать кишечный глюконеогенез (получение глюкозы из неуглеводных источников, например жиров), благотворно влияющий на гомеостаз (равновесие) глюкозы и энергии.

Бутират необходим, чтобы эпителиальные клетки потребляли большое количество кислорода путем β-окисления и создавали кислородное равновесие в кишечнике, предотвращая дисбиоз (нарушение) микробиоты.

Пропионатпереносится в печень, чтобы регулировать глюконеогенез и благодаря кишечным рецепторам жирных кислот сигнал сытости подавать.

Ацетат— самая распространенная KZYA и метаболит, необходимый для роста других бактерий.

Рандомизированные контролируемые клинические исследования, связали высокую продукцию KZYA с меньшим ожирением и сниженной инсулинорезистентностью.

В исследовании на мышах бутират и пропионат (не ацетат) регулировали кишечные гормоны, уменьшали аппетит и прием пищи.

Кишечные микробные ферменты участвуют в метаболизме желчных кислот. Другие продукты кишечной микробиоты непосредственно влияют на здоровье человека. Примеры — триметиламин и индолпропионовая кислота.

Образование пищевых (из мяса и молока) фосфатидилхолина и карнитина зависит от кишечника; поэтому их количество в крови людей также различается. В печени триметиламин атеросклероза и сердечно-сосудистых заболеваний окисляется до триметиламин-N-оксида, являющегося их основной причиной.

Ниже изображены ЗАБОЛЕВАНИЯ, СВЯЗАННЫЕ С КИШЕЧНОЙ МИКРОБИОТОЙ:

Какова связь кишечной микробиоты с ожирением?

Кишечная микробиота ожирения по-видимому, участвует в его прогрессировании. Во многих исследованиях людей с избыточным весом и ожирением показаны дисбиоз микробиоты (нарушение кишечной микробиоты в пользу болезни) и низкое разнообразие.

В одном исследовании здоровым мышам вводили фекальные бактерии от людей с ожирением и здоровых людей. В результате мыши, получившие бактерии от людей с ожирением, быстрее набирали вес.

Исследование в Англии установило, что Cristensenella меньше у людей с ожирением, а введение бактерии Cristensenella здоровым мышам предотвращало набор веса.

Чем разнообразнее микробиота, тем здоровее

Эти и подобные бактерии (Akkermansia) связаны с меньшими запасами висцерального жира (меньшим ожирением). Большинство исследований проведены на мышиных моделях; однако у людей долгосрочный набор веса связан с низким разнообразием микробиоты и низким потреблением клетчатки.

Нарушение кишечной микробиоты способствует пищевому ожирению из-за изменений иммунного метаболизма, регуляции энергии, баланса кишечных гормонов и провоспалительных механизмов.

Почему разнообразие микробиоты важно для здоровья?

Низкое разнообразие кишечных бактерий обычно наблюдается у людей с воспалительным заболеванием кишечника, псориатическим артритом, диабетом типа 1, атопической экземой, целиакией, ожирением, диабетом типа 2 и атеросклерозом. У употребляющих алкоголь пациентов с болезнью Chron наблюдалось меньшее разнообразие микробиоты.

Некоторые недавние исследования показывают, что богатые клетчаткой диеты временно уменьшают разнообразие микробиоты. Из-за взаимодействия переваривающие клетчатку бактерии особенно обогащаются и могут уменьшать разнообразие. Это может происходить при чрезмерном потреблении клетчатки.

Как пища и лекарства влияют на здоровье кишечной микробиоты?

Конкретные продукты и типы питания могут влиять на обилие разных кишечных бактерий, что влияет и на здоровье.

Хотя регулирующие органы считают их «в целом безопасными», некоторые исследования животных показали, что заменяющие сахар подсластители (сукралоза, аспартам и сахарин) могут отрицательно влиять на кишечную микробиоту.

В переработанных продуктах содержащиеся эмульгаторы, как оказалось, также влияют на кишечную флору. Два широко применяемых эмульгатора — карбоксиметилцеллюлоза и полисорбат-80 — снижали разнообразие микробиоты у мышей.

Исследования животных и in vitro показывают, что безглютеновый хлеб уменьшает дисбиоз микробиоты у людей с чувствительностью к глютену или целиакией. Но крупное наблюдательное исследование многих людей, избегающих глютена без энтеропатии, показало повышение риска сердечных заболеваний. То есть людям без чувствительности / аллергии к глютену безглютеновое питание не приносит пользы и, напротив, может вредить. Причиной может быть то, что избегающие глютена потенциально уменьшают потребление цельных злаков .

Исследование 21 здорового человека показало изменения кишечной микробиоты после 4 недель безглютеновой диеты. У большинства оказалось меньше нескольких важных полезных видов бактерий.

Помимо питания, лекарства также являются важным модулятором состава кишечной микробиоты. Исследование населения Нидерландов и Бельгии показало, что слабительные, прогестерон, ингибиторы TNF-a и рупатадин значительно влияют на микробиоту. У принимающих эти препараты чаще наблюдались желудочно-кишечные инфекции. Можно сказать, что ингибиторы протонной помпы обладают тем же эффектом.

Антибиотики явно влияют на кишечные бактерии. Во многих странах значительная часть их использования приходится на рост и набор веса домашней птицы. Их обычно дают в низких дозах. Многие наблюдательные исследования людей указали на провоцирующее ожирение действие антибиотиков даже в небольших дозах в пище. Однако интервенционные исследования у людей не показали согласованных метаболических результатов. Распыляемые на продукты пестициды и другие химикаты: исследований их влияния на здоровье кишечника, даже при высоких уровнях, пока недостаточно.

Иммунотерапия, химиотерапия и реципиенты костного мозга: у таких онкологических пациентов становится очевидным, что небольшие изменения микробиоты могут вызывать большие изменения ответа на лечение.

- Связанная тема: Кишечная флора может препятствовать иммунному ответу против опухоли

Кроме того, в опытах на животных защитные эффекты фитоэстрогенов при раке молочной железы зависят от присутствия кишечных микробов (например, Clostridium saccharogumia, Eggerthella lenta, Blautia producta и Lactonifactor longoviformis), превращающих изофлавоны в биоактивные соединения.

Как связаны пребиотические продукты, пищевая клетчатка и микробиота?

Пребиотики— пищевые источники, питающие бактерии пищеварительного тракта и способствующие их росту; медицинское определение пребиотиков — субстраты роста кишечных микробов с необходимой ферментативной способностью. Лук, лук-порей и спаржа — примеры пребиотиков. Показано, что устойчивые к пищеварению у людей крахмалы обогащают у некоторых людей определенные группы бактерий (Bifidobacterium adolescentis, Ruminococcus bromii и Eubacterium rectale).

Низкое потребление клетчатки уменьшает производство короткоцепочечных жирных кислот, что приводит к образованию потенциально вредных метаболитов. Но только растительное питание не влияет на разнообразие микробиоты. Значительные наблюдательные доказательства показывают пользу клетчатки для здоровья человека. Выявлено, что пищевая клетчатка значительно снижает инсулинорезистентность у пациентов с диабетом типа 2, с четкими связями с изменениями микробиоты и полезных метаболитов (например, бутирата).

Как связаны пробиотики и микробиота?

Пробиотики— естественно присутствующие в пищеварительной системе микроорганизмы, помогающие пищеварению и уменьшающие воспаление. Пробиотики — живые микроорганизмы, которые при введении в достаточном количестве приносят пользу здоровью хозяина. Пробиотики (чаще всего Bifidobacterium и Lactobacillus ) могут включаться в разные продукты, в том числе пищу, пищевые добавки и лекарства.

- Связанная тема: Пробиотические добавки могут уменьшать эффективность иммунотерапии

Есть опасения, что большинство пробиотических добавок не может заселять кишечник и влиять на существующее сообщество. Пробиотики могут влиять на здоровье независимо от кишечной микробиоты. Лечебное действие пробиотических добавок изучалось при самых разных заболеваниях.

Отрицательное влияние лекарств и переработанной пищи на микробиом нельзя игнорировать. С учетом существующих пробелов знаний нужны дополнительные клинические исследования.