Клетчатка — профилактика хронических заболеваний путем изменения микрофлоры кишечника?

Кишечная микробиота представляет собой сообщество микроорганизмов, находящихся в кишечнике человека. Клетчатка (пищевые волокна), положительно влияет на кишечную микробиоту, что потенциально может способствовать профилактике сердечно-сосудистых заболеваний, диабета 2-го типа и ожирения.

Не стоит отрицать тот факт, что в диете западного типа отсутствует клетчатка, необходимая для развития и роста симбиотических микроорганизмов в кишечнике человека.

В результате исследований на мышах и людях было установлено, что содержащие клетчатку снэки (снэки — продукты, служащие перекусом между основными приемами пищи — например, печенье, чипсы, батончики), могут модифицировать кишечную микробиоту и путем изменения микрофлоры кишечника способствовать различным физиологическим эффектам.

Интересно, что потенциально клетчатку для пребиотических снэков можно получать из отходов пищевой промышленности, таких как кожура овощей и фруктов или шелуха.

Бактерии, архебактерии, вирусы и грибы, заселяющие кишечник человека, известны под общим названием «кишечная микробиота». Микробиота (ее качественный и количественный состав) оказывает огромное влияние как на физическое, так и на психическое здоровье человека.

В результате исследований установлено, что пищевые растительные волокна, являясь питательным субстратом для «полезных» представителей кишечной микробиоты, могут способствовать профилактике хронических заболеваний.

Однако так называемая западная диета содержит много жиров и мало растительных волокон.

Идея добавления клетчатки в нездоровые закуски, такие как печенье и чипсы, может показаться простой. В то же время рацион питания влияет на состояние кишечной микробиоты и здоровья человека в целом.

Исследователи из Центра исследований кишечного микробиома и питания Медицинской школы университета Вашингтона в Сент-Луисе, штат Миссури (Center for Gut Microbiome and Nutrition Research at Washington University School of Medicine in St Louis, MO), изучают эту взаимосвязь с целью разработки пребиотических снэков.

Исследователи этого центра в предыдущем исследовании определили источники клетчатки. Кроме того, было выявлено, что клетчатка способствует развитию симбиотических микроорганизмов, дефицит которых определяется в кишечнике лиц с ожирением.

В своем новом исследовании, результаты которого опубликованы в журнале «Nature», исследователи изучили, как закуски с добавлением некоторых типов клетчатки влияют на микробиоту кишечника мышей и людей и к каким потенциальным физиологическим эффектам приводят изменения микробиоты.

«Поскольку снэки являются популярной частью западной диеты, мы разрабатываем новые составы таких перекусов. Важно, чтобы такие снэки нравились людям. В то же время они должны способствовать поддержанию здорового микробиома кишечника, ведь он влияет на многие аспекты здоровья», — отметил старший автор исследования профессор Джеффри И. Гордон, доктор медицины ( Prof. Jeffrey I. Gordon, M.D ), руководитель Семейного центра Эдисона по геномным наукам и системной биологии Медицинской школы Вашингтонского университета (Edison Family Center for Genome Sciences & Systems Biology at Washington University School of Medicine).

На первом этапе своего исследования ученые использовали мышей-гнотобиотов, которые выращиваются в стерильных условиях, то есть животных, свободных от микроорганизмов.

Кишечник этих мышей колонизировали представителями микробиоты от лиц с ожирением, а затем животные питались пищей с высоким содержанием жиров и малым количеством клетчатки. Такая диета ведет к избыточной массе тела и ожирению.

Затем в рацион мышей последовательно вводили снэки, которые были дополнены гороховой клетчаткой, апельсиновыми волокнами или ячменными отрубями. Между каждым типом перекусов были периоды вымывания, в течение которых мыши ели только продукты с высоким содержанием жиров и низким содержанием клетчатки.

Таким образом исследователи смогли отслеживать влияние каждого типа волокон на генофонд микробиоты кишечника животных, что они и сделали с помощью анализа микробной ДНК в образцах кала.

Было установлено, что каждый снэк приводит к увеличению количества генов, необходимых для выработки ферментов для переваривания конкретного вида клетчатки. Предположительно, это произошло потому, что клетчатка создает бактериям с определенными генами конкурентное преимущество перед другими (то есть в условиях поступления клетчатки определенного вида создавались наилучшие условия для размножения бактерий, способных ее ферментировать).

На втором этапе было проведено аналогичное исследование с участием 12 добровольцев с избыточной массой тела или ожирением.

Чтобы избежать любых несоответствий, связанных с погрешностями в приеме пищи, добровольцы придерживались строго контролируемой диеты с высоким содержанием насыщенных жиров и низким содержанием клетчатки.

Также были зафиксированы генетические изменения в микробиоте до, во время и после двухнедельного периода, в течение которого они также ели закуски с добавлением гороховой клетчатки.

Исследователи наблюдали изменения в микробиоте кишечника добровольцев, аналогичные тем, которые они наблюдали у мышей, с увеличением количества генов, необходимых для переваривания этого волокна.

На следующем этапе определяли, приведет ли употребление закусок, содержащих несколько различных типов клетчатки, к более значительным изменениям в микробиоте, чем употребление в пищу только гороховой клетчатки.

Группу из 14 добровольцев в начале исследования кормили снэками, содержащими комбинацию двух видов пищевых волокон: клетчатки гороха и инулин (содержится в луке, бананах, спарже, артишоках и корне цикория). Позже, после периода вымывания, они питались снэками, содержащими четыре вида волокон: инулин, гороховое волокно, апельсиновое волокно и ячменные отруби.

Было выявлено, что чем больше видов клетчатки в рационе, тем больше в анализе кала определяется различных бактериальных генов, ответственных за метаболизм клетчатки бактериями (то есть в составе кишечного микробиома развивается больше ферментирующих клетчатку симбиотических бактерий).

Эти генетические изменения тесно коррелировали с изменениями уровней белков в плазме крови, которые участвуют в широком спектре ключевых физиологических процессов.

Например, произошли значительные изменения в уровнях протеинов (участвующих в метаболизме глюкозы, иммунитете, свертывании крови, функции кровеносных сосудов и развитии костных и нервных клеток.

В целом в результате исследования было продемонстрировано, насколько чувствительна кишечная микробиота к изменениям содержания пищевых волокон в рационе питания, даже у людей, которые привержены диете с низким содержанием клетчатки.

«В принципе волокна могут быть включены в различные форматы закусок, знакомые потребителям, — чипсы, батончики, печенье и т.д.», — отметил профессор Джеффри И. Гордон в интервью «Medical News Today».

Одним из ограничений исследования было то, что добровольцы придерживались строго контролируемой диеты в дополнение к закускам с добавлением клетчатки. В реальных условиях рацион питания намного разнообразнее.

Однако исследователи уже изучают, верны ли их предварительные выводы в условиях, когда люди могут есть все, что им нравится (а не в условиях строго контролируемой в рамках исследования диеты).

«В следующих исследованиях планируется включать в рацион питания прототипы снэков участникам, которые каждый день питаются обычной пищей», — отметил профессор Джеффри И. Гордон.

«Дальнейшие исследования позволят изучить степень устойчивости эффекта от применения пребиотических снэков в отношении кишечной микробиоты. Также будет изучено влияние изменения микробиоты на физиологию хозяина. Наконец, необходимо изучить зависимость физиологического эффекта от количества клетчатки в снэках в условиях реальной жизни».

В ходе исследования были выявлены белковые биомаркеры возможных физиологических изменений в крови участников. Однако в настоящее время неизвестно, будут ли такие изменения реально полезны для поддержания здорового состояния организма человека в длительной перспективе.

Только дальнейшие клинические исследования могут подтвердить, влияет ли употребление таких снэков на снижение риска развития, например, диабета 2-го типа или ожирения.

В опубликованной в журнале «Nature» статье Авнер Лешем (Avner Leshem) и Эран Элинав (Eran Elinav) из Института науки Вейцмана в Реховоте, Израиль ( Weizmann Institute of Science in Rehovot, Israel), делают вывод: «Полученные результаты — это важная информация о механизмах изменений микробиоты в ответ на рацион питания. Требуются дальнейшие долгосрочные клинические исследования для оценки причинно-следственных связей между отдельными пищевыми ингредиентами, модуляцией микробиома и последующими физиологическими эффектами для здоровья человека».

По материалам www.medicalnewstoday.com