В новом исследовании, опубликованном в журнале Cell, ученые из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе (Washington University School of Medicine in St. Louis) обнаружили, что некоторые микроорганизмы кишечника человека могут добывать питательные вещества из пищевых волокон.
Новизна исследования
Результаты исследования иллюстрируют, как побочные продукты производства пищевых волокон, такие как кожура, семена фруктов и овощей, могут быть неиспользованным источником полезных биомолекул, которые способствуют здоровью человека.
Материалы и методы исследования
Исследователи сначала изучили группы мышей, несущих набор обычных микроорганизмов кишечника человека, а также так называемых стерильных мышей, не содержащих микроорганизмов в кишечнике. Мышей кормили диетой с высоким содержанием жиров и низким содержанием клетчатки, типичной для многих людей в США, с добавлением или без добавления клетчатки, полученной из апельсинов или гороха.
Высвобождаемые полезные питательные вещества из пищевых волокон способствуют здоровью человека
Исследователи идентифицировали N-метилсеротонин как молекулу, которая высвобождалась только тогда, когда мышей колонизировали микроорганизмами кишечника человека и давали диету, содержащую апельсиновую клетчатку.
Протестировав 49 различных типов кишечных бактерий человека, исследователи выявили штамм, принадлежащий к одному типу кишечных бактерий — Bacteroides ovatus— который способен эффективно добывать N-метилсеротонин из апельсинового волокна. Используя инновационный молекулярный анализ, ученые определили, что штамм Bacteroides ovatus способен продуцировать ферменты, которых нет в человеческом геноме, — ферменты, которые функционировали как молекулярные ножницы, разрывая ткань сложных сахаров, удерживающих N-метилсеротонин внутри апельсиновых волокон.
Далее исследователи охарактеризовали биологические эффекты N-метилсеротонина. При введении стерильным мышам N-метилсеротонина с питьевой водой при потреблении пищи с высоким содержанием жиров без апельсиновой клетчатки уменьшались запасы жира, снижался метаболизм сахара в печени и ускорялось время транзита через кишечник.
Авторы исследования зафиксировали, что у людей, которые потребляли закуску, содержащую апельсиновые волокна, в образцах стула увеличивалось количество N-метилсеротонина. Эффект был специфичен для клетчатки: он не возникал при употреблении закусок, содержащих волокна гороха. Более того, употребление закусок из апельсиновой клетчатки сопровождалось выраженным повышением уровня генов микроорганизмов, присутствующих в микробиоме кишечника участников, которые питались апельсиновой клетчаткой.
N-метилсеротонин очень похож по структуре на серотонин, нейротрансмиттер, играющий важную роль в настроении, сне и других ключевых функциях организма. Исследователи также определили, что N-метилсеротонин присутствует только в очень небольшом количестве типов волокон. Протестировав более 130 съедобных растений, в том числе основные продукты питания, такие как кукуруза, пшеница и рис, ученые выявили лишь несколько видов перца (но не перца чили, болгарского перца или черного перца), которые содержат N-метилсеротонин.
Практическая значимость работы
Исследователи предлагают ряд возможных методов, в том числе добавление в рацион необходимых волокон. Польза таких волокон для потребителя будет частично связана с составом микробиома их кишечника. В некоторых случаях комбинация клетчатки и пробиотика с полезными биомолекулами может быть частью рецепта индивидуального питания.
Авторы другого исследования утверждают, что кишечные бактерии помогают переваривать пищевые волокна, высвобождая важные антиоксиданты.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
