Как влияет клетчатка на экосистему микробиома человека

В конце августа в Дареме, штат Северная Каролина, душное утро — к 9 часам утра температура уже достигла 30 градусов, — и Джефф Летурно (Jeff Letourneau) направляется в лес. Сотрудник кафедры молекулярной генетики и микробиологии университета Дьюка (Duke University) ищет папайю — зеленый плод размером с манго с кремово-желтой сердцевиной. Он использует ее для приготовления различных продуктов питания и напитков для своей семьи. Часто он просто разрезает плод на кусочки и потребляет после охлаждения в холодильнике. 

«У нее вкус манго-банана», — говорит он. «Она восхитительна».

Самые крупные папайи растут на деревьях в лесистых районах центральной части Северной Каролины в пик сезона в конце августа и начале сентября. Большинство людей не замечают их или не осознают их питательную ценность.

Будучи начинающим ученым сотрудник молекулярной генетики и микробиологии Летурно изучает влияние диеты с высоким содержанием клетчатки на здоровье человека.

Клетчатка

Пищевые волокна (клетчатка) — это часть продуктов растительного происхождения (фрукты, овощи, продукты из цельного зерна, бобы, орехи и семена), которые не могут быть полностью расщеплены пищеварительными ферментами. У людей диета с высоким содержанием клетчатки способствует здоровому функционированию желудочно-кишечного тракта, помогает в управлении весом и снижает риск сердечно-сосудистых заболеваний и диабета 2 типа. Однако, согласно исследованию 2016 года, только около 5% населения США потребляет рекомендуемое количество клетчатки каждый день, что составляет минимум 14 граммов на 1000 калорий.

«Самое важное, что вы узнаете в этой области, — это то, что никто из нас не потребляет достаточно клетчатки», — сказал Летурно.

Исследователи задались целью определить, как потребление клетчатки влияет на микробиом кишечника — триллионы бактерий, грибков и других микробов, которые живут в пищеварительной системе. Они используют системный подход к своим исследованиям, рассматривая микробиом кишечника как свою собственную экосистему, а частицу волокна, которая входит в нее, как помеху.

Изучение кишечника человека как экосистемы

Традиционно трудно изучать нарушения экосистемы, говорит Лауренсе Дэвид (Lawrence David). Когда прибрежная экосистема изменяется в результате урагана или лес повреждается пожаром, все еще существует множество других факторов в природной среде — люди, растения, животные — которые необходимо учитывать, что затрудняет изучение точного воздействия одного нарушения. Но в контролируемой замкнутой экосистеме, такой как микробиом кишечника человека, ученые могут получить представление о том, как конкретный стимул, такой как частица пищи, влияет на всю систему. Для этого они используют два подхода: искусственную модель кишечника человека, а также образцы кала реальных людей, которые участвуют в клинических исследованиях. Людей кормят строгой, предписанной диетой, которая, в зависимости от исследования, может служить заменой или дополнением к их обычному рациону. Они должны предоставлять образец кала каждый день, чтобы ученые могли понять, как микробиом кишечника был преобразован диетой.

Одним из самых захватывающих открытий до сих пор было то, что микробиом кишечника обладает «экологической памятью», когда дело доходит до клетчатки. Для одного эксперимента исследователи создали в лаборатории искусственную модель кишечника человека, которая содержала бактерии, полученные из кишечника человека. Ученые «скормили» сообществу бактерий образец клетчатки, чтобы посмотреть, как они отреагируют.

Ваш кишечник помнит вчерашнюю еду

«Сначала бактерии не прикасаются к нему», — сказал Летурно. «Они не знают, что с этим делать, потому что раньше этого не видели. Но затем, днем позже, если мы дадим те же типы волокна, они смогут очень быстро его расщепить. По сути, реакция демонстрирует, что существует своего рода память на уровне сообщества о прошлом воздействии волокон».

«Если вы не потребляете много клетчатки, а потом вдруг съедите один батончик с клетчаткой, вы можете не получить от нее много питательных веществ, поскольку ваш кишечник не распознает ее и не знает, как ее расщеплять», — сказал он. «Но если вы едите батончик с клетчаткой через день, бактерии в вашем кишечнике с большей вероятностью запомнят его и эффективно усвоят, и вы получите питательные преимущества клетчатки».

Влияние микробиома на когнитивные способности

В другом проекте исследователи решили проверить, может ли краткосрочная диета из пребиотического инулина — типа клетчатки, известного своей способностью стимулировать рост полезных кишечных микробов, — улучшить когнитивные способности.

«Интерес к проекту состоял в том, чтобы определить продукты, которые могли бы улучшить когнитивные способности морских бойцов, скажем, время реакции, например», — сказал Летурно. «Однако лично меня также просто интересовала возможность изучить краткосрочные последствия изменений в потреблении клетчатки на микробиом и другие последующие эффекты, такие как когнитивные способности».

Чтобы изучить когнитивные способности, Летурно набрал добровольцев-участников и кормил их батончиками, содержащими инулин. Батончики были изготовлены учеными-диетологами из Центра исследований, разработок и инжиниринга солдат армии США. Летурно даже имел возможность посетить заведение в Массачусетсе и лично наблюдать за их изготовлением.

«Вся лаборатория пахла шоколадом», — сказал он. «Я бы описал батончики как похожие на батончики со вкусом брауни, но немного меньше и с рисом в качестве текстурного элемента, а не овса. Что было самым захватывающим во всем этом сотрудничестве, так это то, что оно дало нам возможность получить почти идеальный контроль».

После того, как участники съедали батончики с инулином, был проведен компьютерный тест для оценки когнитивных способностей.

«Тест был разработан Матиасом Баснером (Mathias Basner) в Университете Пенсильвании (University of Pennsylvania) и первоначально предназначался для использования астронавтами НАСА», — пояснил он. «Это действительно классный тест, поскольку проверяет десять различных областей когнитивных функции (время реакции, память, оценка риска и т.д.) и поэтому он изначально был разработан для высокоэффективных групп населения (астронавтов), что хорошо отразилось на нашем исследовании, которое в основном состояло из студентов».

Результаты исследования все еще анализируются.

Польза клетчатки

Для исследователей стремление понять преимущества клетчатки для здоровья — это только начало. Диета с высоким содержанием клетчатки уже доказала, что она противодействует разрушительному воздействию ряда заболеваний, включая рак, гипертонию и даже болезнь Паркинсона.

«Бактерии, которые переваривают клетчатку в кишечнике, как правило, являются «хорошими» бактериями, а не патогенными бактериями», — объяснил он. «Когда вы потребляете клетчатку, вы потенциально поддерживаете рост бактерий, которые полезны».

Список причин употреблять большее количество клетчатки продолжает расти, и ученые надеются, что смогут лучше понять, как она усваивается кишечными бактериями, чтобы предоставить информацию для принятия наилучших решений в области питания.

«Мы знаем, что микробиомы людей разнообразны», — сказал Летурно. «Часто в исследовании некоторые люди лучше реагируют на клетчатку, чем другие. Но мы хотим знать, можем ли мы предсказать, какой тип волокна является оптимальным для данного человека».

Ученые исследуют, как ежедневные изменения в питании с точки зрения граммов клетчатки, типов клетчатки и размера частиц пищи влияют на состав сообщества и метаболические функции микробиома человека. Но Летурно следит и за тем, чтобы он, его семья и коллеги ежедневно потребляли клетчатку. 

«Хотите верьте, хотите нет, но я на самом деле придирчивый едок», — заключает он со смехом. «Я не люблю салат, лук, яблоки или бананы, но я люблю папайю. Я думаю, что это дело текстуры. В каком-то смысле я похож на самого придирчивого едока в мире».

Авторы другого исследования утверждают, что растительная клетчатка помогает предотвратить депрессию в период постменопаузы.

Перед применением советов и рекомендаций, изложенных на сайте «Medical Insider», обязательно проконсультируйтесь с врачом!

  telegram    

Учредитель сетевого издания (Medical Insider), главный редактор, автор статей.

Врач ультразвуковой диагностики в СЗЦДМ, г. Санкт-Петербург

E-mail для связи - info@medicalinsider.ru