Растительная диета полезна для здоровья по нескольким причинам, в том числе благотворно влияет на кишечник, иммунную систему, обмен веществ и сердечно-сосудистую систему. Отчасти это происходит благодаря тому, что растительная пища способствует формированию разнообразной популяции бактерий в кишечнике. Ученым давно известно, что пищевые волокна обладают полезными свойствами, поскольку кишечные микробы помогают их расщеплять. Кроме того, растения содержат разноцветные “фитохимические вещества”, которые защищают их от воздействия окружающей среды и могут влиять на здоровье человека. Тем не менее ученые до сих пор пытаются понять, как именно кишечные бактерии перерабатывают многочисленные компоненты растительной пищи и как это взаимодействие приводит к положительным эффектам.
Два исследования, проведенные под руководством Дженны АбуСалим и Джошуа Рабиновица из Принстонского университета Людвига, позволяют по-новому взглянуть на этот процесс. Одно из них опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), а другое — в журнале Nature Metabolism. Первое исследование показало, что растительные волокна и некоторые растительные белки могут изменять метаболизм микроорганизмов таким образом, что количество полезных метаболитов увеличивается, а вредных — уменьшается. Второе исследование продемонстрировало, что некоторые биологически важные метаболиты, которые обычно вырабатываются кишечными микробами, могут в значительных количествах вырабатываться и самим организмом млекопитающих.
“В медицинских дисциплинах растет интерес к манипуляциям с микробиомом человека и использованию продуктов его метаболизма в терапевтических целях. Диета открывает большие перспективы для контроля микробиома и его продуктов. Но чтобы разработать эффективные терапевтические методы, нам нужно понять, какие аспекты диеты влияют на жизнедеятельность микроорганизмов”, — говорит Рабиновиц.
В исследовании PNAS Рабиновиц, АбуСалим и их коллеги изучили, как растительные продукты влияют на фенольные метаболиты. Кишечные бактерии создают эти соединения, переваривая аминокислоты тирозин и фенилаланин, но образующиеся в результате метаболиты могут оказывать совершенно различное воздействие на здоровье.
Фенилпропионат и гиппуровая кислота образуются, когда бактерии перерабатывают фенилаланин, и они связаны со здоровьем кишечника и нормальной массой тела. Напротив, п-крезолсульфат и фенолсульфат образуются из тирозина и связаны с худшими результатами лечения онкологических больных, а также с системной токсичностью у людей с заболеваниями почек.
“Наши исследования показали, что как клетчатка, так и неперевариваемые растительные белки, которые мы называем “белками, имитирующими клетчатку”, или Prif, смещают баланс фенольных метаболитов с вредного вида, получаемого из тирозина, на полезный вид, получаемый из фенилаланина”, - сказал АбуСалим.
Клетчатка уже давно признана важной частью здорового питания, но неперевариваемым растительным белкам уделяется гораздо меньше внимания. Ученые обнаружили, что эти белки перерабатываются кишечными микробами и могут изменять как состав микробиома, так и метаболизм организма хозяина. В сочетании с неперевариваемыми растительными волокнами они также могут изменять метаболическую активность кишечных бактерий таким образом, чтобы способствовать выработке полезных фенолов.
Чтобы выяснить, откуда берутся эти соединения, исследователи пометили белки стабильными (нерадиоактивными) изотопами и проследили за их расщеплением в кишечнике мышей. Они обнаружили, что “плохие” фенолы образуются, когда бактерии потребляют белки из организма хозяина, в том числе белки, содержащиеся в слизистой оболочке кишечника. “Хорошие” фенолы, напротив, почти полностью образуются из неперевариваемых белков, поступающих с пищей (Prif).
Клетчатка снижает бактериальное расщепление слизистой оболочки кишечника, что, в свою очередь, снижает выработку вредных фенолов. Prif увеличивает количество пищевого белка, поступающего к кишечным микроорганизмам, давая им больше материала для выработки полезных фенолов.
“Мы считаем, что Prif — это новый класс пищевых нутриентов, которые формируют состав микробиоты кишечника и могут оказывать значительное влияние на метаболические процессы.”
Исследование Nature Metabolism было посвящено происхождению фенольных и индольных метаболитов, которые образуются из аминокислоты триптофана. Как и фенолы, индолы изучаются на предмет их возможной терапевтической ценности.
Индольные метаболиты связаны с целым рядом заболеваний, включая воспалительные заболевания кишечника, нейродегенеративные расстройства и рак. В исследованиях рака было установлено, что они влияют на такие процессы, как метастазирование рака и противоопухолевые иммунные реакции.
Ранее ученые полагали, что фенолы и индолы вырабатываются только кишечными бактериями. АбуСалим, Рабиновиц и их коллеги решили проверить это предположение. Исследователей особенно интересовали диетические и пробиотические подходы, которые могли бы повысить уровень полезных индольных метаболитов. Но, возможно, эти стратегии стоит пересмотреть, если окажется, что за большую часть того, что циркулирует в организме, отвечает метаболизм млекопитающих, а не микробов.
С помощью изотопного мечения на мышах, крысах и человеческих клетках исследователи обнаружили, что метаболизм млекопитающих может самостоятельно вырабатывать множество индольных и фенольных метаболитов. Среди них такие важные соединения, как индол-3-лактат и индол-3-ацетат.
У мышей уровень этих метаболитов в крови оставался высоким даже после того, как антибиотики нарушили работу микробиома. Аналогичная картина наблюдалась в образцах, взятых у пациентов, принимавших антибиотики, в том числе у больных раком. В то же время количество метаболитов, вырабатываемых исключительно микроорганизмами, в том числе индол-3-пропионата и п-крезолсульфата, после лечения антибиотиками снижалось.
В совокупности эти два исследования дают более четкое представление о том, откуда берутся фенольные и индольные метаболиты и как они вырабатываются. Полученные данные могут повлиять на разработку методов лечения, направленных на повышение или снижение уровня определенных метаболитов.
Кроме того, они дополняют знания ученых о том, как рацион питания взаимодействует с микробиомом. Понимание того, какие продукты влияют на выработку определенных микробных продуктов, в перспективе может помочь исследователям разработать более точные методы диетотерапии, применения пробиотиков или метаболических вмешательств.
"Кроме того, более четкое представление о том, как различные продукты питания взаимодействуют с микробиомом, регулируя выработку бактериальных метаболитов, поможет диетологам и врачам точнее консультировать пациентов по вопросам профилактики и лечения заболеваний”.
Институт исследований рака им. Людвига. Пер.: PSYCHOL-OK.RU
