Ожирение и микрофлора кишечника. Микробная медицина: пребиотические и пробиотические функциональные продукты для борьбы с ожирением и метаболическим синдромом

Ожирение и микрофлора кишечника. Микробная медицина: пребиотические и пробиотические функциональные продукты для борьбы с ожирением и метаболическим синдромом

Ожирение - отложение жира, увеличение массы тела за счёт жировой ткани. Жировая ткань может откладываться как в местах физиологических отложений, так и в области молочных желёз, бёдер, живота. В настоящее время ожирение рассматривается как хроническое обменное заболевание, возникающее в любом возрасте, проявляющееся избыточным увеличением массы тела преимущественно за счёт чрезмерного накопления жировой ткани, сопровождающееся увеличением случаев общей заболеваемости и смертности населения. Заболеваемость ожирением в цивилизованном обществе резко растёт, несмотря на отсутствие изменений в генетическом пуле, то есть независимо от наследственных факторов. см.:. См. также: Кишечная микробиота и ожирение

Резюме . Ожирение превратилось в глобальную эпидемию и кризис общественного здравоохранения в западном мире, переживая трехкратный рост распространенности с 1975 года. Было установлено, что высококалорийные диеты и малоподвижный образ жизни вносят значительный вклад в эту широко распространенную проблему, хотя роль генетических, социальных и экологических факторов в патогенезе ожирения остается недостаточно изученной. В последние годы большое внимание уделяется вкладу кишечной микробиоты в развитие ожирения. Действительно, исследования показали, что в отличие от их более здоровых аналогов микробиомы людей с ожирением структурно и функционально различны, что убедительно свидетельствует о том, чтоявляется потенциальной мишенью для терапии ожирения. В частности, пре- и пробиотики появились как эффективные и интегративные средства модуляции микробиома, чтобы обратить вспять микробный, связанный с ожирением. В нижеследующем обзоре приводятся результаты исследований на животных и людях, подтверждающие мириады механизмов, с помощью которых микробиом влияет на ожирение, а также сильные и слабые стороны пробиотических или пребиотических добавок для профилактики и лечения ожирения. Наконец, мы определили дорожную карту для комплексного развития функциональных пищевых решений в борьбе с ожирением, чтобы извлечь выгоду из потенциала пре / пробиотической терапии в оптимизации здоровья хозяина.

Какие бактерии вызывают тягу к жирной и сладкой пище? Кишечные бактерии заставляют нас есть жирное и сладкое

БАКТЕРИИ МАНИПУЛИРУЮТ ДИЕТИЧЕСКИМ ВЫБОРОМ ЛЮДЕЙ

Всегда подозревали, что кто-то другой несет ответственность за вашу тягу к сладкому, жирному, фастфуду? Теперь есть данные, подтверждающие это: в ходе исследований выяснилось, что многие из нас в буквальном смысле одержимы особым видом кишечной микрофлоры, «внушающим» телу неодолимое желание схватить и съесть что-то вредное. Причем эти сигналы микроорганизмы посылают человеческому телу не из зловредности, а из свойственного всему живому желания выжить — бактерии питаются жиром и сахаром. Что, впрочем, их не извиняет!

Как сообщает издание Daily Mail, авторитетная команда исследователей из трех крупных университетов (Сан-Франциско, Аризоны и Нью-Мексико) опубликовала данные, подтверждающие, что живущие в кишечнике бактерии могут манипулировать диетическим выбором и пищевым поведением зараженного ими человека. В силах микроорганизмов — посылать специальные метаболические сигналы телу. Получив такой «привет из кишечника», человек практически безотчетно хватается за то, что ему вовсе не полезно. Часть бактерий-манипуляторов заставляет нас есть жирную пищу, другие хотят сахара.

«К счастью, это улица с двусторонним движением, - прокомментировал итог работы своих коллег доктор Карло Малей. - Мы можем снизить степень влияния бактерий на нас, изменив свою диету». Причем перемены наступят довольно быстро, в течение 24 часов: не получая требуемых веществ для роста, популяция «фастфуд-бактерий» начнет сокращаться.

Результаты совместного исследования трех американских университетов вплотную связаны с новым подходом к концепции : с недавних пор в научной практике используется понятие , означающее всю сложность взаимодействия микроорганизмов, населяющих «внутренний мир» людей. При этом за основу берутся не типы микробов как таковые, а особенности их генетики. Особый интерес представляют случаи влияния бактериальных генов на развитие, поведение и вообще жизнь их носителя.

В самом факте воздействия маленьких микробов на большого человека нет ничего мистического: желудочно-кишечный тракт плотно связан с иммунной, эндокринной и нервной системами, а их сигналы как раз и регулируют наши физиологические и поведенческие реакции.

Руководитель исследования, доктор Афина Актипис, пояснила:

«Кишечные микробы имеют влияние на блуждающий нерв: они в силах изменить наши вкусовые ощущения, заставить нас чувствовать себя плохо, «выпустив» токсины, или «наградить» химически, улучшив настроение и самочувствие». Именно коварные кишечные бактерии в ряде случаев ответственны за необъяснимо тревожное поведение и даже депрессии!

Эта информация, безусловно, открывает новые пути и возможности для лечения , ставшего одним из главных заболеваний XXI века. Ученые предполагают, что как бактерии манипулируют нами, так и мы можем манипулировать ими; главное — подобрать соответствующие методики, а это процесс, требующий времени.

Ученые с большим энтузиазмом воспринимают также будущие возможности воздействия на население кишечника с целью профилактики раковых заболеваний: существуют предварительные данные, что некоторые виды бактерий напрямую влияют на эволюцию опухолей.

«Наше исследование — только маленькая царапина на поверхности изучения важности микробиома для здоровья человека», - считает доктор Актипис.

Вероятно, в скором времени нас ждут еще более удивительные данные, проливающие свет на загадочные функции и системы регуляции организма. Ведь бактерии живут внутри нас на протяжении всей истории человечества, а мы даже толком не знаем, чем они там заняты и как мы можем на это повлиять с выгодой для себя.

Микробиом и ожирение. Диета изменяет микробиоту кишечника

Диета является одним из основных факторов ожирения, а также помогает формировать микробиоту кишечника. Исследования на людях за последнее десятилетие показали, что кишечная микробиота быстро реагирует на большие изменения в рационе; во многих случаях состав и функции кишечной микробиоты меняются в течение 1-2 дней (22, 23). Несмотря на такую стремительную динамику, долгосрочные диетические привычки по-прежнему играют решающую роль в определении состава кишечника человека (24), а эффективность конкретной диеты в значительной степени зависит от исходного состава кишечной микробиоты (25).

Обширные исследования показали, что кишечная микробиота традиционного сельского населения (т. е. высоковолокнистая, низкожировая диета) более разнообразна и содержит различные таксоны, чем микробиота западных популяций (т. е. низковолокнистая, высокожировая диета) (26). Сохранение микробного разнообразия с помощью диеты с высоким содержанием клетчатки и низким содержанием жиров позволяет людям максимизировать потребление энергии из клетчатки, а также защищает их от воспаления и неинфекционных заболеваний толстой кишки. Хотя неясно, способствует ли увеличение микробного разнообразия защите от метаболических заболеваний, несколько метагеномных исследований показывают, что улучшение исходов при метаболических заболеваниях связано с увеличением микробного разнообразия (27, 28). Например, группа исследователей секвенировала микробиомы 169 человек с ожирением и 123 человека без ожирения и обнаружила, что люди делятся на две группы: группа с низким уровнем разнообразия микробных генов и группа с высоким разнообразием (27). Люди с меньшим количеством генов, как правило, имели более выраженное ожирение, инсулинорезистентность и дислипидемию, чем люди, содержащие более разнообразную микробиоту кишечника. Кроме того, люди с ожирением и меньшим бактериальным разнообразием со временем прибавляли в весе больше. Эти данные предполагают, что манипулирование разнообразием микробов в кишечнике может быть многообещающим средством улучшения метаболических нарушений.

Микробиота кишечника. Микробиомные ответы на продукты

Прямые механизмы

Питательные вещества могут напрямую взаимодействовать с микроорганизмами, чтобы стимулировать или ингибировать их рост, а способность извлекать энергию из определенных пищевых компонентов дает прямое конкурентное преимущество отдельным членам кишечного микробного сообщества, делая их более способными к размножению за счет менее опытных членов. Этот аспект отражен в наблюдении, что диета влияет не только на относительную и абсолютную численность кишечных бактерий, но и на их кинетику роста¹⁶. Центральными питательными веществами в этом механизме являются неперевариваемые углеводы, называемые гликанами, которые в основном получают из растительных, а также животных, грибковых и водорослевых источников¹⁷.

Геном человека кодирует ограниченное количество гликозидгидролаз и не содержит полисахаридных лиаз (вместе именуемых углеводно-активными ферментами или CAZymes)¹⁷. Таким образом, гликаны, такие как устойчивый крахмал, инулин, лигнин, пектин, целлюлоза и фруктоолигосахариды (FOS), достигают толстой кишки в их непереваренных формах. В отличие от человека, микробиом, по оценкам, кодирует десятки тысяч CAZymes¹⁷. Бактерии, которые могут разрушать гликаны, называются первичными деградаторами, включая представителей родов Bacteroides, Bifidobacterium и Ruminococcus. Их конкурентное преимущество отражается в способности прогнозировать численность бактерий в соответствии с характером деградации гликанов¹⁸. В Bacteroides генетический репертуар CAZyme является прогностическим фактором индуцированной гликаном видоспецифической конкурентоспособности, которая играет важную роль в установлении in vivo приспособленности представителей этого рода^19,20. Во время нехватки пищи бактерии могут переключаться между источниками энергии, используя сенсорные и регуляторные механизмы, контролирующие экспрессию генов. Поэтому предпочтение отдается таксонам, которые могут легко приспосабливаться к изменяющимся источникам энергии, таким как представители типа Bacteroidetes, которые обладают довольно большим количеством генов, кодирующих CAZymes^21,22,23. Первичная деградация гликанов высвобождает глюкозу и, в сочетании с ферментацией вторичными деградаторами, приводит к образованию ацетата, пропионата, формиата, бутирата, лактата и сукцината и инициирует сложную перекрестную метаболическую сеть. Например, ферментация часто приводит к образованию газообразного водорода, который потребляется в кишечнике человека сульфатвосстанавливающими бактериями, метаногенами и ацетогенами²⁴. Существует большой интерес к моделированию этих взаимодействий между кормлениями, которые могут позволить прогнозировать структуру сообщества на основе диетических вариаций^25,26. В дополнение к прямому взаимодействию, которое способствует росту адептовых бактерий, питательные вещества также могут ингибировать рост бактерий. Питательные вещества растений, такие как хиноны, флавоноиды, терпеноиды и алкалоиды, обладают антимикробной активностью in vitro²⁷. Другие, такие как растительный антимикробный берберин²⁸, связаны с элиминацией in vivo некоторых бактериальных таксонов и уменьшением кишечной микробиоты. Однако в последнем случае трудно приписать прямое торможение.