Известно, что примерно 80 % иммунной системы человека функционирует в желудочно-кишечном тракте. Кишечные бактерии и их метаболиты играют фундаментальную роль во взаимодействии между кишечником и другими органами. Поскольку органические кислоты, продуцируемые бактериями толстой кишки (ацетат, лактат, пропионат, сукцинат и бутират), активируют ряд иммунных и гормональных процессов, микробиота, состоящая из сотен различных видов бактерий, имеет жизненно важное значение для нормального функционирования и здоровья человека. тело.
Старший научный сотрудник Каарел Адамберг, руководитель исследовательской группы по микробиомике департамента химии и биотехнологии TalTech, говорит «Пища является решающим фактором модуляции кишечной микробиоты и ее метаболизма. Очень важными питательными веществами для бактерий толстой кишки являются пищевые соединения, которые не расщепляются ферментами в желудке и тонкой кишке и, таким образом, достигают толстой кишки». человек требует, по крайней мере 25 к 35 граммов клетчатки в день для нормальной функции кишечника. Водосвязывающие волокна также способствуют движению пищи в пищеварительном тракте. “
Более того, характер процессов, происходящих в толстой кишке, в значительной степени определяется скоростью прохождения химуса, которая может быть аналогичной Выделено in vitro скоростью разбавления непрерывной культуры. Скорость транзита является ключевым параметром, который определяет доступность питательных веществ для бактерий, который, в свою очередь, определяет, какие продукты могут быть получены из остатков пищи. Во-первых, бактерии расщепляют углеводы, то есть волокна. При более низких скоростях транзита, когда заканчиваются углеводы, бактерии расщепляют больше белков, что может привести к образованию токсичных веществ.
Исследовательская группа TalTech по микробиомике недавно изучала, как пропорции и метаболизм фекальной микробиоты изменяются в диапазоне удельных скоростей роста, сходных с физиологическими показателями транзита через толстую кишку. Исследование было сосредоточено на влиянии пектина и ксилана на фекальную микробиоту. Пектин содержится во многих фруктах и ягодах (смородина, яблоки, сливы), а ксилан является важным волокном, встречающимся главным образом в злаках (рожь, пшеница).
«Эксперименты показали, что скорость роста оказала гораздо большее влияние на состав и метаболизм фекальной микробиоты по сравнению со специфичностью клетчатки. С точки зрения питания это означает, что количество и разнообразие пищевых волокон определяет скорость прохождения пищи в пищеварительном тракте и, таким образом, скорость роста и активность кишечной микробиоты. Эффект скорости прохождения не был детально изучен до сих пор, и изучение комбинированных эффектов различных факторов должны быть продолжены в будущем. Это еще более сложная задача “, говорит Адамберг.
Поскольку результаты испытаний in vitro могут зависеть от начальных условий эксперимента, исследователи проверили, Все результаты были бы получены, если культура стабилизировалась при высокой или низкой скорости разбавления, и эксперименты проводились в обоих направлениях: постепенное изменение скорости разбавления от медленного к быстрому и от быстрого к медленному. Результаты предполагают, что культура адаптировалась к изменяющимся условиям в обоих направлениях скорости разбавления, и результаты были воспроизводимыми. Это подтверждает, что конкретный темп роста является ключевым фактором в развитии микробных сообществ.
«Мы имеем Ранее изучали деградацию пищевых волокон и динамику кишечных микробных сообществ с использованием фекальных проб от детей. В этом исследовании аналогичные изменения фекальной микробиоты наблюдались в микробиоте кишечника взрослых. Кроме того, фекальная микробиота могла адаптироваться к медленные изменения в скорости ускорения. Это может означать, что, если мы сможем сократить время, необходимое для прохождения пищи через кишечник, то есть увеличить скорость транзита путем внесения изменений в рацион питания, бактериальное сообщество адаптируется к новой скорости транзита и его метаболизм станет более благоприятным для здоровья», – говорит Каарел Адамберг.
Контролируемое культивирование и выращивание in vitro. Современные аналитические методы позволяют систематически оценивать сложные взаимодействия между членами микробных консорциумов. Это сложный, но многообещающий подход для научных, промышленных и медицинских применений. Известно, что во многих случаях разнообразие микробиоты кишечника человека настолько уменьшилось, что изменение диеты не поможет, потому что полезные бактерии были вымыты. В таких случаях лучшее решение, предлагаемое в настоящее время, заключается в пересадке фекалий от здорового человека в толстую кишку пациента. Если мы научимся выращивать консорциумы, пригодные для трансплантации в лабораторных или даже промышленных условиях, вместо фекального трансплантата можно будет использовать пробиотики следующего поколения, то есть это будет искусственная микробиота, которая может быть трансплантирована у микробиоты кишечника с дисбиотиком.
“Это новое знание об ассоциациях между кишечными микробными сообществами и пищевыми волокнами позволяет модифицировать диету, поддерживающую личные кишечные бактерии. Хотя результаты, полученные в лабораторных экспериментах, должны быть подтверждены исследованиями питания человека, наши предыдущие результаты in vitro показали хорошую связь с результатами испытаний на людях», – говорит Каарел Адамберг.