Фото: Shmakova_creative / Shutterstock.com & Фото: iofoto / Shutterstock.com
Когда мышам подсаживали микробы от полных людей, грызуны начинали толстеть. На сегодня немало известно о различиях микробиоты людей с различным индексом массы тела. Какие возможности дают эти знания и на что рассчитывать с их помощью? Давайте вместе с Кронколитом разберемся в этой очень интересной теме.
Содержание:
- Каковы общие различия кишечной микробиоты людей с различным индексом массы?
- Как микробиота кишечника может влиять на степень набора массы?
- О желчном колесе фортуны
- А что с мышками?
Каковы общие различия кишечной микробиоты людей с различным индексом массы?
Для кишечника стройных людей характерно микробное разнообразие. Преимущественно это отражает разнообразие в питании: широкий спектр пищи, а, соответственно, и групп микроорганизмов, ее потребляющих. Степень разнообразия микробного общества показывает его устойчивость к различным катаклизмам, например, пищевым отравлениям и инфекциям.
Существует немало данных относительно связи массы тела с соотношением количества бактероидов и фирмикут.
Бактероиды занимают ведущее положение среди микроорганизмов, населяющих кишечник человека, составляя приблизительно половину всего микробиома этого органа.
Фирмикуты представляют собой обширную группу бактерий, которая объединяет два класса — Bacilli и Clostridia, а также большое количество различных семейств. В этой группе можно найти как микроорганизмы, приносящие пользу человеку и окружающей среде, так и те, что могут стать причиной серьёзных заболеваний — например, золотистый стафилококк или столбнячная палочка.
Сейчас подавляющее большинство исследований говорит, что чем больше фирмикут, и меньше бактероидов, тем более вероятны проблемы с лишней массой тела. Существуют и другие исследования, их сравнительно немного, они указывают на отсутствие такой связи.
Многие исследователи отмечают большее количество бифидобактерий и Lactobacillus plantarum у стройных людей, тогда как редко упоминаемые Christensenellaceae были частыми резидентами в пищеводах участников.
Как микробиота кишечника может влиять на степень набора массы?
Интересно, что у людей с разным индексом массы, эффективность усвоения пищи — разная. И это напрямую зависит от микробиоты. В исследованиях показано, что при употреблении избыточного количества пищи стройными участниками экспериментов, энергетическая эффективность ее усвоения была меньше, в отличие от обладателей больших размеров одежды.
Про темную сторону короткоцепочечных жирных кислот
Известно, что 10% энергетического запаса мы получаем за счет переваривания нашими бактериями клетчатки. В результате образуются короткоцепочечные жирные кислоты (shortchain fatty acids, SCFAs), являющиеся важными сигнальными молекулами и источником энергии для кишечного эпителия, печени и периферических тканей. Исследования показывают, что у пациентов с ожирением фиксировались повышенные значения SCFAs, следовательно, есть предположение, что этот энергетический бонус может осуществлять вклад в набор массы. Это замечательные и полезные короткоцепочечные жирные кислоты, которые вполне успешно могут использоваться как субстрат для синтеза липидов. Таким образом, доля ферментированной клетчатки и возможная энергетическая выгода, которую можно «вытащить» из употребленной пищи, зависит от «умений» нашего кишечного сообщества и еще от чувства юмора метаболизма. Съев тарелку каши, мы все получаем из нее разное количество калорий.
Ферментируемые пищевые волокна, известные как ферментированная клетчатка, представляют собой особый вид растворимых волокон. Среди таких волокон можно выделить фруктаны и резистентный крахмал, которые естественным образом присутствуют в разнообразных продуктах питания: фруктах, овощах, цельнозерновых культурах и бобовых. Они создают благоприятную среду для пробиотиков, повышая эффективность их усвоения и внося значительный вклад в улучшение состояния кишечного тракта.
Об ошибках «умного решета»
Проницаемость кишечного барьера и его избирательность — штука интересная. Нам нужно как-то высасывать из содержимого кишечника питательные вещества, воду, витамины, микроэлементы, но не прихватить ничего лишнего. Микробные метаболиты, и даже сами микробы могут преодолевать кишечный барьер и проникать в кровь. Когда эта «пограничная служба» дает сбой и пропускает избыточное количество микробных липополисахаридов (это компоненты клеточных стенок грамм-отрицательных бактерий, таких как кишечная палочка), то в ответ на это, иммунная система реагирует развитием состояния хронического воспаления, что является неотъемлемой составляющей развития ожирения и диабета второго типа. Триггером к этому может стать стресс. Он вызывает повышение тех самых воспалительных маркеров в крови и вызывает сбои того «умного решета» — выпуская из кишечника молекулы липополисахарида, и еще больше способствует общему воспалению и развитию воспалительных процессов кишечника.
Об играх разума
Микробные метаболиты взаимодействуют с нервной системой, и влияют на продукцию гормонов. Среди них — гормоны, идентифицирующие наше ощущение сытости или голода. Это уже похоже на сценарий какого-то страшного фильма. В одном из исследований, выявлено, что при кормлении подопытных крыс жирной пищей, их микробиота производила много ацетата. Он взаимодействовал с парасимпатической нервной системой и повышал уровень грелина (того самого гормона, который заставляет нас чувствовать голод). У бедных животных срывало крышу, они ели еще больше, у них развивалась инсулинорезистентность и метаболический синдром.
Кажется, что ответ на множество философских вопросов прямо в этих результатах. Если Вы едите много жирного, и Вам постоянно хочется еще, возможно, стоит задуматься…
О желчном колесе фортуны
Часть нашего микробного братства ловко ферментирует желчные кислоты. Чем больше желчи ферментируется, тем меньше ее возвращается в кровоток, затем она может использоваться снова. И тем больше лишних калорий, заседающих в наших боках, идет на синтез новой желчи. Если же бактерий, которые умеют ферментировать желчь, недостаточно, избавиться от лишних калорий таким образом не удастся. Есть и другие способы, например, через FXR сигналинг (при этом продукты микробной ферментации желчных кислот взаимодействуют с FXR-рецепторами и способствуют высвобождению FGF-19 (фактор роста фибробластов), который регулирует синтез желчных кислот, липидный и глюкозный метаболизм).
Дешевле просто есть меньше и качественнее, если дело просто в излишнем употреблении пищи и недостаточной подвижности. Ни йогурт, ни таблетка не сделает, ни из кого стройную серну, если дальше лежать на диване и поглощать пищу как слон.
Если мотивации не хватает, и есть возможность покупать таблетки по 2000 рублей за штуку, то почему нет? Немало средств так и работает! Если оставить в стороне скептицизм, специальные препараты на основе пробиотиков, могут стать хорошим приложением к противохолестериновой и антидиабетической терапии, и несколько облегчить путь до желаемых размеров.
Сейчас исследования показывают, что употребление бифидобактерий уменьшает набор массы и уровень холестерина. Существует немало исследований, демонстрирующих снижение массы тела при применении пробиотиков с содержанием лактобацилл.
Здесь важно вспомнить, что если мы прибегаем к пробиотикам с конкретной целью (в данном случае, для снижения массы тела), то стоит посмотреть на номера штаммов, содержащихся в этих конкретных пробиотических препаратах, и проверить в научных источниках, имеют ли отношение к регуляции массы тела именно эти штаммы.
Немало арендаторов в нашем кишечнике осуществляют противовоспалительное действие, что в дальнейшем должно создать «противокиллограмный» эффект, и это непременно будет использовано в фармакологии. Например, родственники клостридий, Faecalibacterium prausnitzii, продуцируют бутират и таким образом блокируют активацию NF-kB и дальнейшее воспаление в клетках кишечника.
Другой уже известный, перспективный и раскрученный в научных кругах вид микроорганизмов, на который полагаются в ближайшем будущем в борьбе с ожирением и инсулинорезистентностью, является уже упомянутый вид Akkermansia muciniphila. Он способствует поддержанию барьерной функции кишечника и уже имеет ряд успешных доказательств, своей эффективности при использовании пациентами с повышенным индексом массы тела.
Одна из последних публикаций на эту тему демонстрирует, что ежедневное употребление Akkermansia muciniphila в течение трех месяцев снижает уровень холестерина в крови примерно на 8%, а массу тела в среднем на 2 кг, объем бедер примерно на 2 см, и снижает уровень маркеров воспаления.
Однако на горизонте перспектив применения этих бактерий-супергероев появились небольшие «облачка»: некоторые данные показывают опосредованную вовлеченность A. muciniphila в возникновении рассеянного склероза.
А что с мышками?
В 2013 году, в Science опубликовали ту самую статью, где от стройных и не очень доноров взяли образцы кишечной микробиоты и подсадили к мышам. Мыши стали набирать массу, или оставаться худыми, в зависимости от того, чей микробиом они получили. При этом существовала еще одна модификация того эксперимента, о котором вспоминают реже. Через 5 дней, после пересадки микробиоты, мышек с микробиотой от стройных и тучных доноров посадили в одну клетку, и… мышки, которые должны были поправиться, не потолстели! Экспериментаторы контролировали количественные и качественные изменения микробиомов животных в клетках и отметили, что состоялось переселение бактероидов от «стройных» грызунов к «тучным», вследствие чего они собственно таковыми не стали. Значит «стройный» микробиом победил. В обсуждении также отмечается, что мыши склонны к копрофагии, поэтому вполне вероятно, что они сами способствовали этому, просто поедая фекалии своих соседей.
Однако, действительно ли такое могло быть, исследователи не написали. Учитывая, что эксперимент был проведен на животных и вероятно, что происходило пожирание фекалий, вряд ли можно с уверенностью интерпретировать эти результаты для людей. Однако оснований переживать, что можно заразиться «тучным» микробиомом и поправиться, кажется, на данный момент, нет. Более вероятно, что ваши бактероиды должны быть сильнее!