Новое исследование показывает, как кишечные бактерии могут переключаться с переваривания растительных волокон на потребление защитной слизи при недостатке клетчатки, что приводит к воспалению даже у людей без заболеваний кишечника.
В недавнем исследовании, опубликованном в Журнале Nutrition, исследователи исследовали влияние дефицита клетчатки на "углеводно-активные ферменты" кишечника (CAZymes) и их последующую роль в воспалении желудочно-кишечного тракта у здоровых взрослых американцев. В исследовании использовались данные 330 участников и было обнаружено, что более высокое соотношение ферментов, разлагающих муцин, к ферментам, разлагающим растения, новый показатель, который они назвали Muc2Plant, был тесно связан с усилением воспаления желудочно-кишечного тракта.
Результаты исследования подчеркивают, что соотношение Muc2Plant положительно коррелировало с биомаркерами воспаления в кале (например, кальпротектином [p = 0,001] и неоптерином [p <0,001]), предполагая, что дисбаланс в пищеварительной функции микроорганизмов (из-за низкого использования клетчатки и большей зависимости от деградации муцина) может способствовать развитию провоспалительного состояния даже у здоровых людей, тем самым обеспечивая понимание потенциальных целей для вмешательства.
Предыстория
Хотя исторически считалось, что такие организмы, как человек, способны переваривать большую часть потребляемой пищи, более поздние исследования показали, что значительная часть потребляемой нами пищи (например, сложные углеводы) расщепляется с помощью огромного количества ферментов в симбиотическом кишечнике микробиоме.
Известно, что микробиота кишечника вырабатывает тысячи углеводно-активных ферментов (CAZymes), которые перерабатывают нерастворимые растительные волокна, высвобождая полезные короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК), которые, как доказано, уменьшают воспаление. К сожалению, недавние исследования показали, что при недостатке пищевых волокон некоторые кишечные микробы могут переключаться на альтернативные источники питания, в первую очередь на слизистый слой (состоящий из гликопротеинов, называемых муцинами), который выстилает кишечник и защищает его.
Разрушение защитного муцинового барьера является признаком дисбактериоза и ранее было связано с воспалительными заболеваниями кишечника (ВЗК). Хотя вредное воздействие низкого содержания клетчатки на здоровье кишечника хорошо изучено, в немногих исследованиях напрямую изучалось, как клетчатка влияет на ферментативную активность микробиома кишечника (выбирают ли микробы растительный материал или муцин в качестве источника энергии) и на воспаление желудочно-кишечного тракта.
Об исследовании
Настоящее исследование направлено на систематическое изучение взаимосвязи между потреблением пищевых волокон, ферментативной способностью микробиома кишечника и биомаркерами субклинического воспаления кишечника у группы здоровых взрослых американцев. В перекрестном исследовании использовались данные исследования фенотипа питания Министерства сельского хозяйства США (USDA) (n = 330 участников).
Данные, представляющие интерес, включали социально-экономическую и демографическую информацию об участниках (для стандартизации статистической модели), подробные сведения о питании (с использованием 24-часового опроса [ASA24] и опросников о частоте употребления продуктов [FFQ]), а также образцы кала (для характеристики микробиома, оценки ферментов и биомаркеров воспаления).
Ключевой анализ исследования включал метагеномное секвенирование методом дробовика для выявления всех микробных генов, присутствующих в кишечнике, что позволило детально изучить индивидуальный набор CAZ-ферментов. Также были изучены фекальные биомаркеры для измерения показателей воспаления желудочно-кишечного тракта, в том числе фекальный кальпротектор, неоптерин и миелопероксидаза (МПО).
Результаты исследования были использованы для разработки нового показателя («Muc2Plant»), представляющего собой соотношение между количеством генов CAZyme, расщепляющих муцин, и количеством генов CAZyme, расщепляющих растительные волокна. Анализ показал, что более высокое соотношение Muc2Plant указывает на то, что микробиом лучше приспособлен к перевариванию слизистой оболочки организма хозяина, чем к перевариванию пищевых волокон, что свидетельствует о снижении усвоения волокон и повышении риска воспаления.
Результаты исследования
Настоящее исследование демонстрирует измеримую корреляцию между потреблением пищевых волокон и активацией генов CAZyme. Привычное потребление общей и растворимой клетчатки положительно коррелировало с увеличением количества и разнообразия CAZymes, расщепляющих растительные волокна (скорректированный R² = 0,015, p = 0,010 для количества). Более низкий уровень pH в кале, указывающий на активное брожение клетчатки, также был связан с более высокой способностью к перевариванию клетчатки (скорректированный R² = 0,036, p < 0,001).
Исследование также подтвердило полезность нового коэффициента Muc2Plant. Более высокие значения коэффициента, указывающие на усиленную деградацию муцина, значительно и положительно коррелируют с маркерами воспаления кишечника даже в этой фенотипически здоровой группе.
В частности, было обнаружено, что более высокое соотношение Muc2Plant связано с более высокими уровнями фекального кальпротектина (скорректированный R2 = 0,038, p = 0,001), хорошо известного маркера нейтрофильной инфильтрации в кишечнике, и более высокими уровнями фекального неоптерина (скорректированный R2 = 0,071, p < 0,001), маркера воспаления, вызванного макрофагами.
В то же время разнообразие и численность CAZyme, участвующих в разложении растительных остатков, отрицательно коррелировали с содержанием фекальной миелопероксидазы, но положительно коррелировали с содержанием фекального неоптерина, что указывает на возможное участие различных иммунных механизмов.
Удивительно, но исследование не выявило связи между потреблением пищевых волокон и соотношением Muc2Plant. Однако модели машинного обучения показали, что более высокое потребление белого картофеля значительно снижает соотношение Muc2Plant, что позволяет предположить, что определённые виды пищевого крахмала могут способствовать поддержанию более здорового баланса микроорганизмов.
Выводы
В ходе настоящего исследования не была выявлена прямая связь между потреблением пищевых волокон и воспалением, но были обнаружены сложные взаимосвязи между потреблением пищевых волокон, ферментативной активностью микробов и биомаркерами воспаления. Это свидетельствует о том, что функциональная способность микробиома кишечника, в частности баланс между ферментами, расщепляющими растительную пищу, и ферментами, расщепляющими муцин, является важнейшим фактором поддержания здоровья кишечника.
В исследовании также представлена и обоснована новая метрика соотношения Muc2Plant, демонстрирующая устойчивую связь этого инструмента с субклиническим воспалением желудочно-кишечного тракта даже при отсутствии явных заболеваний. В исследовании подчеркивается, что эти результаты являются корреляционными, а не причинно-следственными.
Ссылка на журнал:
- Блексмит С. Э., Оливер А., Алкан З. и Лемей Д. Г. (2025). Гены микробиома кишечника, участвующие в расщеплении растений и муцинов, коррелируют с рационом питания и воспалением желудочно-кишечного тракта у здоровых взрослых жителей США. The Journal of Nutrition. DOI — 10.1016/j.tjnut.2025.08.027. https://doi.org/10.1016/j.tjnut.2025.08.027 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022316625005334
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся