Влияние питания на состояние микробиоты кишечника
Влияние питания на состояние микробиоты кишечника
Аннотация
Кишечная микробиота представляет собой сообщество микроорганизмов, колонизирующих желудочно-кишечный тракт. Интерес к её роли в здоровье человека стремительно возрос в последние десятилетия. Множество факторов модулируют микрофлору кишечника, однако пищевые привычки в особенной степени влияют на изменение количественного и качественного состава микроорганизмов. Лучшее понимание такого взаимодействия может помочь в дальнейших исследованиях и в профилактике различных заболеваний за счет корректировки рациона питания. Целью обзора является анализ публикаций по исследуемой теме и обобщение собранной информации. Для достижения поставленной цели была проведена работа с использованием нескольких информационных ресурсов: PubMed, eLibrary, CyberLeninka. В настоящем обзоре приведены современные знания о взаимосвязи между питанием и микробиотой кишечника. Отмечены значимость микробиоты для организма хозяина, распределение её по желудочно-кишечному тракту и основные функции, которые она выполняет. Рассмотрена взаимосвязь питания и состояния кишечной микробиоты, в том числе воздействие на неё различных продуктов питания и диет (средиземноморской, западной, безглютеновой, растительной и т.д.). В результате установлено, что потребление достаточного количества некоторых ферментированных продуктов и клетчатки может положительно влиять на состояние микробиоты кишечника. На основании проанализированной литературы и многочисленных исследований сделан вывод о важности и перспективности дальнейшего изучения зависимости микробиоты от типа, качества и происхождения потребляемой пищи. Формирование и поддержание разнообразия кишечных микроорганизмов является необходимым для поддержания здоровья человека.
1. Введение
В последние годы всё больше возрастает интерес к роли кишечной микробиоты и ее влиянию на здоровье человека, в том числе на возникновение таких отклонений, как атопия, метаболический синдром, воспалительные заболевания, рак и т.д. Микробиота представляет собой сообщество микроорганизмов (бактерий, вирусов, грибов и архей), обитающих в определенной среде. Микробиом же – это коллективные геномы микроорганизмов данной среды или, иными словами, совокупность всего их генетического материала. Около 100 триллионов микроорганизмов (преимущественно бактерии) существуют в желудочно-кишечном тракте человека. Кишечный микробиом содержит примерно 3 миллиона генов, что в 150 раз превышает их количество в геноме человека. В связи с этим в настоящее время микробиом рассматривают уже фактически как орган тела
.На изменение количественного и качественного состава микробиоты влияют множество факторов: пол, образ жизни, сопутствующие заболевания, применяемые лекарственные препараты, экология, место проживания и т.д. Важнейшим из этих воздействующих элементов, несомненно, является питание
. В этом обзоре рассматривается взаимосвязь питания и микроорганизмов, колонизирующих желудочно-кишечный тракт.2. Результаты исследования
2.1. Роль микробиоты в организме
Распределение микробиоты по желудочно-кишечному тракту обусловлено кислотностью среды, доступностью кислорода и питательных веществ, секретируемыми ферментами и прочими показателями. В желудке концентрация бактерий сравнительно невелика и составляет около 102 КОЕ/г. В тощей кишке этот показатель увеличивается до 105 КОЕ/г, а в дистальных отделах подвздошной кишки примерно до 107 КОЕ/г. Количество микробиоты в толстой кишке достигает 1012 КОЕ/г
.Также наблюдается градация микроорганизмов в зависимости от количества содержащегося кислорода. Верхний отдел пищеварительного тракта преимущественно содержит аэробных микроорганизмов, далее располагаются факультативные анаэробы, а нижний отдел заселен строгими анаэробами.
Кишечная микробиота играет ключевую роль в пищеварении и метаболической регуляции организма хозяина. Она обеспечивает необходимую ферментацию неперевариваемых компонентов пищи, тем самым участвуя в производстве короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК): уксусной, пропионовой, масляной кислот и т.д
. Микробиота кишечника обеспечивает биодоступность минералов, принимает участие в синтезе ряда необходимых организму веществ.Кишечные микроорганизмы являются неотъемлемой частью иммунного ответа. Они способствуют стабилизации межклеточных соединений и поддержанию целостности эпителиального барьера, что напрямую влияет на защиту от различных патогенов
. Регулируя синтез нейроактивных соединений, включая несколько нейромедиаторов (серотонин, дофамин, γ-аминомасляная кислота (ГАМК) и т.д.), микробиота воздействует на центральную нервную систему .2.2. Фактор питания и разнообразие микробиоты
С помощью определенного типа питания происходит модуляция и поддержка симбиотических микробных сообществ, которые колонизируют пищеварительный тракт. Тип, качество и происхождение нашей пищи формируют кишечную микробиоту, влияют на её состав, функции, а также на взаимодействие с организмом хозяина
.Например, у новорожденных детей, получавших грудное молоко, микробиота содержит более «полезные» микроорганизмы, такие как Bifidobacterium и Lactobacillus, чем у детей, питающихся искусственной молочной смесью. С постепенным введением твердой пищи, в микробиоте пищеварительного тракта ребенка происходят существенные изменения – Bacteroidetes и Firmicutes phyla становятся доминирующими на всю оставшуюся жизнь. Микробное разнообразие продолжает увеличиваться, и микробиота трехлетнего ребенка уже отдалённо напоминает микробиоту взрослого человека. Некоторые микробные группы становятся полными только в подростковом возрасте .
2.3. Роль диет в формировании микробиоты
Хорошо зарекомендовавшей себя считается средиземноморская диета. Она богата сезонными овощами, зернами, бобовыми, рыбой и оливковым маслом . С соблюдением данной диеты у наблюдаемых пациентов отмечалось снижение частоты ожирения и метаболического синдрома. Помимо этого, ряд предыдущих исследований показал, что такая схема питания может положительно влиять на кишечную микробиоту человека. Было обнаружено, что люди с тщательным соблюдением средиземноморской диеты имели более низкое присутствие E. coli, а значит более высокое соотношение Bifidobacteria и E. coli.
Противоположной средиземноморской диете является диета западного стиля (западная диета), включающая в рацион питания человека высококалорийные продукты с большим содержанием жиров/мяса (в том числе обработанного мяса), сахара, соли, алкоголя и обработанных пищевых продуктов. Западная диета также отличается сниженным содержанием в рационе фруктов и овощей . Обладая высоким содержанием жиров, белка животного происхождения и низким содержанием клетчатки, западная диета провоцирует значительное снижение общего количества Prevotellaceae и Rikenellaceae, принадлежащих к типу Bacteroidetes. Кроме того, дисбактериоз, вызванный диетой западного типа, часто связан со снижением количества Bifidobacterium spp., что отрицательно сказывается на барьерной функции кишечника .
Существуют также другие модели питания и пищевые привычки, оказывающие разное влияние на микробное разнообразие пищеварительной системы. Так, например, безглютеновая диета предполагает полное исключение глютена – белкового комплекса, присутствующего в пищевых продуктах из пшеницы, ржи, ячменя, овса, спельты, камута и т.д. Даже краткосрочная безглютеновая диета в течение четырех недель повлияла на микробиоту, при этом было отмечено сокращение числа представителей семейств Veillonellaceae, Ruminococcus bromii и Roseburia faecis
.В последние годы стремительно возрастает популярность растительных диет, подразумевающих потребление большого количества растительной пищи и полный или частичный отказ от продуктов животного происхождения. Растительные диеты содержат больше клетчатки, фолиевой кислоты, витаминов С и Е, калия, магния, многих фитохимических веществ и ненасыщенных жиров в сравнении с другими типами питания
. Тем не менее, некоторые важные питательные вещества, такие как белок, витамин B12, кальций, витамин D, железо, цинк и жиры омега-3 имеют пониженное содержание в рационе. В связи с этим приверженцам такого питания важно соблюдать хорошо сбалансированную диету и регулярно употреблять обогащенные продукты и/или добавки . Современные исследования свидетельствуют о том, что растительная диета является эффективным способом развития разнообразной микробиоты кишечника, которая в свою очередь поддерживает общее состояние здоровья.Однако стоит отметить, что существенную роль в поддержании и регуляции кишечной микробиоты играют не сами диеты как таковые, а продукты, которые в них входят.
2.4. Пищевые волокна
Пищевые волокна могут оказывать большое влияние на состав, разнообразие и богатство микробиоты, поскольку являются для нее важным источником энергии. За счет образования необходимых для микробов субстратов, происходит активация их механизмов ферментации, которые участвуют в расщеплении сложных углеводов, приводя, таким образом, к выработке различных метаболитов, таких как КЦЖК ,
. Помимо этого, потребление пищевых волокон способствует образованию обширных метаболических взаимодействий между разными видами микробиоты желудочно-кишечного тракта.3. Заключение
Таким образом, питание является одним из важнейших воздействующих факторов, поскольку оно определяет и модулирует кишечную микробиоту ещё в детском возрасте, а также ее структуру и функции уже во взрослом возрасте. Сбалансированная диета поддерживает микрофлору в кишечнике, а значит и здоровье человека. Необходимо отдавать себе отчёт в выборе той или иной модели питания, поскольку соотношение различных микроорганизмов существенно влияет на функционирование желудочно-кишечного тракта. Множество вопросов о взаимосвязи потребляемой пищи и кишечной микробиоты пока ещё остаются открытыми и имеют перспективы для дальнейших исследований. Лучшее понимание взаимодействий между диетой и микробиотой поможет разработать персонализированный подход к питанию, который будет нацелен на более эффективное снижение частоты различных заболеваний.