Новое исследование Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе проливает свет на то, как кишечные микробы человека расщепляют обработанные пищевые продукты, особенно потенциально опасные химические изменения, которые часто происходят в современных процессах производства пищевых продуктов.
Употребление обработанных пищевых продуктов, таких как хлеб, крупы и газированные напитки, связано с негативными последствиями для здоровья, включая резистентность к инсулину и ожирение.
Сообщая в журнале Cell Host & Microbe от 9 октября, ученые выявили специфический штамм бактерий кишечника человека, который расщепляет химический фруктозезин и превращает его в безвредные побочные продукты. Фруктозелизин относится к классу химических веществ, называемых продуктами реакции Майяра, которые образуются во время обработки пищевых продуктов. Некоторые из этих химических веществ были связаны с вредными последствиями для здоровья. Эти результаты повышают вероятность того, что такие знания о микробиоме кишечника можно будет использовать для разработки более здоровых и питательных продуктов, подвергшихся технологической обработке.
Исследование проводилось на мышах, выращенных в стерильных условиях, которым давали известные коллекции кишечных микробов человека и которых кормили рационом, содержащим обработанные пищевые ингредиенты.
«Это исследование дает нам более глубокое представление о том, как компоненты нашего современного рациона метаболизируются кишечными микробами, в том числе о расщеплении компонентов, которые могут быть вредными для нас», - сказал Джеффри И. Гордон, доктор медицинских наук, доктор медицинских наук. Роберт Дж. Глейзер, почетный профессор университета и директор Семейного центра геномных наук и системной биологии Эдисона. «Теперь у нас есть способ идентифицировать эти кишечные микробы человека и то, как они превращают вредные пищевые химические вещества в безвредные побочные продукты».
Микробные сообщества кишечника человека рассматривают продукты как совокупность химических веществ. Некоторые из этих химических соединений благотворно влияют на сообщества микробов, живущих в кишечнике, а также на здоровье человека. Например, предыдущая работа Гордона показала, что кишечный микробиом играет жизненно важную роль в раннем развитии ребенка, а здоровые кишечные микробы способствуют здоровому росту, иммунной функции, развитию костей и мозга. Но современная пищевая промышленность может производить химические вещества, которые могут нанести вред здоровью. Такие химические вещества были связаны с воспалением, связанным с диабетом и сердечными заболеваниями. Исследователи заинтересованы в понимании сложных взаимодействий между кишечными микробами человека и химическими веществами, которые обычно потребляются как часть типичной американской диеты.
В новом исследовании ученые показали, что специфическая бактерия под названием Collinsella кишечная расщепляет химический фруктозелизин на безвредные компоненты.
«Фруктозелизин часто встречается в переработанных пищевых продуктах, включая ультрапастеризованное молоко, макаронные изделия, шоколад и хлопья», - говорит первый автор Эшли Р. Вольф, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Гордона. «Большое количество фруктозелизина и подобных химических веществ в крови было связано с такими возрастными заболеваниями, как диабет и атеросклероз».
При кормлении пищей, содержащей большое количество фруктозелизина, у мышей, несущих в своих кишечных микробных сообществах Collinsella enteralis, наблюдалось увеличение численности этих бактерий, а также увеличение способности кишечных микробных сообществ расщеплять фруктозелизин на безвредные побочные продукты.
«Этот специфический бактериальный штамм процветает в этих условиях», - сказал Гордон. «И по мере увеличения количества фруктозелизин метаболизируется более эффективно».
Он добавил: «Новые инструменты и знания, полученные в результате этого первоначального исследования, могут быть использованы для разработки более здоровых и питательных продуктов, а также для разработки потенциальных стратегий для выявления и использования определенных типов кишечных бактерий, способных перерабатывать потенциально вредные химические вещества. Следствием этого является то, что они могут помочь нам различать потребителей, чьи кишечные микробные сообщества либо уязвимы, либо устойчивы к воздействию определенных продуктов, вводимых в процессе пищевой промышленности».
Подчеркивая сложность этой задачи, Гордон, Вольф и их коллеги также показали, что близкие родственники Collinsella кишечная не реагируют на фруктозелизин таким же образом. Эти бактериальные родственники, чьи геномы несколько различаются, не процветают в среде, богатой фруктозолизином. Исследователи заявили, что необходимы будущие исследования, прежде чем ученые смогут идентифицировать и использовать особые способности отдельных микробов для очистки множества потенциально вредных химических веществ, образующихся в ходе некоторых видов современного производства продуктов питания.
Гордон является соучредителем Matatu Inc., компании, характеризующей роль взаимодействия диеты и микробиоты в здоровье животных.