Углеводы, доступные микробиоте
Доступные для микробиоты углеводы (MAC) — это углеводы , которые устойчивы к перевариванию в результате метаболизма хозяина и доступны кишечным микробам в качестве пребиотиков для ферментации или метаболизма в полезные соединения, такие как короткоцепочечные жирные кислоты . [1] Термин «углеводы, доступные микробиоте» вносит вклад в концептуальную основу для исследования и обсуждения степени метаболической активности, которую конкретная пища или углевод могут внести в микробиоту хозяина . [1]
MAC могут поступать из растений , грибов , тканей животных или пищевых микробов и должны метаболизироваться микробиомом . [1] Значительное количество потребляемой человеком целлюлозы не метаболизируется кишечными микробами и поэтому не может считаться MAC. [2] Количество пищевых МАК, содержащихся в источнике пищи, будет различаться для каждого человека, поскольку то, какие углеводы метаболизируются, зависит от состава микробиоты каждого человека. Например, многие японцы обладают в своих микробиомах генами потребления водорослевого полисахарида порфирана , которые редко встречаются у жителей Северной Америки и Европы. [3] [4] Для людей, которые являются носителями такого штамма, разлагающего порфиран, порфиран будет MAC. Однако порфиран не будет MAC для тех, у кого нет адаптации микробиоты к морским водорослям. Аналогичным образом, стерильные мыши без микробиоты могут потреблять диету с большим количеством потенциальных MAC, но ни один из углеводов не будет считаться MAC, поскольку они покинут пищеварительный тракт, не подвергаясь метаболизму микробами. [1]
Отсутствие пищевых MAC приводит к тому, что микробиота зависит от эндогенных MAC, полученных из организма хозяина, таких как гликаны муцина. [5] Различные генотипы хозяина могут влиять на идентичность MAC, доступных микробиоте, разными способами. Например, гены хозяина могут влиять на уровень структур слизи, например отсутствие остатков альфа-1-2 фукозы в слизи несекреторных особей, у которых отсутствует активность альфа-1-2-фукозилтрансферазы в кишечнике. [6] Точно так же у хозяина могут быть гены, которые могут определять эффективность пищеварения и всасывания углеводов в тонком кишечнике. Например, лактоза доступна микробиоте людей с непереносимостью лактозы, и поэтому ее следует считать MAC для этих людей. Для грудных детей пищевые МАК, которые естественным образом содержатся в грудном молоке, известны как олигосахариды грудного молока (ОПМ) . [7] [8] [9] Младенцам, находящимся на искусственном вскармливании, в смесь искусственно добавляют пищевые МАК, такие как галактоолигосахариды. [10] Таким образом, исследование, обсуждение и количественная оценка MAC и их влияния на микробиоту хозяина могут иметь решающее значение для определения их воздействия на здоровье человека. [1]
Разнообразие кишечной микробиоты
[ редактировать ]В рационе питания развитых стран отсутствуют доступные для микробиоты углеводы, что является причиной существенного истощения таксонов кишечной микробиоты. Эта потеря разнообразия микробиоты, вероятно, связана с увеличением склонности к широкому спектру воспалительных заболеваний, таких как аллергические заболевания, астма, воспалительные заболевания кишечника (ВЗК), ожирение и связанные с ними неинфекционные заболевания (НИЗ). В сельских общинах Южной Америки и Африки распространенность НИЗ низкая, и этот факт связан с более высоким разнообразием кишечной микробиоты. [11] Некоторые из этих утраченных таксонов принадлежат к семействам Bacteroidales ( Bacteroides fragilis , B. ovatus , B. Uniformis , B. distasonis , Parabacteroides gordonii ), Clostridiales ( Ruminococcus gnavus , Blautia Producta , Faecalibacterium prausnitzii ) и Verrucomicrobiales ( Akkermansia muciniphila ). [ нужна ссылка ] Введение в рацион пищевых МАК недостаточно для восстановления утраченных таксонов, для восстановления микробиоты кишечника до исходного состояния необходимо введение недостающих таксонов, чего можно добиться либо путем введения пробиотиков (продукты питания), либо живых биотерапевтических препаратов (лекарства), в в сочетании с диетическим потреблением МАК. Обогащение продуктов питания пищевыми волокнами может сыграть важную роль в предотвращении потери некоторых полезных видов бактерий. [12]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и Зонненбург, Эрика Д.; Зонненбург, Джастин Л. (2014). «Голодание нашего микробного «я»: пагубные последствия диеты с дефицитом углеводов, доступных микробиоте» . Клеточный метаболизм . 20 (5): 779–786. дои : 10.1016/j.cmet.2014.07.003 . ISSN 1550-4131 . ПМЦ 4896489 . ПМИД 25156449 .
- ^ Чассар, Кристоф; Дельмас, Ева; Робер, Селин; Берналье-Донадиль, Анник (2010). «Микробное сообщество кишечника человека, разлагающее целлюлозу, варьируется в зависимости от присутствия или отсутствия метаногенов» . ФЭМС Микробиология Экология . 74 (1): 205–213. дои : 10.1111/j.1574-6941.2010.00941.x . ISSN 0168-6496 . ПМИД 20662929 .
- ^ Хехеманн, Ян-Хендрик; Коррек, Гаэль; Барбейрон, Тристан; Хелберт, Уильям; Чжек, Мирьям; Мишель, Гурван (2010). «Перенос углеводно-активных ферментов от морских бактерий в микробиоту кишечника Японии». Природа . 464 (7290): 908–912. Бибкод : 2010Natur.464..908H . дои : 10.1038/nature08937 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 20376150 . S2CID 2820027 .
- ^ Хехеманн, Ж.-Х.; Келли, AG; Пудло, Н.А.; Мартенс, ЕС; Борастон, AB (2012). «Бактерии микробиома кишечника человека катаболизируют гликаны красных морских водорослей с помощью обновлений углеводно-активных ферментов из внешних микробов» . Труды Национальной академии наук . 109 (48): 19786–19791. Бибкод : 2012PNAS..10919786H . дои : 10.1073/pnas.1211002109 . ISSN 0027-8424 . ПМК 3511707 . ПМИД 23150581 .
- ^ Зонненбург, JL (2005). «Собирание гликанов in vivo адаптированным к кишечнику бактериальным симбионтом». Наука . 307 (5717): 1955–1959. Бибкод : 2005Sci...307.1955S . дои : 10.1126/science.1109051 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 15790854 . S2CID 13588903 .
- ^ Кашьяп, ПК; Маркобаль, А.; Урселл, ЛК; Смитс, SA; Зонненбург, Эд; Костелло, ЕК; Хиггинботтом, СК; Домино, ЮВ; Холмс, СП; Релман, Д.А.; Найт, Р.; Гордон, Дж.И.; Зонненбург, JL (2013). «Генетически обусловленные изменения в углеводном ландшафте слизи хозяина оказывают зависимое от диеты влияние на микробиоту кишечника» . Труды Национальной академии наук . 110 (42): 17059–17064. Бибкод : 2013PNAS..11017059K . дои : 10.1073/pnas.1306070110 . ISSN 0027-8424 . ПМК 3800993 . ПМИД 24062455 .
- ^ Боде, Л. (2012). «Олигосахариды человеческого молока: каждому ребенку нужна сахарная мама» . Гликобиология . 22 (9): 1147–1162. дои : 10.1093/гликоб/cws074 . ISSN 0959-6658 . ПМК 3406618 . ПМИД 22513036 .
- ^ Маркобаль, Анджела; Барбоза, Мариана; Зонненбург, Эрика Д.; Пудло, Николас; Мартенс, Эрик С.; Десаи, Прерак; Лебрилла, Карлито Б.; Веймер, Барт К.; Миллс, Дэвид А.; Герман, Дж. Брюс; Зонненбург, Джастин Л. (2011). «Бактероиды в кишечнике младенцев потребляют олигосахариды молока через пути утилизации слизи» . Клетка-хозяин и микроб . 10 (5): 507–514. дои : 10.1016/j.chom.2011.10.007 . ISSN 1931-3128 . ПМЦ 3227561 . ПМИД 22036470 .
- ^ Маркобаль, А; Кашьяп, ПК; Нельсон, штат Калифорния; Аронов, П.А.; Дония, MS; Спорманн, А; Фишбах, Массачусетс; Зонненбург, JL (2013). «Метаболомный взгляд на то, как микробиота кишечника человека влияет на метаболом хозяина с использованием гуманизированных и гнотобиотических мышей» . Журнал ISME . 7 (10): 1933–1943. дои : 10.1038/ismej.2013.89 . ISSN 1751-7362 . ПМЦ 3965317 . ПМИД 23739052 .
- ^ Аллиет, Филипп; Шолтенс, Петра; Раес, Марк; Хенсен, Карен; Йонген, Ханне; Румменс, Жан-Люк; Бём, Гюнтер; Ванденплас, Иван (2007). «Влияние пребиотического галактоолигосахарида и детской смеси с длинноцепочечными фруктоолигосахаридами на уровни холестерина и триацилглицерина в сыворотке». Питание . 23 (10): 719–723. дои : 10.1016/j.nut.2007.06.011 . ISSN 0899-9007 . ПМИД 17664059 .
- ^ «Сохранение и восстановление микробиома кишечника человека за счет увеличения потребления пищевых волокон - Микробиота кишечника для здоровья» . 9 мая 2016 года . Проверено 16 июня 2016 г.
- ^ Зонненбург, Эрика Д.; Смитс, Сэмюэл А.; Тихонов Михаил; Хиггинботтом, Стивен К.; Уингрин, Нед С.; Зонненбург, Джастин Л. (14 января 2016 г.). «Вызванное диетой вымирание микробиоты кишечника на протяжении поколений» . Природа . 529 (7585): 212–215. Бибкод : 2016Natur.529..212S . дои : 10.1038/nature16504 . ПМЦ 4850918 . ПМИД 26762459 .