Fibrele alimentare sunt hrana bacteriilor din intestin. Când fibrele se epuizează, microbii ar putea trece pe o altă sursă de proteine: chiar mucoasa care protejează peretele intestinal. Exact asta au observat cercetătorii de la centrul de cercetare Ludwig Princeton, în cadrul unui studiu recent.
Dietele pe bază de plante susțin sănătatea în mai multe moduri, inclusiv prin beneficii pentru intestin, pentru sistemul imunitar, pentru metabolism și pentru sistemul cardiovascular. O parte din acest efect vine din încurajarea unei populații diverse de bacterii în intestine. Când această resursă lipsește, microbiomul intestinal suferă o transformare radicală. Două studii recente demonstrează că, în lipsa fibrelor, bacteriile devin agresive cu organismul gazdă.
Oamenii de știință știu de mult că fibrele alimentare contribuie la aceste beneficii, fiindcă microbii intestinali ajută la descompunerea lor. Plantele conțin și Compuși bioactivi produși natural de plante pentru a se apăra de boli și amenințări externe, recunoscuți pentru proprietățile lor antioxidante în corpul uman. colorate, care le ajută să se apere de amenințările mediului și pot influența sănătatea umană.
Chiar și așa, cercetătorii încă lucrează la a înțelege exact cum procesează bacteriile intestinale numeroasele componente ale alimentelor vegetale și cum produc aceste interacțiuni efecte benefice.
Identificarea acestui mecanism de supraviețuire microbiană explică, în mod direct, cum anumite diete pot preveni deteriorarea mucoasei intestinale, reducând riscul apariției inflamațiilor severe și a afecțiunilor metabolice.
Două studii conduse de Jenna AbuSalim și de Joshua Rabinowitz, directorul Ludwig Princeton, oferă noi perspective asupra procesului. Unul apare în numărul curent al revistei Proceedings of the National Academy of Sciences, celălalt a fost publicat în Nature Metabolism în iunie.
Primul a constatat că fibrele vegetale și anumite proteine vegetale pot modifica metabolismul microbian în moduri care cresc Substanțe chimice rezultate în urma procesului de digestie și descompunere celulară. În funcție de originea lor, pot avea efecte protectoare sau toxice asupra organismului benefici și îi reduc, în același timp, pe cei nocivi. Al doilea a arătat că mai mulți metaboliți importanți din punct de vedere biologic, atribuiți de obicei microbilor intestinali, pot fi produși în cantități substanțiale și de metabolismul mamiferelor.
„Există un interes crescând în rândul disciplinelor medicale pentru manipularea microbiomului uman sau pentru utilizarea produselor sale metabolice în scop terapeutic. Dieta prezintă un potențial deosebit pentru controlul microbiomului și al produselor sale. Însă, pentru a concepe intervenții terapeutice eficiente, trebuie să înțelegem ce aspecte ale dietei controlează anumiți metaboliți microbieni.”, a declarat Rabinowitz.
Ce se întâmplă în microbiomul intestinal când nu consumăm suficiente fibre?
În studiul publicat în PNAS, Rabinowitz, AbuSalim și colegii lor au examinat modul în care alimentele de origine vegetală influențează metaboliții fenolici. Bacteriile intestinale produc acești compuși atunci când digeră aminoacizii Aminoacizi esențiali rezultați din descompunerea proteinelor. Sunt procesați de bacteriile intestinale pentru a regla funcțiile metabolice și sistemul nervos., dar rezultatele pot avea efecte foarte diferite asupra sănătății.
Fenilpropionatul și acidul hipuric apar atunci când bacteriile procesează fenilalanina și sunt asociați cu sănătatea intestinală și cu o greutate corporală sănătoasă. Sulfatul de p-cresol și sulfatul de fenol provin, în schimb, din tirozină și au fost asociați cu evoluții mai nefavorabile la pacienții cu cancer, precum și cu toxicitate sistemică la persoanele cu afecțiuni renale.
„Studiile noastre au arătat că atât fibrele, cât și proteinele vegetale nedigerabile — pe care le numim «proteine care imită fibrele» sau O clasă de nutrienți vegetali recent studiată, care rezistă acizilor din stomac și ajunge intactă în colon, devenind o sursă vitală de hrană pentru bacteriile benefice. — modifică echilibrul metaboliților fenolici, trecând de la cei nocivi produși din tirozină la varianta benefică derivată din fenilalanină”, a declarat AbuSalim.
Proteinele care imită fibrele (Prif) sunt nutrienți vegetali specifici care rezistă digestiei gastrice, ajungând intacte în colon, unde devin o sursă esențială de hrană pentru bacteriile benefice.
Fibrele sunt recunoscute de multă vreme drept o componentă importantă a unei diete sănătoase, dar proteinele vegetale nedigerabile au primit mult mai puțină atenție. AbuSalim, Rabinowitz și colegii lor au descoperit că aceste proteine sunt procesate de microbii intestinali și pot modifica atât compoziția microbiomului, cât și metabolismul gazdei. Acționând împreună cu fibrele vegetale nedigerabile, ele pot schimba și activitatea metabolică a bacteriilor intestinale în moduri care favorizează producția de fenoli benefici.
Fenolii nocivi provin din proteinele gazdei, inclusiv din mucoasa intestinală
Pentru a identifica sursa acestor compuși, cercetătorii au marcat proteinele cu Markeri chimici neradioactivi, complet siguri, folosiți de cercetători pentru a „eticheta” o substanță și a-i urmări traseul și transformările exacte în interiorul corpului., neradioactivi, și le-au urmărit digestia în intestinul șoarecilor. Au descoperit că fenolii „dăunători” erau produși atunci când bacteriile consumau proteine provenite de la gazdă, inclusiv proteine prezente în mucoasa intestinală. Fenolii benefici proveneau, în schimb, aproape în întregime din proteinele nedigerabile din alimentație, adică din Prif.
Fibrele au redus descompunerea bacteriană a mucoasei intestinale, iar asta a diminuat producția de fenoli nocivi. Prif-urile au crescut cantitatea de proteine alimentare care ajungea la microbii intestinali, oferindu-le mai mult material pentru fenolii benefici.
„Considerăm că Prif-urile reprezintă o clasă emergentă de nutrienți alimentari care modelează compoziția microbiomului intestinal și ar putea avea o influență de anvergură asupra sănătății metabolice”, a afirmat AbuSalim.
„Este posibil ca, în viitor, pe ambalajele alimentelor, Prif să fie menționat chiar sub fibre”, a spus Rabinowitz.
Metabolismul mamiferelor produce singur o parte dintre acești compuși
Studiul publicat în Nature Metabolism s-a concentrat pe originile metaboliților fenolici, dar și pe cele ale metaboliților indolici, produși din aminoacidul Un aminoacid esențial, obținut exclusiv din alimentație, pe care organismul și microbiomul îl folosesc pentru a produce serotonină și compuși de apărare imunitară.. La fel ca fenolii, indolii sunt studiați pentru posibila lor valoare terapeutică.
Metaboliții indolici au fost asociați cu o gamă largă de boli, printre care boala inflamatorie intestinală, tulburările neurodegenerative și cancerul. În cercetarea cancerului, s-a constatat că afectează procese care includ metastazarea și răspunsurile imune antitumorale.
Oamenii de știință au presupus, în general, că fenolii și indolii sunt produși exclusiv de bacteriile intestinale. AbuSalim, Rabinowitz și colegii lor au decis să testeze ipoteza. Interesul lor mergea în special către abordările dietetice și probiotice care ar putea crește nivelul metaboliților indolici benefici. Aceste strategii ar putea însă necesita o reevaluare dacă metabolismul mamiferelor, și nu microorganismele, e responsabil pentru o mare parte din ceea ce circulă în organism.
Folosind urmărirea izotopică la șoareci, la șobolani și pe celule umane, cercetătorii au descoperit că metabolismul mamiferelor poate produce singur numeroși metaboliți indolici și fenolici. Printre ei se numără compuși importanți, precum indol-3-lactatul și indol-3-acetatul.
La șoareci, nivelurile circulante ale acestor metaboliți au rămas ridicate chiar și după ce tratamentul cu antibiotice a perturbat microbiomul. Un model similar a apărut în probele prelevate de la pacienți care luau antibiotice, inclusiv de la pacienți cu cancer. În același timp, metaboliții produși exclusiv de microbi — printre care indol-3-propionatul și sulfatul de p-cresol — au scăzut după tratamentul cu antibiotice.
Implicații pentru terapiile bazate pe dietă și microbiom
Împreună, cele două studii oferă o imagine mai clară asupra provenienței metaboliților fenolici și indolici și asupra modului în care sunt produși. Descoperirile ar putea influența dezvoltarea unor terapii menite să crească sau să scadă nivelul anumitor metaboliți.
Ele adaugă și detalii importante la înțelegerea modului în care dieta interacționează cu microbiomul. Cunoașterea alimentelor care influențează anumite produse microbiene i-ar putea ajuta, în cele din urmă, pe cercetători să conceapă intervenții dietetice, probiotice sau metabolice mai precise.
„Mai mult decât atât, o imagine mai clară a modului în care diferite alimente interacționează cu microbiomul pentru a modula producția de metaboliți bacterieni va contribui la îmbunătățirea recomandărilor pe care nutriționiștii și medicii le pot oferi oamenilor în scopul prevenirii bolilor și al tratamentului.”, a conchis Rabinowitz.
Dincolo de asimilarea de calorii, hrănirea corectă a bacteriilor intestinale cu fibre și proteine vegetale nedigerabile se dovedește a fi o barieră fizică de apărare, împiedicând microbiomul să folosească propriul nostru organism drept sursă de hrană.
Ce s-a mai descoperit în Știință?
Descoperire fără precedent: cercetătorii au crescut creiere în miniatură timp de 6 ani, capabile să perceapă trecerea timpului
Oamenii antici au dezvoltat un truc uimitor pentru a supraviețui în era glaciară
O nouă stare a materiei, asemănătoare amestecului dintre apă și ulei: faceți cunoștință cu picăturile cuantice formate din bozoni și fermioni
O moleculă din citrice ar putea fi arma secretă pentru întinerirea ficatului
