Влияние жира пищи на микробы кишечника (микробиоту) как причина ожирения - по руководству США
Рацион питания является критически важным фактором для формирования и определения микробиоты кишечника. Микробиота кишечника у здоровых взрослых в основном сбалансирована; однако исследование показало, что кратковременные нарушения диеты могут оказать быстрое влияние на состав микробиоты и проявиться в течение 1-4 дней после изменения питания.
Если краткосрочные изменения обычно обратимы, то более длительные изменения в питании могут иметь долгосрочный эффект. Диета с высоким содержанием жиров коррелирует с повышенными уровнями Erysipelotrichia, подцарство Firmicutes, особенно с Clostridium ramosum. Исследование показало, что наличие Clostridium ramosum может вызвать ожирение, спровоцированное рационом питания, у стерильных мышей; данный микроорганизм также является ответственным за повышенную экспрессию генов транспортера глюкозы 2 и транслоказы жирных кислот (CD36); оба данных гена регулируют повышенную абсорбцию углеводов и жиров.
В исследовании на модели животных при изменении диеты наблюдается изменение уровней кишечных бактерий, в особенности бактероидов и фирмикутов. Если мыши получали питание с высоким содержанием жиров, то наблюдалось увеличение количества фирмикутов и уменьшение количества бактероидов.
а) Влияние диеты с высоким содержанием жиров на состав микробиоты. Исследования на животных показали, что диета с высоким содержанием жиров приводит к существенному изменению определенных таксономических групп микробиоты кишечника по сравнению с питанием в контрольной группе. Однако не было проведено достаточного количества интервенционных исследований у человека, в которых изучалось бы влияние диеты с высоким содержанием жиров на состав микробиоты кишечника.
Вю и соавт. исследовали изменения в микробиоте кишечника у 10 пациентов, получавших диету с низким содержанием пищевых волкон/высоким содержанием жиров или высоким содержанием пищевых волкон/низким содержанием жиров. Они обнаружили, что различия в составе микробиоты у пациентов, возможно, скрывали различия, обусловленные краткосрочным изменением рациона питания.
В течение 10 дней исследования каждому участнику присваивался идентификационный энтеротип, различавшийся по уровням специфических видов бактерий, таких как бактероиды и превотелла. Данные энтеротипные идентичности оставались неизменными, вне зависимости от быстрых изменений в микробиоте кишечника, на 1 день изменения в диете. Дункан и соавт. провели исследование у человека, в котором они наблюдали влияние перехода с диеты для поддержания веса на диету с высоким содержанием жиров/белков и низким содержанием углеводов на микробиоту кишечника.
Исследователи наблюдали уменьшение числа бактерий, ферментирующих клетчатку, таких как Eubacterium rectale, вид Roseburia, и бифидобактерии.
Вид жиров (насыщенные, мононасыщенные или ПНЖК) также по-своему влиял на микробиоту кишечника. В одном исследовании у животных ученые обнаружили, что разнообразие микробиоты кишечника уменьшалось у мышей, получавших рацион с высоким количеством насыщенного жира; однако не было выявлено микробиологического эффекта питания с высоким количеством ПНЖК. Де Филиппо и соавт. провели исследование, в котором они сравнивали микрофлору кишечника у детей из Буркина-Фасо, придерживавшихся диеты с высоким содержанием пищевых волокон, и у европейских детей, употреблявших большое количество жиров и сахара.
У детей из Западной Африки были выявлены сниженные уровни фирмикутов и повышенные уровни бактероидов вместе с такими видами бактерий, как превотелла и ксиланибактер (которые отвечают за разрушение пищевых волокон). У европейских детей последние два вида выявлены не были. У европейских детей наблюдались повышенные уровни фирмикутов и протеобактерий. При проведении аналогичного исследования у животных, получавших питание, характерное для западноевропейских стран, с высоким содержанием жиров и сахара, исследователи установили изменения микрофлоры кишечника. Они выявили увеличение количества микоплазмы, подцарства Фирмикутов и ограничение числа Бактероидов.
Если микрофлора данных мышей с большим количеством фирмикутов пересаживалась стерильным мышам, то наблюдалось повышение степени ожирения по сравнению с трансплантацией микробиоты мышам с нормальной массой тела. Другие исследования, в которых изучался эффект воздействия диеты с высоким содержанием жиров на микробиоту, представлены в табл. ниже.
б) Медиация с помощью бактериальных метаболитов. Употребление большого количества жиров с пищей связано с повышенной степенью отложения жира, хроническим неспецифическим воспалением, инсулинорезистентностью и повышенным образованием желчных кислот. Это может приводить к таким заболеваниям, как ожирение, метаболический синдром, СД 2-го типа и рак толстой кишки.
Имеется лишь небольшое количество данных о возможных биоактивных метаболитах, создающихся при опосредованном или непосредственном воздействии пищевых жиров на бактерии кишечника, и о том, как это может быть связано с ожирением или другими изменениями метаболизма. Хагикия и соавт. провели наблюдение, что длинноцепочечные жирные кислоты, характерные для рациона жителей западных стран, влияют на усиление дифференцировки и пролиферации клеток Т-хелперов 1 и/или 17; они также способны уменьшать количество короткоцепочечных жирных кислот в кишечнике. Полученный результат свидетельствует о том, что данная провоспалительная среда может оказывать отрицательное влияние на ожирение.
Было также установлено, что для наблюдения данного эффекта Т-хелперов должна присутствовать микробиота кишечника, это предполагает, что источником данного воздействия на иммунные клетки может быть сообщество бактерий.
Микробиота кишечника участвует в усилении абсорбции жирных кислот, а также способствует распределению липидных капель в печени и эпителии кишечника рыбок данио, играя возможную механическую роль в микробиоте кишечника при ожирении организма хозяина в моделях животных. В данном исследовании также было установлено, что бактерии подцарства Фирмикутов вместе с соответствующими метаболическими изменениями были ответственны за увеличение числа липидных капель; однако бактерии другого типа отвечали за изменение размера липидных капель. Настоящие результаты позволяют предположить, что абсорбция жирных кислот контролируется медиацией различных видов микроорганизмов.
Мыши с ожирением, обусловленным применением диеты с высоким содержанием жиров, получали бактерии Bacteroides uniformis СЕСТ 7771. У данных мышей наблюдалось уменьшение абсорбции жира энтероцитами, что подтверждает теорию о том, что специфические компоненты микробиоты человека могут влиять на абсорбцию липидов пищи, хотя механизм или бактериальные компоненты, влияющие на данный эффект, не изучались.
в) Пищевые жиры, микробиота и желчные кислоты. Употребление большого количества жира с пищей стимулирует высвобождение первичных желчных кислот в тонкой кишке. Первичные желчные кислоты формируются при соединении с глицином или таурином в печени; это усиливает процесс захвата желчных кислот в дистальном отделе подвздошной кишки, а также их передачу обратно в печень. Бактерии могут деконъюгировать и дегидроксилировать первичные желчные кислоты в дистальном отделе подвздошной кишки, что ограничивает захват, позволяя желчным кислотам проникнуть в толстую кишку, где микробиота может превращать их во вторичные желчные кислоты.
Жизнедеятельность бактерий может изменять процессы растворения и захвата пищевых липидов в тонкой кишке, а также увеличивать количество желчи, выводимой с калом. Данная активность затем запускает образование дополнительных желчных кислот из холестерина печени, что корректирует уровень холестерина путем взаимодействия с энтерогепатическими фарнезоидными Х-рецепторами. Бактериальная активность желчных кислот, вероятно, может повлиять на активацию рецептора, связанного с G-белком мебраны желчных кислот в энтероэндокринных L-клетках, что приводит к секреции ГПП-1, энтероэндокринного пептида, регулирующего аппетит, чувствительность к инсулину и метаболизм глюкозы.
Недавние исследования показали, что бактерии подцарства Фирмикутов участвуют в метаболизме желчных кислот у человека. У крыс вторичные желчные кислоты отвечают за модификацию микробиоты слепой кишки, вызывая изменения, практически идентичные изменениям, вызываемым при воздействии диеты с высоким содержанием жиров на микробиоту кишечника.
Считается, что вторичные желчные кислоты вместе с жирными кислотами играют роль в развитии злокачественных новообразований ЖКТ в связи с генотоксическим и цитотоксическим повреждением клеток.
