Кишечные микробы могут быть разборчивы в еде – и вот почему это важно

Мы выбираем пищу по разным причинам, но новое исследование в Cell предполагает, что нам также стоит учитывать предпочтения наших кишечных микробов.

Бактерии в нашем кишечнике (микробиота) живут за счёт клетчатки и других веществ из нашей пищи. "Клетчатка" — это общий термин для множества сахаросодержащих молекул (полисахаридов). Не до конца ясно, как отдельные растительные полисахариды влияют на рост разных видов полезных бактерий.

Чтобы выяснить пищевые предпочтения бактерий, авторы исследования вырастили мышей в стерильных условиях и заселили им набор из 20 видов человеческих кишечных бактерий. Мышей кормили типичной для США диетой с высоким содержанием жиров и низким — клетчатки, которую дополняли 34 очищенными препаратами клетчатки из фруктов и овощей.

Учёные наблюдали, как меняется микробиом животных. Они обнаружили, что определённые бактерии предпочитают разные добавки с клетчаткой, и когда их любимая пища доступна, доля этих микробов в кишечнике увеличивается. Например, у мышей, которые ели много гороховой клетчатки, значительно выросла доля бактерии Bacteroides thetaiotaomicron.

Пищевые волокна состоят не из одного соединения. Они часто содержат различные длинноцепочечные полисахариды. Дополнительные эксперименты показали, что для Bacteroides thetaiotaomicron рост численности вызван молекулой арабинана в гороховой клетчатке.

Манипулировать микробиомом не так просто

Микробиом — это сложное сообщество из миллиардов бактерий. Простое добавление определённого типа клетчатки не гарантирует, что конкретные бактерии появятся, чтобы её съесть.

Чтобы понять, какие микробы получают питательные вещества первыми, исследователи устроили соревнования за пищу между разными видами бактерий. Они использовали магнитные шарики, покрытые флуоресцентными молекулами клетчатки, чтобы увидеть, какие бактерии метаболизируют каждый тип волокон.

Бактерии конкурировали за определённые волокна. Важно, что исследователи обнаружили: бактерии адаптируются к изменениям обстоятельств. Некоторые виды могли адаптироваться к присутствию других, предпочитающих ту же клетчатку, переключаясь на другой источник пищи. Другие микробы оставались верны своим любимым блюдам.

Это говорит о том, что определённые штаммы могут легче адаптироваться к изменениям в диете, и они могут быть лучшими для создания устойчивого кишечного сообщества.

Ещё многое предстоит узнать

Всё более очевидно, что то, что мы едим и пьём, сильно влияет на состав кишечного микробиома, а значит, и на питание и здоровье. Но нам предстоит много работы, чтобы по-настоящему понять влияние реальной пищи на наши микробиомы.

Вместе с коллегами из King's College London, Massachusetts General Hospital, Stanford University и ZOE мы проводим крупнейшее в мире исследование (PREDICT), изучающее, как люди и их уникальные микробиомы реагируют на разную пищу. Результаты показывают большие и устойчивые различия между людьми в реакции на одну и ту же еду. Даже однояйцевые близнецы, которые разделяют 100% генов и большую часть воспитания и среды, могут по-разному реагировать на одинаковую пищу.

Более того, однояйцевые близнецы в нашем исследовании разделяли лишь немного больше видов микробов, чем не связанные родством люди, что может объяснить разницу в пищевых реакциях.

Учёные заинтересованы в поиске способов манипулировать нашей реакцией на пищу и улучшать здоровье, целенаправленно меняя обитателей кишечника. Обнаружение связей между разными типами клетчатки и бактерий предполагает, что молекулы, идентифицированные в исследовании Cell, в конечном итоге могут быть использованы в так называемых продуктах, направленных на микробиоту, чтобы увеличить количество определённых полезных бактерий и повысить разнообразие микробиома.

Многие добавки с клетчаткой, протестированные в экспериментах, были изготовлены из кожуры фруктов и овощей, оставшейся от производства таких продуктов, как супы и смузи. Эти продукты могут обеспечить устойчивую, дешёвую клетчатку, которую можно легко включить в пищевые продукты. Но прежде чем мы начнём таким образом возиться с нашими кишечными обитателями, нам нужно знать, как делать это безопасно — поощряя «хорошие» бактерии и контролируя «плохие», — чтобы создать правильный бактериальный баланс для каждого.