Микробиота играет важнейшую роль в сохранении здоровья человеческого организма. Новое исследование показало, что происходит, когда бактерии в нашем кишечнике не получают достаточного количества необходимой им клетчатки.
В микробиоте кишечника встречается, как минимум, 1000 известных видов бактерий, общее число их генов приближается к 3 миллионам. Третья часть микроорганизмов, живущих в кишечнике, является общей для всех людей, остальные две трети — уникальный набор для каждого человека.
Микробиота важна для здоровья, поскольку она вносит вклад в работу иммунной системы, защищая нас от вредоносных микроорганизмов. Бактерии, живущие в ЖКТ, участвуют в пищеварении, расщепляя продукты, с которыми наш желудок и тонкий кишечник иначе не справились бы. Также в микробиоте вырабатываются некоторые витамины.
Врачи и специалисты по питанию часто говорят о роли клетчатки в здоровом питании. А новое исследование показало, что именно происходит в ЖКТ, если мы не получаем пищевые волокна в достаточном количестве.
Изучение изменений микробиоты у мышей
Исследование было проведено группой учёных из разных стран. Руководили работой Эрик Мартенз (Eric Martens), доцент микробиологии из Медицинской школы Мичиганского университета (University of Michigan Medical School) и Махеш Десаи (Mahesh Desai) из Люксембургского института здоровья (Luxembourg Institute of Health).
Для исследования были выведены мыши, рождавшиеся и росшие без собственной микробиоты. Затем животным были подсажены 14 видов бактерий, обычно встречающихся в кишечнике человека.
«Генетическая подпись» этих бактерий была известна учёным, что позволило отследить изменения, происходившие с каждым видом с течением времени. Работа велась в стерильной лаборатории с использованием генетических методов, благодаря чему исследователи смогли точно определить, какие виды бактерий сохранялись и продолжали работать в кишечнике после того, как мышь начинала получать определённое питание.
Учёные изучали влияние на кишечник мышей диет с различным содержанием клетчатки, а также рациона, не содержавшего клетчатки вовсе. Использовалось, в частности, питание, в котором клетчатка составляла 15%. Оно было изготовлено из растений, прошедших минимальную обработку. Также в рамках эксперимента некоторые мыши получали пищу, богатую пребиотической клетчаткой — очищенной формой растворимой клетчатки, подобной той, что используется в готовой пище и биологически активных добавках.
Бактериям кишечника действительно нужна клетчатка
Согласно результатам исследования, опубликованным в журнале Cell, искусственно введённая инфекция не смогла заразить мышей, получавших питание с 15% содержанием клетчатки. Слой слизи в их кишечниках оказался слишком толстым, что и защитило животных от болезни.
Но когда учёные стали кормить этих мышей пищей, в которой не хватало клетчатки, бактерии начали поедать защитную слизь. Всего нескольких дней на новой диете оказалось достаточно, чтобы микроорганизмы внедрились в стенку кишечника.
Микроорганизмы, составляющие микробиоту кишечника, питаются клетчаткой. Не получая её, они начинают поедать сам кишечник, делая его уязвимым для инфекций.
Питание, в котором содержалась пребиотическая клетчатка, продемонстрировало те же результаты, что и рацион, не содержавший клетчатки совсем. На фоне такой диеты слой слизи начинал разрушаться под воздействием микроорганизмов.
«Урок, который мы выучили, наблюдая за взаимодействием клетчатки, бактерий и защитных систем кишечника, заключается в том, что если вы не кормите свои микроорганизмы, они начнут есть вас», — сказал Эрик Мартенз.
Исследователи также смогли определить, какие пищеварительные ферменты вырабатывались бактериями микробиоты мышей. Всего было обнаружено около 1600 различных ферментов, расщепляющих углеводы, — нечто подобное наблюдается и в ЖКТ человека.
Нехватка клетчатки увеличивала выработку ферментов, расщепляющих слизь.
Учёные также смогли изучить изображения бокаловидных клеток кишечника, ответственных за выработку слизи. Они обнаружили, что слой слизи истончался по мере того, как мышь получала меньше клетчатки.
В норме слизь вырабатывается и расщепляется с одинаковой скоростью. Но на диете с пониженным содержанием клетчатки скорость расщепления слизи значительно превышала скорость её выработки.
Изучая ткани кишечника инфицированных мышей, учёные обнаружили очаги воспаления вокруг тех мест, где слой слизи истончился. Воспаление наблюдалось и у заражённых мышей, получавших богатую клетчаткой пищу, но площадь очагов в этом случае была значительно меньше.
Будущие исследования различных диет
В будущем Мартенз и Десаи надеются заняться изучением эффекта от приёма комбинаций различных пребиотиков на протяжении длительного времени. Также в их планах исследование воздействия на организм рациона, в котором натуральная клетчатка поступает с перебоями.
Кроме того, исследователи хотели бы обнаружить биомаркеры, позволяющие оценить состояние слоя слизи в ЖКТ человека и определить численность бактерий, разъедающих этот слой. Ещё одна возможная цель будущих работ — изучение влияния диеты с дефицитом клетчатки на течение хронических болезней, например, воспалительных заболеваний кишечника.
«Хотя эта работа была проведена на мышах, в ней есть важная информация для людей. Фактически, исследование повторило то, что врачи и специалисты по питанию твердят нам десятилетиями: ешьте больше клетчатки из различных натуральных источников.
Ваше питание напрямую влияет на вашу микробиоту. Оно может влиять и на состояние слоя слизи, защищающего кишечник, и на вероятность развития заболеваний. Остался открытым только вопрос, можем ли мы избавиться от обусловленного нашими пищевыми привычками дефицита клетчатки при помощи чего-то более рафинированного и съедобного, чем кочан брокколи», — отметил Мартенз.