Cum dieta adecvată poate sprijini bacteriile intestinale esențiale
O revizuire recentă explorează modul în care cercetătorii identifică cele mai influente bacterii intestinale și cum dietele țintite, probioticele și prebioticele ar putea ajuta la restabilirea microbiomului perturbat.
O revizuire recentă publicată în jurnalul npj Biofilms and Microbiomes a rezumat progresele recente în identificarea bacteriilor cheie din intestin și a intervențiilor dietetice țintite pentru restabilirea homeostaziei intestinale.
Structura și funcția microbiotei intestinale sunt influențate semnificativ de specii specifice, cunoscute sub numele de taxa cheie, care sunt esențiale pentru stabilitatea ecosistemului intestinal. Totuși, taxa cheie este, de asemenea, implicată în patogeneza și progresia mai multor boli, făcându-le ținte promițătoare pentru intervenții terapeutice. În această revizuire, autorii au explorat progresele în identificarea bacteriilor cheie și au conturat intervențiile dietetice țintite.
Studiile de asociere a bolilor leagă caracteristicile microbiene de fenotipurile gazdelor și identifică taxa asociate cu recuperarea, dar se confruntă cu dificultăți în a distinge între corelație și cauzalitate. În plus, acestea se bazează pe studii extinse și consumatoare de resurse, ceea ce poate limita reproducibilitatea. Între timp, analizele rețelelor de co-ocurență oferă metode eficiente pentru identificarea taxelor foarte conectate și pentru a deduce interacțiunile, deși acestea tind să fie părtinitoare față de taxele mai abundente.
Modelele dinamice (de exemplu, modelul Lotka-Volterra) extind analiza dincolo de corelațiile statice, dar sunt predispuse la corelații false și au dificultăți în a deduce parametrii din datele de tip serie temporală. În plus, aceste modele se concentrează pe dinamica populației și sunt adesea restricționate la taxele suficient de abundente, reducând astfel șansele de a detecta taxa cheie cu impact ridicat, dar mai puțin abundente.
Modelele emergente de învățare profundă și învățare automată sunt eficiente în identificarea modelelor complexe și în evaluarea impactului speciilor, indiferent de abundanța acestora. Totuși, acestea necesită seturi de date mari și de înaltă calitate pentru antrenare, iar natura lor de tip „cutie neagră” poate, de asemenea, să obscureze inferențele biologice. Este important de menționat că speciile identificate în sisteme model sintetice pot să nu aibă același rol în vivo, deoarece alte taxe pot compensa pentru funcția lor.
Prin urmare, rolul bacteriilor cheie candidate ar trebui să fie determinat cauzal in vitro prin co-culturi și knockout-uri genetice și validat in vivo prin transplanturi de microbiota fecală sau modele animale gnotobiotice. În plus, traducerea clinică necesită dovezi că modularea țintită a bacteriilor cheie prin dietă, probiotice sau prebiotice rezultă în rezultate benefice în studiile umane.
Compoziția dietetică influențează direct pH-ul luminal, creând astfel un mediu selectiv pentru bacteriile cheie. Dietele bogate în proteine promovează schimbări alcaline, favorizând creșterea Bacteroides și Proteobacteria. Aceste diete activează, de asemenea, decarboxilaza acidului glutamic, care reduce concentrația ionilor de hidrogen intracelulari, suprimând astfel bacteriile acidofile, de exemplu, Streptococcus thermophilus și Lactobacillus.
Dietele bogate în fibre fermentabile promovează producția de acizi grași cu lanț scurt (SCFA), reducând pH-ul și favorizând bacteriile acidofile, precum Lactobacillus și Bifidobacterium. Compoziția dietei modulatează, de asemenea, nivelurile de oxigen dizolvat în intestin. De exemplu, dietele bogate în grăsimi cresc nivelurile de oxigen dizolvat, ceea ce promovează anaerobii facultativi, cum ar fi Escherichia coli, dar suprimă anaerobii obligați, precum Bacteroides.
Mai mult, tiparele dietetice ar putea afecta indirect bacteriile cheie prin influențarea temperaturii corpului. Nutrienții dietetici au efecte profunde asupra funcției bacteriilor cheie. De fapt, producția de metaboliti microbieni, cum ar fi acizii biliari, compușii azotați și SCFA, de către bacteriile cheie depinde în mare măsură de aportul dietetic. Dieta ketogenică (KD) este un tipar dietetic sărac în carbohidrați și bogat în grăsimi.
KD a demonstrat că modulează microbiota intestinală prin creșterea Akkermansia muciniphila și a producției de SCFA, revizuirea notează dovezi în contexte precum crizele rezistente la medicamente și schimbările microbiene legate de inflamație. KD stimulează, de asemenea, producția de corpuri cetonice, alterând metabolismul microbian intestinal și crescând taxa antiinflamatorie în timp ce scade taxa pro-inflamatorie, promovând astfel schimbările microbiene asociate sănătății intestinale. Dieta DASH, bogată în polifenoli, a fost asociată cu o diversitate mai mare a microbiotei.
Dieta DASH reduce abundanța Shigella și Allobaculum mucolyticum, ceea ce poate ajuta la ameliorarea bolii hepatice alcoolice. De asemenea, dieta fără gluten, compusă în principal din polisacharide, poate modifica mediul nutritiv intestinal și împiedica proliferarea bacteriilor dăunătoare, deși revizuirea observă că aceasta poate reduce, de asemenea, taxa benefică, cum ar fi Bifidobacterium longum și Lactobacillus, și poate crește E. coli și Enterobacteriaceae. Tiparul dietetic chinezesc crește microbiota intestinală benefică, de exemplu, Lactobacillus și Bifidobacterium, și reduce taxele patogene, cum ar fi Clostridium și Streptococcus, promovând astfel producția de SCFA. Revizuirea discută, de asemenea, despre alte tipare dietetice și de alimentație, inclusiv dietele low-FODMAP, bazate pe plante și mediteraneene, condiții de dietă bogată în grăsimi și sare, restricția calorică și postul intermitent.
Bacteriile cheie ca probiotice
Bacteriile cheie specifice care au funcții terapeutice, de exemplu, Christensenella minuta, A. muciniphila și Faecalibacterium prausnitzii, ar putea fi dezvoltate ca probiotice de nouă generație (NGP). Studiile au raportat că C. minuta modulează direct structura comunității microbiene a gazdelor și adipozitatea, evidențiind potențialul său ca NGP. În plus, suplimentarea cu A. muciniphila vie la șoareci a demonstrat că restaurează parțial deranjamentele metabolice induse de dieta bogată în grăsimi.
Un studiu controlat randomizat a arătat că suplimentarea cu A. muciniphila inactivată a redus semnificativ inflamația sistemică, a îmbunătățit sensibilitatea la insulină și a scăzut colesterolul total la indivizi obezi sau supraponderali. Unele tipare dietetice pot acționa sinergic cu probioticele pentru a ameliora bolile umane. De exemplu, o dietă restricționată energetic împreună cu un probioticul cu mai multe tulpini a îmbunătățit semnificativ nivelurile de hemoglobină glicozilată la indivizi obezi sau supraponderali. Cu toate acestea, revizuirea subliniază că aceste abordări rămân provocatoare din punct de vedere al traducerii clinice, deoarece efectele terapeutice depind de viabilitatea tulpinilor, livrare, rez
