Diete pe bază de plante modifică microbiomul intestinal pentru a spori metabolitele benefice
Dietele pe bază de plante au efecte pozitive asupra sănătății, promovând sănătatea intestinală, imunitatea, metabolismul și sănătatea cardiovasculară, în parte prin cultivarea unei comunități diverse de bacterii intestinale.
Beneficiile acestor diete sunt cunoscute de mult timp, fiind atribuite în parte fibrelor din alimentele vegetale, care sunt procesate de bacteriile intestinale comensale, și substanțelor fitochimice pe care plantele le produc pentru a se proteja de amenințări externe. Dar multe aspecte legate de modul în care bacteriile din intestin procesează constituenții legumelor rămân neexplorate.
Două studii coordonate de Jenna AbuSalim și Joshua Rabinowitz de la Ludwig Princeton, unul publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences, iar celălalt în Nature Metabolism, au adus noi perspective asupra acestui subiect. Unul dintre studii arată că fibrele și proteinele vegetale reprogramează metabolismul microbian, sporind producția de metaboliți sănătoși, în timp ce suprimă producția celor dăunători. Cel de-al doilea studiu demonstrează că mulți dintre metaboliții importanți din punct de vedere fiziologic, atribuiți în mod obișnuit microbilor intestinali, sunt de fapt produși din abundență de metabolismul mamiferelor.
„Există un interes tot mai mare în rândul disciplinelor medicale de a manipula microbiomul uman sau de a utiliza produsele sale metabolice pentru terapie”, a declarat Rabinowitz. „Dieta are un mare potențial de a controla microbiomul și produsele sale. Dar pentru a concepe intervenții terapeutice eficiente, trebuie să înțelegem ce aspecte ale dietei controlează care produse microbiene.”
În studiul publicat în PNAS, Rabinowitz, AbuSalim și colegii lor au analizat modul în care alimentele pe bază de plante influențează nivelurile metabolitelor fenolice. Acestea sunt produse prin digestia bacteriană a aminoacizilor tirozină și fenilalanină, având efecte diferite asupra sănătății. Un grup, format din fenilpropionat și acid hipuric, care provine din procesarea bacteriană a fenilalaninei, susține sănătatea intestinală și o greutate corporală sănătoasă. În schimb, p-cresol sulfat și fenol sulfat, rezultate din tirozina, sunt asociate cu rezultate nefavorabile pentru pacienții cu cancer și toxicitate sistemică la pacienții cu boli renale.
„Studiile noastre au arătat că atât fibrele, cât și proteinele indigestibile din plante, pe care le numim „proteine imitând fibrele”, sau Prif, schimbă balanța metabolitelor fenolice de la cele dăunătoare, produse din tirozina, la cele sănătoase, derivate din fenilalanină”, a explicat AbuSalim.
Deși beneficiile fibrelor vegetale sunt bine cunoscute, proteinele indigestibile din plante au fost, până acum, în mare parte neglijate. AbuSalim, Rabinowitz și colegii lor au raportat că aceste proteine sunt procesate de microbi intestinali, remodelând compoziția microbiomului și metabolismul gazdelor. Acestea acționează împreună cu fibrele vegetale indigestibile pentru a reorganiza programele metabolice ale bacteriilor intestinale, favorizând producția de fenoli „buni”.
Prin etichetarea proteinelor cu izotopi stabili (non-radioactivi) și urmărind digestia lor în intestinul șoarecilor, cercetătorii au descoperit că fenolii „dăunători” sunt produși prin consumul bacterian al proteinelor gazdelor, cum ar fi cele din mucoasa intestinală, în timp ce fenolii buni sunt produși aproape exclusiv din proteinele dietetice indigestibile (Prif). Fibrele reduc catabolismul bacterian al mucoasei intestinale, diminuând astfel producția fenolilor dăunători. Prif crește cantitatea de proteină dietetică care ajunge la microbi intestinali și, prin urmare, producția fenolilor buni.
„Considerăm că Prif reprezintă o clasă emergentă de nutrienți dietetici care influențează compoziția microbiomului intestinal și ar putea avea un impact semnificativ asupra sănătății metabolice”, a declarat AbuSalim.
„Ambalajul alimentelor ar putea în cele din urmă să listeze Prif imediat sub fibre”, a adăugat Rabinowitz.
Studiul publicat în Nature Metabolism a investigat sursele metabolitelor fenolice și ale celor indole, care derivă din aminoacidul triptofan. La fel ca fenolii, acestea sunt studiate activ pentru potențialul lor terapeutic. Metabolitele indole au fost implicate în diverse boli, de la boli inflamatorii intestinale până la tulburări neurodegenerative și cancer, unde au fost găsite în influențarea metastazelor cancerului și a răspunsurilor imune anti-tumorale, printre altele.
Atât fenolii, cât și indolii erau considerați a fi produși exclusiv de bacteriile intestinale, o presupunere pe care AbuSalim, Rabinowitz și colegii lor au decis să o testeze. Există un interes considerabil în dezvoltarea unor strategii dietetice sau probiotice pentru a crește nivelurile de metabolite indole sănătoase. Însă, dacă metabolismul mamiferelor contribuie cel mai mult la nivelurile lor circulante, trebuie luate în considerare abordări alternative.
Studiile de urmărire cu izotopi realizate pe șoareci, șobolani și celule umane au arătat că metabolismul mamiferelor este capabil să producă multe dintre metabolitele indole și fenolice, inclusiv câteva dintre cele fiziologic importante, cum ar fi indole-3-lactatul și indole-3-acetatul. La șoareci, nivelurile circulante ale metabolitelor au rămas robuste după tratamentul cu antibiotice, care perturbă microbiomul. Acest lucru a fost reflectat și în probele de la pacienți, inclusiv pacienți cu cancer, care erau sub tratament cu antibiotice. Între timp, metabolitele produse exclusiv de microbi, cum ar fi indole-3-propionatul și p-cresol sulfat, au scăzut după tratamentul cu antibiotice.
În concluzie, rezultatele celor două studii contribuie semnificativ la înțelegerea surselor și producției metabolitelor fenolice și indole și au implicații pentru proiectarea instrumentelor și strategiilor menite să manipuleze nivelurile acestora în scop terapeutic.
„Mai mult decât atât”, a spus Rabinowitz, „o imagine mai clară a modului în care alimentele diferite interacționează cu microbiomul pentru a modula producția de metabolite bacteriene va ajuta la formularea unor sfaturi mai precise pe care nutriționiștii și medicii le pot oferi oamenilor pentru prevenirea bolilor și terapie.”
