Când microbiomul intestinal suferă din cauza lipsei de fibre, sănătatea organismului poate fi afectată
Dietele bazate pe plante susțin sănătatea în mai multe moduri, inclusiv prin beneficiile aduse intestinelor, sistemului imunitar, metabolismului și sistemului cardiovascular.
O parte din aceste efecte provine din încurajarea unei populații diverse de bacterii în intestin. Oamenii de știință au știut de mult că fibrele alimentare contribuie la aceste beneficii, deoarece microbii intestinali ajută la descompunerea lor. De asemenea, plantele conțin „fitochemicale” colorate care le ajută să se protejeze de amenințările din mediu și pot influența sănătatea umană. Cu toate acestea, cercetătorii lucrează în continuare pentru a înțelege exact cum procesează bacteriile intestinale numeroasele componente ale alimentelor vegetale și cum aceste interacțiuni produc efecte benefice.
Două studii conduse de Jenna AbuSalim de la Princeton și de Joshua Rabinowitz oferă noi perspective asupra acestui proces. Primul studiu a apărut în numărul curent al Proceedings of the National Academy of Sciences, iar al doilea a fost publicat în Nature Metabolism în iunie. Primul studiu a descoperit că fibra vegetală și anumite proteine vegetale pot schimba metabolismul microbian în moduri care cresc metabolitele benefice, reducând în același timp pe cele dăunătoare. Al doilea studiu a arătat că mai multe metabolite biologic importante, de obicei atribuite microbilor intestinali, pot fi produse și în cantități substanțiale de metabolismul mamiferelor.
„Interesul în creștere în diferite discipline medicale pentru manipularea microbiomului uman sau utilizarea produselor sale metabolice pentru terapie este evident,” a spus Rabinowitz. „Dieta are un mare potențial în controlul microbiomului și al output-urilor acestuia. Dar pentru a concepe intervenții terapeutice eficiente, trebuie să înțelegem ce aspecte ale dietei controlează care output-uri microbiene.”
În studiul publicat în PNAS, Rabinowitz, AbuSalim și colegii lor au examinat modul în care alimentele vegetale influențează metabolitele fenolice. Bacteriile intestinale creează acești compuși atunci când digeră aminoacizii tirozina și fenilalanina, dar metabolitele rezultate pot avea efecte foarte diferite asupra sănătății.
Fenilpropionat și acidul hipuric sunt produse atunci când bacteriile procesează fenilalanina și sunt asociate cu sănătatea intestinală și greutatea corporală sănătoasă. În contrast, p-cresol sulfat și fenol sulfat provin din tirozina și au fost legate de rezultate mai slabe la pacienții cu cancer, precum și de toxicitate sistemică la persoanele cu boli renale.
„Studiile noastre au arătat că atât fibra, cât și proteinele indigestibile din plante – pe care le numim ‘proteine imitând fibra’, sau Prif – schimbă balanța metabolitelor fenolice de la cele dăunătoare, produse din tirozina, la cele benefice, derivate din fenilalanină,” a spus AbuSalim.
Fibrele au fost recunoscute de multă vreme ca o parte importantă a unei diete sănătoase, dar proteinele vegetale indigestibile au primit mult mai puțină atenție. AbuSalim, Rabinowitz și colegii lor au descoperit că aceste proteine sunt procesate de microbii intestinali și pot altera atât compoziția microbiomului, cât și metabolismul gazdei. Împreună cu fibra vegetală indigestibilă, ele pot schimba activitatea metabolică a bacteriilor intestinale în moduri care favorizează producția de fenoli benefici.
Pentru a urmări sursa acestor compuși, cercetătorii au etichetat proteinele cu izotopi stabili (non-radioactivi) și au urmărit digestia lor în intestinul șoarecelui. Au descoperit că fenolii „răi” erau produși atunci când bacteriile consumau proteine din gazdă, inclusiv proteine din mucoasa intestinului. Fenolii buni, în schimb, proveneau aproape în întregime din proteinele indigestibile din dietă (Prif).
Fibrele au redus descompunerea bacteriană a mucoasei intestinale, ceea ce a dus la o scădere a producției de fenoli dăunători. Prif a crescut cantitatea de proteină dietetică care ajunge la microbii intestinali, oferindu-le mai mult material pentru a produce fenolii benefici.
„Credem că Prif reprezintă o clasă emergentă de nutrienți dietetici care conturează compoziția microbiomului intestinal și ar putea avea o influență de amploare asupra sănătății metabolice,” a spus AbuSalim.
„Ambalajul alimentelor ar putea în cele din urmă să listeze Prif imediat sub fibră,” a adăugat Rabinowitz.
Studiul din Nature Metabolism s-a concentrat asupra originilor metabolitelor fenolice, precum și a celor indole, care sunt produse din aminoacidul triptofan. Ca și fenolii, indolii sunt studiați pentru valoarea lor terapeutică posibilă.
Metabolitele indole au fost corelate cu o gamă largă de boli, inclusiv boala inflamatorie intestinală, tulburări neurodegenerative și cancer. În cercetarea cancerului, s-a constatat că acestea afectează procese care includ metastaza cancerului și răspunsurile imune anti-tumorale.
Oamenii de știință au presupus în general că fenolii și indolii erau produși doar de bacteriile intestinale. AbuSalim, Rabinowitz și colegii lor au decis să testeze această presupunere. Cercetătorii au fost deosebit de interesați de abordările dietetice și probiotice care ar putea crește metabolitele indole benefice. Însă aceste strategii ar putea necesita reconsiderare, dacă metabolismul mamiferelor, mai degrabă decât microbii, este responsabil pentru mare parte din ceea ce circulă în organism.
Folosind urmărirea izotopilor în șoareci, șobolani și celule umane, cercetătorii au descoperit că metabolismul mamiferelor poate produce multe metabolite indole și fenolice pe cont propriu. Acestea includ compuși importanți precum indol-3-lactat și indol-3-acetat.
La șoareci, nivelurile circulante ale acestor metabolite au rămas ridicate chiar și după tratamente antibiotice care au disruptat microbiomul. Un model similar a apărut în probele de la pacienți care luau antibiotice, inclusiv pacienți oncologici. În același timp, metabolitele produse exclusiv de microbi, inclusiv indol-3-propionat și p-cresol sulfat, au scăzut după tratamentul antibiotic.
Împreună, cele două studii oferă o imagine mai clară asupra locului de proveniență a metabolitelor fenolice și indole și asupra modului în care acestea sunt produse. Descoperirile ar putea influența dezvoltarea unor terapii menite să crească sau să reducă metabolitele specifice.
Aceste studii adaugă, de asemenea, detalii importante în înțelegerea de către oamenii de știință a modului în care dieta interacționează cu microbiomul. Cunoașterea alimentelor care influențează produsele microbiene particulare ar putea ajuta, în cele din urmă, cercetătorii să conceapă intervenții mai precise dietetice, probiotice sau metabolice.
„Dincolo de asta,” a spus Rabinowitz, „o imagine mai clară a modului în care diferitele alimente interacționează cu microbiomul pentru a modula producția de metabolite bacteriene va ajuta la rafinarea recomandărilor pe care nutriționiștii și medicii le pot oferi oamenilor pentru prevenirea bolilor și ter
