Углеводы, доступные для микробиоты - Microbiota-accessible carbohydrates - Wikipedia

Углеводы, доступные для микробиоты (MAC) являются углеводы которые устойчивы к пищеварение метаболизмом хозяина и доступны для кишечные микробы, так как пребиотики, к брожение или метаболизируются в полезные соединения, такие как короткоцепочечные жирные кислоты.[1] Термин «углеводы, доступные для микробиоты» вносит вклад в концептуальную основу для исследования и обсуждения степени метаболической активности, которую конкретный продукт питания или углевод может способствовать развитию организма хозяина. микробиота.[1]

MAC могут поступать из растения, грибы, ткани животных, или пищевого происхождения микробы, и должны метаболизироваться микробиом.[1] Значительное количество целлюлоза потребление человеком не метаболизируется кишечными микробами и поэтому не может считаться MAC.[2] Количество диетических МАК, обнаруженных в источнике пищи, будет отличаться для каждого человека, так как то, какие углеводы метаболизируются, зависит от состава микробиоты каждого человека. Например, многие японцы обладают генами, отвечающими за потребление водорослей. полисахарид порфиран в их микробиомах, которые редко встречаются у жителей Северной Америки и Европы.[3][4] Для людей, которые являются носителями такого штамма, разлагающего порфиран, порфиран будет ПДК. Однако порфиран не будет ПДК для тех, у кого нет адаптации микробиоты к водорослям. Аналогичным образом мыши без микробов без микробиоты могут потреблять диету с большим количеством потенциальных МАК, но ни один из углеводов не будет считаться МАК, поскольку они будут покидать пищеварительный тракт, не метаболизируясь микробами.[1]

Отсутствие диетических МАК приводит к тому, что микробиота зависит от эндогенных МАК, полученных от хозяина, таких как гликаны муцина.[5] Различные генотипы хозяина могут влиять на идентичность MAC, доступных микробиоте, разными способами. Например, гены хозяина могут влиять на уровень структур слизи, такие как отсутствие остатков фукозы альфа-1-2 в слизи лиц, не являющихся секретарями, у которых отсутствует активность альфа-1-2-фукозилтрансферазы в кишечнике.[6] Точно так же у хозяина могут быть гены, которые могут определять эффективность переваривания и всасывания углеводов в тонком кишечнике. Например, лактоза доступна микробиоте у людей с непереносимостью лактозы, и поэтому ее следует рассматривать как ПДК для этих людей. Для грудных детей диетические МАК, которые естественным образом содержатся в грудном молоке, известны как олигосахариды грудного молока (HMOs).[7][8][9] Для младенцев, находящихся на искусственном вскармливании, диетические МАК, такие как галактоолигосахариды, искусственно добавляются в смесь.[10] Поэтому исследование, обсуждение и количественная оценка ПДК и их воздействия на микробиоту хозяина могут иметь решающее значение для определения их воздействия на здоровье человека.[1]

Разнообразие кишечной микробиоты

Диеты в развитых странах лишены углеводов, доступных для микробиоты, что является причиной значительного истощения таксонов кишечной микробиоты. Эта потеря разнообразия микробиоты, вероятно, связана с увеличением склонности к широкому спектру воспалительных заболеваний, таких как аллергические заболевания, астма, воспалительные заболевания кишечника (ВЗК), ожирение и связанные с ними незаразная болезнь (НИЗ). В сельских сообществах из Южной Америки и Африки распространенность НИЗ низкая, и этот факт связан с более высоким разнообразием микробиоты кишечника.[11]Некоторые из этих потерянных таксонов принадлежат семействам Bacteroidales (Bacteroides fragilis, Б. ovatus, Б. униформис, Б. distasonis, Parabacteroides gordonii ), Clostridiales (Ruminococcus gnavus, Blautia producta, Faecalibacterium prausnitzii ) и Verrucomicrobiales (Akkermansia muciniphila ).[нужна цитата ]Введение диетических МАК в рацион недостаточно для восстановления утраченных таксонов, для восстановления микробиоты кишечника до исходного состояния требуется введение недостающих таксонов, что может быть достигнуто либо путем введения пробиотиков (пища), либо живых биотерапевтических средств (лекарств) в сочетание с диетическим потреблением МАК. Обогащение пищевых продуктов клетчаткой может сыграть важную роль в предотвращении потери некоторых полезных видов бактерий.[12]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Зонненбург, Эрика Д .; Зонненбург, Джастин Л. (2014). «Изголодание нашего микробного« я »: пагубные последствия диеты с дефицитом углеводов, доступных для микробиоты». Клеточный метаболизм. 20 (5): 779–786. Дои:10.1016 / j.cmet.2014.07.003. ISSN  1550-4131. ЧВК  4896489. PMID  25156449.
  2. ^ Шассар, Кристоф; Дельмас, Ева; Роберт, Селин; Берналье-Донадиль, Анник (2010). «Микробное сообщество кишечника человека, разлагающее целлюлозу, варьируется в зависимости от наличия или отсутствия метаногенов». FEMS Microbiology Ecology. 74 (1): 205–213. Дои:10.1111 / j.1574-6941.2010.00941.x. ISSN  0168-6496. PMID  20662929.
  3. ^ Хехеманн, Ян-Хендрик; Коррек, Гаэль; Барбейрон, Тристан; Хельберт, Уильям; Чжзек, Мирьям; Мишель, Гурван (2010). «Передача углеводно-активных ферментов от морских бактерий к микробиоте кишечника японцев». Природа. 464 (7290): 908–912. Дои:10.1038 / природа08937. ISSN  0028-0836. PMID  20376150.
  4. ^ Hehemann, J.-H .; Келли, А.Г .; Pudlo, N.A .; Martens, E.C .; Борастон, А. Б. (2012). «Бактерии микробиома кишечника человека катаболизируют гликаны красных морских водорослей с помощью углеводно-активных ферментов, полученных от внешних микробов». Труды Национальной академии наук. 109 (48): 19786–19791. Дои:10.1073 / pnas.1211002109. ISSN  0027-8424. ЧВК  3511707. PMID  23150581.
  5. ^ Зонненбург, Дж. Л. (2005). «Собирание гликанов in vivo с помощью бактериального симбионта, адаптированного к кишечнику». Наука. 307 (5717): 1955–1959. Дои:10.1126 / science.1109051. ISSN  0036-8075. PMID  15790854.
  6. ^ Kashyap, P.C .; Marcobal, A .; Урселл, Л. К .; Smits, S.A .; Sonnenburg, E. D .; Костелло, Э. К .; Хиггинботтом, С.К .; Domino, S.E .; Holmes, S.P .; Relman, D. A .; Knight, R .; Gordon, J. I .; Зонненбург, Дж. Л. (2013). «Генетически обусловленное изменение углеводного ландшафта слизи хозяина оказывает зависимое от диеты влияние на микробиоту кишечника». Труды Национальной академии наук. 110 (42): 17059–17064. Дои:10.1073 / пнас.1306070110. ISSN  0027-8424. ЧВК  3800993. PMID  24062455.
  7. ^ Боде, Л. (2012). «Олигосахариды грудного молока: каждому ребенку нужна сахарная мама». Гликобиология. 22 (9): 1147–1162. Дои:10.1093 / glycob / cws074. ISSN  0959-6658. ЧВК  3406618. PMID  22513036.
  8. ^ Маркобаль, Анджела; Барбоса, Марьяна; Зонненбург, Эрика Д .; Пудло, Николай; Мартенс, Эрик С .; Десаи, Прерак; Lebrilla, Carlito B .; Weimer, Bart C .; Миллс, Дэвид А .; Герман Дж. Брюс; Зонненбург, Джастин Л. (2011). «Бактероиды в кишечнике младенцев потребляют олигосахариды молока через пути утилизации слизи». Клеточный хозяин и микроб. 10 (5): 507–514. Дои:10.1016 / j.chom.2011.10.007. ISSN  1931-3128. ЧВК  3227561. PMID  22036470.
  9. ^ Marcobal, A; Кашьяп, ПК; Нельсон, Т. А.; Аронов П.А. Donia, M S; Спорман, А; Фишбах, Массачусетс; Зонненбург, Дж. Л. (2013). «Метаболомный взгляд на то, как микробиота кишечника человека влияет на метаболом хозяина с использованием гуманизированных и гнотобиотических мышей». Журнал ISME. 7 (10): 1933–1943. Дои:10.1038 / ismej.2013.89. ISSN  1751-7362. ЧВК  3965317. PMID  23739052.
  10. ^ Аллиет, Филипп; Схолтенс, Петра; Раес, Марк; Хенсен, Карен; Йонген, Ханне; Рамменс, Жан-Люк; Бем, Гюнтер; Ванденплас, Иван (2007). «Влияние пребиотического галактоолигосахарида, длинноцепочечного фруктоолигосахарида для грудных детей на уровни холестерина и триацилглицерина в сыворотке». Питание. 23 (10): 719–723. Дои:10.1016 / j.nut.2007.06.011. ISSN  0899-9007. PMID  17664059.
  11. ^ «Сохранение и восстановление микробиома кишечника человека за счет увеличения потребления пищевых волокон - микробиота кишечника для здоровья». 9 мая 2016. Получено 16 июн 2016.
  12. ^ Зонненбург, Эрика Д .; Smits, Samuel A .; Тихонов Михаил; Хиггинботтом, Стивен К .; Wingreen, Ned S .; Зонненбург, Джастин Л. (14 января 2016 г.). «Вымирание состава кишечной микробиоты на протяжении поколений, вызванное диетой». Природа. 529 (7585): 212–215. Дои:10.1038 / природа16504. ЧВК  4850918. PMID  26762459.