Микрофлора кишечника и белковый метаболизм

В последние годы в научной литературе обсуждается влияние микрофлоры кишечника на функционирование организма (главным образом функционирование иммунной системы, работа нервной системы, доступности нутриентов). Представители микрофлоры кишечника активно участвуют в метаболизме нутриентов. Микробиота кишечника играет важную роль в облегчении процесса переваривания и всасывания белков/аминокислот путем разложения сложных субъединиц на простые. Бактериальные ферменты делают питательные вещества легко усваиваемыми для организма. Кроме того, бактерии, колонизирующие кишечник, способны способствовать синтезу незаменимых аминокислот, которые в последствии поступают в кровоток и могут учавствовать в биосинтезе белков организма.

На состав микробиоты кишечника влияют многочисленные факторы, в том числе состояние организма и факторы окружающей среды. Одним из основных факторов является рацион. Показано, что количество употребляемого с пищей белка/аминокислот оказывает влияние на видовой состав микрофлоры кишечника, ферментирующих аминокислоты, и их метаболизм, что, в свою очередь, может влиять на метаболизм в организме. Известно, что кишечная микрофлора регулирует различные метаболические пути в организме, в том числе связанные с метаболизмом глюкозы и липидов (возникает вопрос о влиянии микрофлоры на вес?).

Бактериальные метаболиты, образующиеся в желудочно-кишечном тракте чрезвычайно многообразны (на сегодняшний день остается очень много вопросов о влиянии метаболитов кишечной микробиоты на состояние организма человека). Многие метаболиты, продуцируемые кишечной микрофлорой, используют аминокислоты в качестве субстратов. Аминокислоты, присутствующие с пищей или синтезируемые в организме, используются кишечной микрофлорой в качестве питательных веществ. Аминокислоты могут быть непосредственно включены в бактериальные клетки в виде аминокислотных остатков в белках или участвовать в некоторых катаболических путях. Белки, поступающие с пищей гидролизуются до аминокислот и пептидов внеклеточными протеазами и пептидазами, секретируемыми кишечными микроорганизмами. При наличии специфических переносчиков аминокислоты и пептиды могут проникать в микробные клетки.

Mafra и коллеги в 2013 году показали, что бактерии видов Bacteroides и Propionibacterium являются основными протеолитическими (способными переваривать белки) бактериями в составе микрофлоры кишечника; Clostridium , Streptococcus , Staphylococcus и Bacillus также являются распространенными протеолитическими бактериями. Микроорганизмы толстой кишки разлагают белки и пептиды с образованием различных конечных продуктов, включая короткоцепочечные жирные кислоты, аммиак, амины, фенолы, индолы, меркаптаны, двуокись углерода, водород и сероводород; многие из которых токсичны. Продукция этих метаболитов обычно считается маркером для оценки уровня ферментации белка в толстой кишке. Кроме того, кишечная микрофлора ускоряет метаболизм непереваренных белков.

Аминокислоты, продуцируемые или метаболизируемые бактериями, могут использоваться организмом и компенсировать недостаточное поступление незаменимых аминокислот при недостатке белков в рационе. Полногеномный анализ показал, что у Clostridium perfringens отсутствует ряд генов биосинтеза таких аминокислот, как глутаминовая кислота, аргинин, гистидин, лизин, метионин, серин и треонин, а также ароматических аминокислот и аминокислот с разветвленной цепью, в то время как другие виды Clostridium , такие как Clostridium acetobutylicum, имеют полный набор генов для биосинтеза аминокислот. Остаточные пищевые белки, достигающие толстой кишки, могут обеспечивать азот и аминокислоты для роста и ферментации гликолитических бактерий.

Интересно, что метаболит глутаминовой кислоты, гамма-аминомасляная кислота представляет собой нейроактивное вещество, которое может синтезироваться несколькими видами лактобактерий и бифидобактерий. Lactobacillus reuteri может продуцировать гистамин, а ацетилхолин продуцируют как бактерии, так и микроскопические грибки микрофлоры. Кроме того, триптофан может продуцироваться кишечной флорой.

Таким образом, существует двухсторонняя связь меду организмом и микрофлорой кишечника в белковом метаболизме, Аминокислоты, синтезируемые организмом или поступающие с пищей, используются микрофлорой кишечника и наоборот, микробные аминокислоты используются клетками организма. Интересно, что и метаболиты аминокислот, образуемые микрофлорой кишечника, оказывают биологически активное действие на организм. На сегодняшний день проводятся многочисленные исследования для раскрытия эффектов микробных метаболитов на организм.

По мере появления новой информации, буду обновлять статьи и дополнять свой блог «Макро- и микронутриенты».

P.S. Пишите комментарии, задавайте вопросы, так как в статье, к сожалению, сложно предоставить всю актуальную информацию.