Стратегии изменения микробиоты: пребиотики

Возможно, наиболее широко исследуемой стратегией регулирования микробиоты является использование пребиотиков. Пребиотики определяются как «субстрат, который избирательно используется микроорганизмами-хозяевами, принося пользу для здоровья», то есть питательные вещества, устойчивые к секреции кислоты желудочного сока, и пищеварительные ферменты, которые, попадая в кишечник, стимулируют рост полезных микробов или их активность.

Некоторые диетические компоненты, такие как инулин, фруктоолигосахариды, галактоолигосахариды и резистентный крахмал, были изучены как пребиотики, и их эффективность обычно косвенно измеряется по продукции короткоцепочечных жирных кислот или снижению рН кишечника. Инулин представляет собой фруктановый углевод, степень полимеризации которого может варьировать, а количество фруктозных цепей составляет от 2 до 60 мономеров.

Инулин стимулирует рост лактобацилл и бифидобактерий; кроме того, было описано увеличение популяций F. prausnitzii и A. muciniphila в кишечнике, которое, по-видимому, способствует раннему насыщению, модулируя эндокринную функцию кишечника. Тем не менее до сих пор трудно определить механизмы, лежащие в основе этих эффектов.

Фруктоолигосахариды представляют собой олигосахариды глюкозы и фруктозы, которые отличаются от инулина степенью полимеризации ниже 10; тогда как галактоолигосахариды представляют собой олигосахариды глюкозы и галактозы со степенью полимеризации от 2 до 8. Как типичные пребиотики, фруктоолигосахариды и галактоолигосахариды использовались для стимуляции роста полезных бактерий, бифидобактерий и лактобацилл.

Введение фруктоолигосахаридов в культурально-зависимом исследовании привело к увеличению количества Bifidobacterium и F. prausnitzii, в то время как культурально-независимые исследования, основанные на высокопроизводительном секвенировании, выявили изменения более чем в 100 бактериальных таксонах. Наиболее заметными изменениями численности были увеличение Bifidobacterium; уменьшение количества родов Phascolarctobacterium, Enterobacter, Turicibacter, Coprococcus и Salmonella; общее увеличение Bacteroidetes; и уменьшение филума Firmicutes. Другие роды бактерий, число которых может быть увеличено при введении фруктоолигосахаридов, - это Lactobacillus и продуценты бутирата Faecalibacterium, Ruminococcus и Oscillospira.

С другой стороны, введение галактоолигосахаридов приводит к увеличению уровней Bifidobacterium и снижению уровней Ruminococcus, Dehalobacterium, Synergistes и Holdemania. Воздействие галактоолигосахаридов на микробиоту кишечника может также улучшить производство бутирата и присутствие продуцентов бутирата, таких как Eubacterium rectale.

Резистентный крахмал - это общее количество крахмала и продуктов разложения крахмала, которые сопротивляются перевариванию, он состоит из линейной молекулы α-1,4-D-глюкана, полученной из фракции ретроградной амилозы.

На содержание резистентного крахмала в пищевых продуктах влияют физическая форма пищи, размер и состав гранул крахмала (соотношение амилоза-амилопектин) и способы обработки пищевых продуктов.

Примечательно, было обнаружено, что увеличение резистентного крахмала в рационе связано с колонизацией более высоким содержанием уровнями рода Bacteroidetes и родов Bifidobacterium, Akkermansia и Allobactum.