Микробиом человека становится все более интересной областью исследований в области предотвращения проблем со здоровьем и восстановления после болезней у людей. Сложная экосистема, образованная микробиотой, постоянно взаимодействует со своим хозяином и окружающей средой. Можно предположить, что диета является одним из наиболее важных факторов, влияющих на состав микробиоты. Тем не менее, несмотря на многочисленные стратегии, предложенные для изменения микробиоты человека с помощью диетических средств, руководящие принципы для достижения этой цели еще не установлены. В этом обзоре оценивается корреляция между социальными и диетическими изменениями в ходе эволюции человека и адаптацией микробиоты человека к этим изменениям. Кроме того, в нем обсуждаются основные диетические стратегии регулирования микробиоты и трудности их правильного применения на практике.
Микробиота кишечника человека - это сложная экосистема, образованная тысячами микроорганизмов, которые, в частности, играют важную роль в иммунных и метаболических функциях человека. По оценкам, более 1000 видов и 3 × 1013 микробных клеток живут в нас или на нас, что по количеству сходно с человеческими клетками. С точки зрения сложности и разнообразия микробиота даже больше, учитывая ее геном (микробиом). В частности, микробиом человека содержит по крайней мере в 100 раз больше генов, чем геном человека; кроме того, только 10% микробиома разделяется между людьми. Таким образом, микробиом человека представляет собой уникальный отпечаток пальца, и его богатство и разнообразие могут объяснить его способность быстро адаптироваться к условиям окружающей среды.
Микробиом человека - относительно новая область, но в последние годы исследования в этой области экспоненциально расширяются. Важность микробиоты была подчеркнута тем, что она стала рассматриваться как самостоятельный орган. Поскольку это так называемый «забытый орган», и учитывая его широкое взаимодействие с хозяином, исследования в этой области могут способствовать нашему пониманию многих проблем со здоровьем, с которыми до сих пор было трудно справиться. В этом контексте интенсивно изучается связь микробиоты человека со здоровьем и болезнью, и каждый день появляются доказательства, связывающие дисбактериоз микробиоты с большим количеством проблем со здоровьем, включая различные желудочно-кишечные и неврологические расстройства, такие как колит, ожирение, синдром раздраженного кишечника, Болезнь Альцгеймера, аутизм или рассеянный склероз; аллергия; и некоторые виды рака.
Микробиота кишечника особенно пластична в младенчестве и особенно стабильна во взрослом возрасте. Ограниченная микробиота, присутствующая при рождении, претерпевает драматические изменения, прежде чем достичь относительного равновесия, характерного для взрослой жизни. Именно в младенчестве факторы, модулирующие микробиоту, оказывают наиболее заметное влияние. Диета признана одним из сильнейших модуляторов детской микробиоты. Фактически, многочисленные исследования описали различия в микробиоте кишечника детей, находящихся на грудном вскармливании и на искусственном вскармливании. Считается, что как только микробиота достигает равновесия (через 2–3 года жизни), восстановить и изменить ее состав становится гораздо труднее. В зрелом возрасте микробиота кишечника остается относительно стабильной, но диета продолжает определять ее состав. Исследования, проведенные для оценки микробиоты, связанной с различными диетами в зрелом возрасте, согласны с преобладающим присутствием Prevotella в кишечнике вегетарианцев, в то время как уровни рода Bacteroides и общие уровни типа Firmicutes выше у людей, соблюдающих диеты с высоким содержанием белка и животных жиров.
Следовательно, кажется очевидным, что наша диета может изменять нашу микробиоту.
Изменения в питании в процессе эволюции человека
Питание - одна из основных потребностей живого существа для выживания и роста. Без сомнения, рацион человека резко изменился со времен появления первых гоминидов до наших дней, и эти изменения были особенно быстрыми и заметными за последние 100 лет. Здесь мы описываем основные особенности, которые характеризовали эти изменения в рационе человека.
Древняя диета
Первые гоминиды основывали свой рацион на собранных растениях и животных, на которых охотились в дикой природе. Хотя об этом времени известно относительно немного, считается, что растения были основной пищей, а мясо ограничивалось днями, когда охота была успешной. Важно подчеркнуть, что соотношение между растениями и животными в рационе охотников-собирателей все еще остается спорным; тем не менее, данные о нынешних популяциях охотников-собирателей во всем мире предполагают преобладание растительной пищи. Развитие способности управлять огнем оказало большое влияние на многие аспекты жизни человека. Он обеспечивал защиту от хищников, тепла и света и был определяющим фактором в развитии кулинарии. Приготовление пищи способствует доступности к энергии пищи за счет эффективной денатурации белков и клейстеризации крахмала; он также сохраняет пищу в течение более длительного времени за счет значительного сокращения количества патогенов пищевого происхождения.
Еще одной особенностью, вызвавшей заметные изменения в рационе питания, было одомашнивание растений и животных. Сельское хозяйство обеспечило доступность продуктов питания для более или менее удовлетворения спроса и считается ключевым элементом в возникновении общественной жизни и цивилизации. Однако распространение сельского хозяйства имело другие последствия; в частности, это привело к сокращению разнообразия пищевых продуктов.
Диета первой цивилизации
Население первых цивилизаций могло производить себе пищу для удовлетворения своих энергетических потребностей. Диетические модели характеризовались появлением первых ферментируемых продуктов, таких как хлеб, пиво, йогурт и вино. Более того, на протяжении веков - хотя между цивилизациями и культурами существовали различия - пищевые привычки, как правило, основывались на потреблении продуктов с преобладанием углеводов (таких как картофель, рис, кукуруза, пшеница и овощи), вероятно, потому, что они были наиболее легко доступными.
Белок потреблялся в основном из бобовых, поскольку белки животного происхождения потреблялись лишь изредка. Одомашнивание животных облегчило доступ к мясу и продуктам животного происхождения; тем не менее, убой крупного рогатого скота обычно проводился только один или два раза в год, а полученное мясо использовалось для снабжения целыми семьями. С другой стороны, методы консервирования мяса и рыбы все еще были весьма ограниченными; эпидемии, голод и войны характеризовали цивилизации на долгое время, ограничивая доступ к ценным продуктам, включая продукты животного происхождения. Таким образом, животные белки оставались второстепенным компонентом диет.
Современная диета
Демографические изменения и изменения образа жизни, такие как урбанизация, отказ от сельских районов и увеличение числа женщин, работающих вне дома, отразились на нынешнем населении. В течение 1990-х годов всемирный рост использования антибиотиков и индустриализация в животноводстве и агроиндустрии привели к новой революции в технологии и производстве пищевых продуктов. В совокупности эти изменения оказали огромное влияние на производство продуктов питания и пищевые привычки.
С одной стороны, глобализация и успехи в сельском хозяйстве почти устранили сезонность пищевых продуктов в развитых странах. Действительно, доступность пищи такова, что у людей есть широкий выбор, что поесть. С другой стороны, адаптация поведения потребителей к современному образу жизни привела к спросу на более безопасные и долговечные продукты питания; это, в свою очередь, подтолкнуло промышленность к увеличению использования добавок и разработке новых технологий консервации. Приготовление пищи стало второстепенной задачей, поскольку потребление и спрос на полуфабрикаты и готовые к употреблению продукты выросли в геометрической прогрессии. Эти продукты должны быть вкусными, а также простыми в приготовлении и хранении; в этом контексте добавление жиров, сахара и соли является обязательным условием выполнения этих требований . Кроме того, конкурентные рынки вынуждают производителей использовать дешевые ингредиенты в пищевых продуктах, подвергнутых обработке, а они вряд ли самые полезные для здоровья. Все эти изменения лежат в основе перехода пищевой промышленности от натуральных продуктов, потребляемых нашими предками, к доступным в настоящее время обработанным продуктам, которые, как правило, содержат много искусственных и добавленных ингредиентов, таких как консерванты, красители, жиры, сахар и соль.
Что говорят числа
Глобальная индустриализация способствовала этим изменениям в питании, и, в частности, аналогичные изменения наблюдаются во многих странах, несмотря на различия в культуре, образе жизни и кулинарных традициях. Согласно ежегодным продовольственным балансам, публикуемым Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций, потребление калорий за последние десятилетия увеличивалось. С 1960-х годов по настоящее время (последние данные за 2013 год) среднее потребление энергии в мире увеличилось почти на 500 ккал на душу населения в день. Причина увеличения калорийности немного отличается в развитых и развивающихся странах. В то время как потребление мяса, сахара и растительных масел увеличилось в развивающихся странах, в развитых странах наблюдается рост потребления мяса и жиров . Данные Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций показывают, что рост потребления энергии в странах Европейского Союза примерно в два раза выше, чем в развивающихся странах.
Диета, включающая высокое потребление насыщенных жиров и сахарозы и низкое потребление клетчатки, широко известна как «западная диета». Диета является одним из сильнейших модуляторов хронического воспаления, а западные диеты представляют собой растущий риск для здоровья, способствуя более высокому уровню метаболических заболеваний и воспалений.
3. Эволюция кишечной микробиоты человека
Микробиота человека была структурирована ее биологическим взаимодействием с хозяином, и образовавшаяся экосистема является следствием тысячелетней эволюции. Кроме того, микробы обладают впечатляющими способностями к распространению, взаимодействию и адаптации к окружающей среде; следовательно, микробные сообщества не следует рассматривать изолированно, а скорее как часть взаимодействующего сообщества . Знания в этой относительно новой области все еще весьма ограничены. Фактически, трудно понять, в какой степени микробиом человека сформировался под воздействием избирательного давления современной диеты, гигиены, воздействия антибиотиков, искусственной среды и образа жизни. Несмотря на эти ограничения, в следующих параграфах делается попытка обрисовать текущие знания о составе кишечной микробиоты и ее эволюции.
3.1. Определение «здоровой микробиоты»
В целом считается, что в микробиоте человека преобладают только четыре бактериальных типа (Firmicutes, Proteobacteria, Actinobacteria и Bacteroidetes), тогда как другие (Chlamydiae, Cyanobacteria, Deferribacteres, Deinococcus-Thermus, Fusobacteria, Spirochaetes или Verrucomicrobia) могут быть обнаружены. более низкая численность. Строгие анаэробы, в основном представленные представителями филы Bacteroidetes и Firmicutes, доминируют в кишечнике, превосходя по численности аэробные микроорганизмы в 100–1000 раз. Факультативные анаэробы составляют менее 1% микробиоты и в основном представлены семейством Enterobacteriaceae и родами Enterococcus и Lactobacillus.
Несмотря на исследовательские усилия, нет единого мнения о подробном описании «нормальной» или «здоровой» микробиоты. Чрезвычайная сложность и индивидуальная изменчивость микробиоты делают эту цель очень трудной для достижения с помощью современных инструментов. Микробное богатство (количество видов) и разнообразие (разнообразие и относительная численность видов в нише) являются глобальными параметрами, связанными со здоровьем. Стабильность также считается ключевой характеристикой здоровой микробиоты, и это связано с концепциями устойчивости (способность сообщества сопротивляться изменениям в контексте экологического стресса) и устойчивости (его способность возвращаться к состоянию равновесия после возмущение, связанное с напряжением).
Тем не менее идея об идеальном составе микробиоты кажется слишком упрощенной. Фактически, это сводит к минимуму важность взаимодействий микробиоты и хозяина, индивидуальных геномных различий и вариаций восприимчивости к болезням, которые, вероятно, играют определяющую роль в формировании микробиоты. Альтернативная концепция состоит в характеристике набора генов и метаболических путей, обеспечиваемых микробиомом, а не только состава микробиоты. Этот подход, вероятно, более уместен, но также требует более глубоких знаний о микробиоме человека.
В любом случае приоритетом должно быть достижение консенсуса по определению здоровой микробиоты, чтобы прояснить цель стратегий для модуляции микробиоты.
