Человеческий кишечник — чрезвычайно динамичная область организма, где каждую минуту происходят миллионы взаимодействий между микробами, процессами в организме и химическими веществами. Это динамичное желудочно-кишечное взаимодействие играет важную роль в нашем здоровье, однако отношения и взаимодействие между различными членами этого микробного сообщества и то, как группы питательных веществ и добавок формируют их, в значительной степени остаются малоизученными.
Исследования, проведенные группой ученых из Сиднейского университета (University of Sydney), проливают свет на важность данного общего взаимодействия и на то, как питательные вещества и витамины могут «модулировать» или влиять на сообщества кишечной микробиоты.
Исследователи, которые разрабатывают вычислительный инструмент, основанный на метаболическом моделировании, недавно опубликованном в журнале Gut Microbes, проверяют влияние комбинаций питательных веществ на кишечные микробы. В то время как некоторые кишечные бактерии, такие как Bacteroides, способны создавать свои собственные витамины, даже если их мало или они отсутствуют в рационе человека, исследователи обнаружили, что другие сообщества кишечных бактерий, такие как Prevotella, не обладают этим качеством и, по-видимому, нуждаются в витаминах, поступающих из пищи или других представителей микробиоты человека.
«Структура и активность микробиома кишечника человека влияют на его здоровье, но то, что движет взаимодействием между различными членами микробиоты, остается недостаточно изученным», — комментирует доктор Хуан Пабло Молина Ортис (Juan Pablo Molina Ortiz), научный сотрудник Центра передовой пищевой инженерии (Centre for Advanced Food Engineering) и Центра Чарльза Перкинса (Charles Perkins Centre). «В нашем недавнем исследовании мы обнаружили, что витаминные добавки также могут играть роль в формировании данного сообщества, однако более вероятно, что кишечные микробы дополняют потребности друг друга в витаминах».
Исследователи говорят, что эти идеи могут помочь в разработке новых подходов к диете — сложной области, учитывая разнообразие микробиомов людей.
«С одной стороны, это может привести к разработке индивидуальных диет, которые помогают улучшить или восстановить микробиом отдельных людей и направлены на улучшение показателей здоровья. Однако наши результаты также ставят вопрос о том, как мы изменяем эту динамику и как это влияет на здоровье».
Эрин Шанахан (Erin Shanahan), исследователь в Школе наук о жизни и окружающей среде (School of Life and Environmental Sciences), сказала, что этот инструмент помогает объяснить, как различные штаммы бактерий взаимодействуют в кишечнике, поведение которых очень похоже на большую и сложную социальную сеть.
«Один из способов осмысления нашей работы заключается в том, что она немного похожа на компьютерную игру The Sims, но для микробов. Моделирование помогает нам понять сети бактерий и то, как различные сообщества взаимодействуют друг с другом и влияют друг на друга».
Доктор Шанахан также отметила, что, хотя микробиомы людей различаются, в целом существуют определенные закономерности, определяющие здоровье кишечника.
«Глядя на взаимодействие между диетой, богатой клетчаткой, и диетой в западном стиле, мы видим различные закономерности. Некоторые из бактерий, связанных с этими закономерностями в кишечном микробиоме, обладают различной способностью синтезировать витамины для себя. Ранее это не оценивалось в таком большом масштабе среди такого большого разнообразия кишечных микробов».
Исследователи изучили взаимодействие витаминов группы В, в том числе В1 и В12, а также витамина К2 и коэнзима CoQ8. B7 (биотин) и K1 не были включены в исследование. Витаминные добавки не тестировались в этом исследовании, однако ученые надеются дополнительно изучить их влияние с помощью моделирования.
Исследователи заключают, что данный инструмент можно использовать для изучения других аспектов человеческого рациона и кишечника, таких как углеводы и аминокислоты.
«Мы надеемся, что это будет способствовать лучшему пониманию того, почему некоторые люди лучше реагируют на адаптированную диету, а другие нет, путем изучения того, как кишечные микробы метаболизируют и распределяют питательные вещества».
Авторы другого исследования выяснили, как убрать неприятный запах изо рта с помощью пробиотиков.