В глубинах микробима, обитающего в нашем кишечнике, есть один необычный представитель, который производит метан. Согласно новому исследованию из Университета штата Аризона, этот малоизвестный производитель метана может играть роль в том, сколько калорий мы усваиваем из пищи.
Микробиом — это целая экосистема микробов. У некоторых людей микробиом кишечника производит много метана, в то время как у других — практически не производит.
Исследование показало, что люди, чей микробиом кишечника производит много метана, особенно хорошо извлекают дополнительную энергию из диеты с высоким содержанием клетчатки. Это может объяснить, почему разные люди получают разное количество калорий из пищи, которая доходит до толстой кишки.
Авторы исследования отмечают, что диеты с высоким содержанием клетчатки не являются виновниками здесь. Люди в целом усваивают больше калорий из западной диеты, состоящей из обработанных пищевых продуктов, независимо от производства метана. На диете с высоким содержанием клетчатки люди усваивают меньше калорий в целом, но это количество варьируется в зависимости от производства метана.
Основные выводы исследования
* Различия в производстве метана имеют важные последствия для диетических вмешательств. Это показывает, что люди на одной и той же диете могут реагировать по-разному. Частично это связано с составом их микробиома кишечника.
* Исследование, опубликованное в журнале The ISME Journal, показало, что метаногенные микробы, производящие метан, связаны с более эффективным микробиомом и более высоким поглощением энергии из пищи.
Роль микробиома в пищеварении
Одной из основных задач микробиома является помощь в пищеварении. Микробы ферментируют клетчатку в короткоцепочечные жирные кислоты, которые организм может использовать в качестве энергии. В процессе они производят водород. Слишком много водорода приостанавливает их активность, но другие микробы могут помочь поддерживать этот процесс, потребляя водород.
Производство метана
Метаногены — это микроорганизмы, потребляющие водород. По мере того как они потребляют водород, они производят метан. Они являются единственными микробами, которые производят это химическое соединение.
Человеческий организм сам по себе не производит метан, его производят только микробы. Поэтому мы предположили, что это может быть биомаркером, сигнализирующим об эффективном микробном производстве короткоцепочечных жирных кислот, — говорит Рози Краджмалник-Браун, автор исследования и директор Центра здоровья через микробиомы Biodesign.
Исследование показывает, что взаимодействие между микробами влияет на метаболизм организма. Команда обнаружила, что более высокое производство метана было связано с более высоким уровнем короткоцепочечных жирных кислот, которые производились и усваивались в кишечнике.
Эксперимент
В ходе эксперимента исследователи предоставили каждому участнику исследования две разные диеты. Одна диета содержала больше обработанных пищевых продуктов и мало клетчатки. Другая диета была богата цельными продуктами и клетчаткой. Обе диеты содержали одинаковое количество углеводов, белков и жиров.
Исследователи из Университета штата Аризона сотрудничали с Институтом трансляционных исследований AdventHealth, чтобы использовать уникальное оборудование для своего эксперимента. В течение шести дней каждый участник жил в герметичной комнате, похожей на отель, называемой калориметром для всего помещения, который измерял метаболизм организма и выделение метана.
Метод команды позволяет собрать более полные данные. Он фиксирует метан, который организм выделяет с дыханием и газом, а не только с дыханием, и в течение длительного периода, а не в один момент.
«Эта работа подчёркивает важность сотрудничества между клиническими учёными, занимающимися трансляционными исследованиями, и микробиологами. Сочетание точных измерений энергетического баланса с помощью калориметрии для всего помещения с опытом Университета штата Аризона в области микробиологической экологии сделало возможными ключевые инновации», — говорит Карен Д. Корбин, соавтор и младший исследователь в институте.
Данные, полученные из крови и образцов стула, позволили измерить, сколько энергии участники усваивали из пищи, и отследить активность их микробов. Команда сравнила данные людей, чей микробиом кишечника производил высокий и низкий уровень метана.
На диете с высоким содержанием клетчатки почти все участники усваивали меньше калорий, чем на диете с обработанными пищевыми продуктами. Но те, у кого кишечник производил больше метана, усваивали больше калорий из диеты с высоким содержанием клетчатки, чем те, у кого кишечник производил меньше метана.
Это исследование создаёт основу для будущих исследований и медицинских методов лечения.
«Участники нашего исследования были относительно здоровы. Я думаю, что было бы интересно посмотреть, как другие группы населения реагируют на такие диеты — люди с ожирением, диабетом или другими состояниями здоровья», — говорит Диркс.
Исследователи заинтересованы в том, чтобы увидеть, как метаногены в микробиоме влияют на диету, которая намеренно направлена на то, чтобы помочь участникам похудеть.
«Вы можете увидеть, насколько важно, чтобы микробиом был персонализированным», — говорит Краджмалник-Браун. «В частности, диета, которую мы так тщательно разработали для улучшения микробиома в этом эксперименте, оказывала разное воздействие на каждого человека, отчасти потому, что у некоторых людей микробиом производил больше метана, чем у других».
Источник: Arizona State University.