В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature Metabolism, группа ученых исследовала, может ли модуляция микробиома кишечника с помощью добавок пищевых волокон в виде резистентного крахмала помочь при резистентности к инсулину и потере веса, а также предложить потенциальный способ лечения нарушений обмена веществ.

Общие сведения

Ожирение было классифицировано как глобальная эпидемия, и в настоящее время проводятся значительные исследования стратегий снижения веса и профилактики ожирения. Она вносит значительный вклад в глобальные показатели смертности, повышая риск метаболических заболеваний, таких как диабет, а также риск сердечно-сосудистых заболеваний. Контроль веса и эффективное снижение веса могут снизить риск этих заболеваний.

Все больше данных указывает на то, что микробиом кишечника играет ключевую роль в регуляции физиологии человека и развитии различных заболеваний. Состав и разнообразие микробиома кишечника неразрывно связаны с метаболизмом глюкозы и жира и воспалением.

Более того, хотя трансплантация фекального микробиома использовалась для создания здоровых сообществ кишечного микробиома, эта процедура не дала эффективных или долгосрочных результатов. Однако диета может использоваться для модуляции микробиома кишечника, и диетические вмешательства, как отдельно, так и в сочетании с трансплантацией фекального микробиома, потенциально могут улучшить клинические результаты.

Об исследовании

В настоящем исследовании команда провела рандомизированное перекрестное клиническое исследование с участием лиц с избыточным весом, чтобы определить, положительно ли пищевые добавки с резистентным крахмалом влияют на ожирение и метаболические фенотипы. Они также провели метагеномный и метаболомный анализы, чтобы понять, как резистентный крахмал влияет на состав микробиома кишечника и его функцию.

Кроме того, они изучили получавших антибиотики мышей, которые получали микробиомы кишечника от доноров-людей, которые уже были модифицированы с помощью добавок с устойчивым крахмалом, чтобы понять, как микробиомы кишечника, модифицированные с помощью добавок с устойчивым крахмалом, влияют на метаболизм глюкозы и ожирение. Также были изучены метаболомные преимущества, предлагаемые микробиомом кишечника, модифицированным с помощью добавок с резистентным крахмалом.

Резистентный крахмал не может быть расщеплен ферментами амилазами, вырабатываемыми в организме человека и функционирующими как пищевые волокна. Во время переваривания резистентный крахмал не расщепляется в желудке или тонком кишечнике, а перемещается в толстый кишечник, где кишечный микробиом ферментирует это пищевое волокно. Исследования на моделях грызунов показали снижение жировых отложений и улучшение метаболических показателей, когда углеводная часть их рациона состоит в основном из резистентного крахмала.

В настоящем клиническом исследовании участвовали участники с избыточной массой тела, у которых не было никаких хронических заболеваний, которые не использовали пробиотики или антибиотики и не проходили никакого лечения, которое могло бы повлиять на их метаболизм глюкозы. Участники были случайным образом распределены в группу лечения или контрольную группу, при этом группа лечения получала резистентный крахмал в виде кукурузы с высоким содержанием амилозы, а контрольная группа получала амилопектин без резистентного крахмала.

Крахмал поставлялся в пакетиках в порошкообразной форме, и все участники основной и контрольной групп употребляли по одному пакетику соответствующего крахмала два раза в день перед сбалансированным изоэнергетическим приемом пищи, который подавался трижды в день. Поскольку это было перекрестное клиническое исследование, все участники прошли два восьминедельных вмешательства, одно для лечения резистентным крахмалом, а другое для контрольного лечения.

Результаты

Результаты показали, что добавки с резистентным крахмалом помогли достичь средней потери веса примерно на 2,8 кг и улучшили резистентность к инсулину у участников с избыточным весом. Исследование также показало, что положительный эффект добавок с резистентным крахмалом был в значительной степени связан с изменениями состава микробиома кишечника.

Было обнаружено, что бактерия Bifidobacterium adolescentis связана с резистентностью к добавкам крахмала у людей, и моноколонизация мышей этой бактерией защитила их от ожирения, вызванного диетой. Резистентный крахмал влияет на липидный и жировой обмен, уменьшая воспаление, восстанавливая кишечный барьер и изменяя профиль желчных кислот.

Микробиота кишечника влияет на физиологию организма-хозяина посредством сигнальных метаболитов, значительную роль в которых играют желчные кислоты. Вторичные желчные кислоты, такие как гликодезоксихолевая кислота, дезоксихолевая кислота, гликохолевая кислота и тауродезоксихолевая кислота, важны для повышения чувствительности к инсулину и уменьшения стеатоза печени. Фермент гидролаза солей желчных кислот осуществляет деконъюгацию вторичных желчных кислот.

Исследование показало, что добавки с резистентным крахмалом снижают выработку гидролазы солей желчи и повышают уровень вторичных желчных кислот. Результаты были аналогичными у мышей после того, как они были моноколонизированы B. adolescentis от людей, которым вводили устойчивые к крахмалу добавки.

Резистентный крахмал (RS, 40 г в день^-1) в сочетании с изоэнергетическим и сбалансированным питанием привел к очевидному снижению массы тела и улучшению чувствительности к инсулину, а также к изменению метагеномики и метаболомики. Трансплантация фекальной микробиоты (FMT) показала, что преимущества RS были связаны с изменением состава кишечной микробиоты. Моноколонизация мышей B. adolescentis, которая была тесно связана с преимуществами RS у мышей, защищенных от ожирения, вызванного диетой. Механистически, RS-индуцированные изменения в микробиоте кишечника влияют на метаболиты кишечного микробиома, уменьшают хроническое воспаление низкой степени тяжести за счет улучшения целостности кишечника, ингибируют всасывание липидов за счет модуляции ангиопоэтин-подобного 4 (ANGPTL4) и улучшают чувствительность фактора роста фибробластов 21 (FGF21) в жировой ткани. SPF, не содержит специфических патогенов; LPS, липополисахарид; BCAA, аминокислоты с разветвленной цепью; Erk1 / 2, внеклеточная киназа 1/2, регулирующая сигнал; FGFR1, рецептор фактора роста фибробластов 1. Создано с помощью BioRender.com.

Выводы

Подводя итог, исследование показало, что добавки с резистентным крахмалом могут способствовать снижению веса за счет увеличения количества B. adolescentis в микробиоме кишечника. Она также может помочь улучшить чувствительность к инсулину за счет изменений уровня вторичных желчных кислот, вызванных кишечным микробиомом, и снижения воспаления.