Utumbo wa mimea: pata nishati zaidi kutoka kwa chakula kidogo

2024 Mwandishi: Seth Attwood | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-16 16:17

Uchunguzi wa mwanamke aliye na malalamiko ya kuhara mara kwa mara na maumivu makali ya tumbo ulifunua kuvimba kwa papo hapo kwa koloni kunakosababishwa na Clostridia. Kwa kuzingatia upinzani wa bakteria kwa antibiotics, mgonjwa alipewa njia ya majaribio, lakini yenye ufanisi ya tiba - kupandikiza microbiota ya wafadhili (microflora ya matumbo).

Baada ya kuanzishwa kwa 600 ml ya kusimamishwa kwa kinyesi cha wafadhili ndani ya matumbo ya mgonjwa, kurudi tena kwa ugonjwa huo hakuzingatiwa tena - microbiota ya wafadhili ilifanikiwa kuhamisha pathojeni na kuchukua niches yake. Hata hivyo, mwaka mmoja baadaye, mwanamke huyo alilalamika kwa daktari kuhusu uzito wa haraka, wakati maisha yake yote kabla ya kupandikizwa alikuwa na uzito wa kawaida na imara wa mwili. Kuanzia wakati wa utaratibu, ongezeko lilikuwa kilo 15, na uzito wa jumla wa mwili ulifikia kilo 77 na urefu wa cm 155. Licha ya fitness na chakula, uzito wa mgonjwa hivi karibuni ulizidi kilo 80. Daktari alibainisha kuwa wafadhili wa afya kwa ujumla pia ni overweight na kuruhusiwa uwezekano wa "uchafuzi" wa fetma kupitia microbiota. Kwa mtazamo wa kwanza, dhana kama hiyo ya ujasiri ina msingi wa ushahidi. Katika makala haya, nitazungumza juu ya athari za microbiota kwenye digestion, na kwa nini utofauti wa aina zake hupungua, na usawa huongeza hatari ya fetma.

glagolas.

Utangulizi

Uwezekano wa kurithi fetma hufikia 80%, lakini tofauti za kibinafsi katika genome ya nyuklia husababisha chini ya 2% ya kutofautiana kwa uzito wa mwili katika idadi ya watu. Kwa kuongeza, genome ya nyuklia hupitishwa kwa mtoto karibu sawa kutoka kwa kila mzazi, lakini watoto hurithi fetma na mzunguko wa juu zaidi kutoka kwa mama zao. Jambo hili mara nyingi huelezewa na ushawishi wa kimetaboliki ya mitochondria, ambayo ina DNA yao wenyewe na ambayo haipo kwenye kichwa cha manii; kwa hivyo, genome ya mitochondrial hurithiwa na kiinitete kutoka kwa yai la mama pekee. Hata hivyo, matokeo ya utafiti wa jenomu ya mitochondrial yanaelezea matukio machache zaidi ya urithi wa fetma. Kwa hivyo, ikiwa urithi wa ugonjwa huu unapatanishwa kwa sehemu tu na genomes za nyuklia na mitochondrial, basi labda fetma hupitishwa kwa watoto hasa kupitia genome ya tatu ya binadamu - microbiome (seti ya jeni ya microbiota), ambayo pia inarithi kutoka. mama?

Urithi wa Microbiome na kutofautiana

Maendeleo ya intrauterine yanafuatana na utasa kabisa wa fetusi, ambayo kwa mara ya kwanza hupokea microbiota, kushinda njia ya kuzaliwa wakati wa kujifungua asili. Kwa hiyo, watoto waliozaliwa kwa njia ya asili wana microbiota tofauti zaidi kuliko wale wanaotolewa kwa njia ya upasuaji. Pia, tafiti zimeonyesha kuwa watoto wanaozaliwa kwa upasuaji wana hatari kubwa ya kunenepa kupita kiasi. Hata hivyo, muundo wa microbiota katika watoto hawa ni hatua kwa hatua normalizing chini ya hali ya kunyonyesha, ambayo inahakikisha utawala wa bifidobacteria na lactobacilli, ambayo hukandamiza idadi ya bacterioids nyemelezi na clostridia. Kuzaliwa kwa asili na kunyonyesha hufanya uti wa mgongo wa microbiota, ambayo kwa kawaida hudumu kwa maisha. Uboreshaji zaidi wa microbiota na aina nyingine za bakteria inategemea mtindo wa maisha.

Kwa hiyo, kwa mfano, kutembelea shule ya chekechea ni jambo muhimu na la kujitegemea katika kuongeza aina mbalimbali za microbiota. Kwa upande mwingine, matumizi makubwa ya antibiotics na antiseptics, pamoja na viwango vikali vya usafi na usafi, hupunguza kiwango cha ubadilishaji wa microbiota kati ya watu na utofauti wake (soma zaidi kuhusu athari za antibiotics kwenye microbiota na pumzi mbaya hapa). Kwa hivyo, tunaweza kuzungumza juu ya urithi na kutofautiana kwa microbiome.

Muundo wa Microbiota

Kwa umri, idadi ya seli za bakteria kwenye utumbo hufikia trilioni 100, ambayo inazidi idadi ya seli za mwili kwa mtu mzima kwa mara 10. Wakati huo huo, kutokana na ukubwa mdogo wa bakteria, microbiota nzima ina uzito hadi kilo 2 na inafaa katika tumbo kubwa.

Karibu 60% ya yaliyomo kwenye rectum ni vijidudu, makoloni ambayo hukua kwenye nyuzi za chakula cha mmea (selulosi), wakitumia kama chakula na mifupa, na hivyo kuunda msimamo wa kinyesi. Licha ya idadi kubwa ya bakteria, mwingiliano wao na mwili wa mwanadamu umezingatiwa kwa muda mrefu na wanasayansi madhubuti ndani ya mfumo wa commensalism, ambayo microorganism inafaidika na uhusiano huo, na macroorganism haipati faida wala madhara. Hata hivyo, pamoja na maendeleo ya mbinu za genotyping, dhana ya microbiota imebadilika sana.

Ilibainika kuwa aina mbalimbali za microbiota hufikia aina 300-700 za microorganisms, na genome yao ya jumla ina jeni milioni 10, ambayo ni mara 300 zaidi kuliko genome ya binadamu. Muhtasari kama huo wa jeni za mikrobiome na ulinganisho wa idadi yao na ile ya wanadamu sio neno la kuvutia hapa. Jeni nyingi za bakteria hukamilisha kazi ya jenomu ya nyuklia ya binadamu, na mwingiliano wa spishi za vijidudu uko karibu sana hivi kwamba spishi zingine haziwezi kuishi bila kila mmoja. Uvumbuzi wa hivi majuzi katika mwelekeo huu ulifanya iwezekane kuzungumza juu ya uhusiano wa faida kati ya mwanadamu na microbiota, na jumla ya jeni zake huitwa microbiome au genome ya tatu ya binadamu. Kwa mfano, nitatoa mfano maalum.

Fiziolojia ya Microbiota

Kwa vyakula vya mimea, tunatumia polima za fructose (fructans), ambazo hatuna enzymes zetu wenyewe ili kuvunja sukari rahisi. Fructans isiyotibiwa haipatikani, na mkusanyiko wao ndani ya matumbo husababisha matatizo makubwa, na katika cavity ya mdomo hutumiwa na bakteria ya carious kushikamana na enamel ya jino. Tunasaidiwa na bifidobacteria na lactobacilli, ambazo zina jeni za enzyme kwa kugawanya fructans katika lactate na acetate. Metaboli hizi huunda hali ya tindikali zaidi ambayo hupunguza kuenea kwa bakteria nyemelezi wanaoweza kuhisi asidi na kuhara. Kwa kuongezea, lactate na acetate hutumia aina zingine za microflora ya kirafiki kama chanzo cha nishati, ambayo hutoa butyrate - chanzo kikuu cha nishati kwa seli za epithelial ya matumbo na kizuizi cha kupenya kwa vimelea vya intracellular ndani yao, na kiwanja hiki pia hupunguza hatari ya kuendeleza colitis ya ulcerative na saratani ya koloni. Kwa hivyo, aina chache tu za bakteria hutengeneza dutu ya uponyaji kutoka kwa vifaa vya chakula hatari kwa mwili, na, kulinda niche yao kutoka kwa washindani, kama bonasi kwa mtu, kukandamiza ukuaji wa vimelea kwenye matumbo yake! Sasa fikiria jinsi kadhaa na mamia ya spishi za vijidudu hujumuishwa katika minyororo ndefu na yenye matawi zaidi ya kimetaboliki ambayo hutoa asidi muhimu ya amino, vitamini na metabolites zingine, na hivyo kurekebisha usagaji chakula, kinga na hata tabia zetu, pamoja na chakula.

Microbiota na fetma

Athari kubwa ya microbiota kwenye fetma ilionyeshwa kwa mara ya kwanza bila vijidudu kabisa na ilikuzwa chini ya hali tasa. Kwa kawaida, panya tasa huwa na tishu za adipose kwa 42% chini ya panya wanaolinganishwa na microflora. Wakati huo huo, panya nyembamba za kuzaa hutumia 29% ya chakula zaidi kuliko wenzao kamili zaidi na microflora. Watafiti walihamisha microflora kutoka kwa kawaida hadi panya tasa na waliona ongezeko la 57% la tishu za adipose ndani ya wiki mbili, licha ya kupungua kwa 27% kwa ulaji wa chakula!

Waandishi walihitimisha kuwa microflora husaidia kutoa nishati zaidi kutoka kwa chakula kidogo. Wakati huo huo, ufanisi wa nishati ya digestion na microflora huongezeka sana kwamba ziada ya kalori huhifadhiwa kwenye tishu za adipose.

Matokeo yaliyopatikana katika utafiti huu yanatokana na aina ndogo ya glycosidasi iliyosanisishwa kwa kujitegemea na mwili wa mamalia - vimeng'enya vya kupasua vifungo katika molekuli changamano za kabohaidreti kama vile nyuzi za mimea. Kwa kulinganisha, ikiwa katika genome yetu kuna jeni 20 tu kwa ajili ya awali ya glycosidases, basi aina ya bacterioid pekee huunganisha aina 261 za glycosidases, na microbiome nzima ina jeni 250,000 kwa awali ya enzymes hizi. Kwa hiyo, kwa kukosekana kwa microbiota, fiber yenye utajiri wa nishati huacha mwili na kinyesi, haikidhi mahitaji ya kalori, hivyo panya za kuzaa hula zaidi na uzito mdogo kuliko wenzao na microflora ya kawaida. Matokeo ya masomo haya bila kujua yanaleta wazo la njia ya kutibu fetma kwa uharibifu kamili wa microbiota na antibiotics. Hata hivyo, mageuzi ya ushirikiano wa wanadamu na microbiota imekwenda mbali sana kwamba utekelezaji wa wazo hili hauwezekani, na kutoka kwa mtazamo wa kliniki, ni hatari sana.

Kwanza, tofauti na panya, hatuwezi kumudu kuishi katika hali tasa. Mazingira yana microorganisms nyingi za pathogenic ambazo zitakuwa na furaha kuchukua niches bila microflora ya asili. Kwa mfano, mwanamke ambaye kesi yake ya kliniki imetolewa mwanzoni mwa makala hiyo alipata maambukizi ya Clostridia mara tu baada ya kutibiwa kwa vaginosis ya bakteria na viwango vya juu vya antibiotics. Pili, tayari nimesema kwamba bila microbiota, hatuwezi kuvunja fructans peke yetu, mkusanyiko ambao umejaa matatizo makubwa ya utumbo. Na hatimaye, tatu, matumizi ya antibiotics katika mazoezi inaonyesha athari kinyume - fetma ni kuchochewa, na tofauti zaidi na matajiri katika utungaji microbiota hulinda dhidi ya fetma.

Antibiotics na fetma

Tangu katikati ya karne iliyopita, antibiotics imetumiwa sana katika kilimo ili kuongeza kasi ya uzito wa mifugo. Kwa lengo hili, maandalizi yanaongezwa kwa malisho kwa msingi unaoendelea, kwa sababu ambayo 70% ya antibiotics zinazozalishwa hutumiwa kwa ufugaji wa wanyama.

Athari nzuri ya antibiotics kwa uzito wa mwili kwa muda mrefu imekuwa ikihusishwa na kuzuia maambukizo, kwa sababu mnyama mwenye afya hupata uzito haraka. Lakini baadaye ilithibitishwa kuwa utegemezi huu unapatanishwa na mabadiliko katika muundo wa microbiota. Athari sawa ya antibiotics juu ya uzito wa mwili wa binadamu ilionekana kuwa haiwezekani, kwani tiba ya antibiotic hutumiwa kwa muda mfupi na mara kwa mara. Wakati huo huo, miaka 10 iliyopita katika tafiti iligundua kuwa hata kozi moja ya antibiotics inaongoza kwa kupungua kwa utofauti wa microbiota ya binadamu ndani ya miaka 4. Uchambuzi wa meta wa 2017 wa karibu watu 500,000 uligundua kuwa matumizi ya viuavijasumu utotoni yaliongeza sana hatari ya kunenepa sana baadaye maishani, na kipimo cha antibiotiki kilihusiana vyema na unene. Kwa hivyo, upungufu unaotarajiwa wa uzito wa mwili kama matokeo ya ukandamizaji wa microbiota haufanyiki, lakini katika siku zijazo, kinyume chake, maendeleo ya fetma huzingatiwa. Labda, antibiotics, kwa kuchagua kuharibu wawakilishi wa microflora ya kawaida nyeti kwao, huunda aina ya "microbiota ya fetma".

Wazo la mnyororo unaoendelea wa kimetaboliki na "microbiota ya unene"

Mikrobiota kamili ni msururu endelevu wa miitikio ambayo huvunja nyuzinyuzi zenye utajiri wa nishati kuwa misombo isiyo na nishati. Katika kesi hii, kila metabolite ya kati ambayo bado ina nishati inachukuliwa na bakteria inayofuata kwenye mnyororo wa kimetaboliki, yenye uwezo wa kuunganisha vimeng'enya kwa kuvunjika kwake, kunyonya sehemu yake ya nishati. Metaboli za mwisho za utendakazi wa mnyororo unaoendelea wa kimetaboliki ni asidi ya mafuta ya mnyororo mfupi, ambayo hupunguzwa sana na seli za matumbo na hazijaingizwa kwenye tishu za adipose, na zingine hata huzuia lipogenesis na kukandamiza hamu ya kula. Kwa hivyo, microbiota iliyojaa karibu kabisa hutumia nishati ya nyuzi na hulinda mwenyeji kutokana na fetma, hata ikiwa anatumia vibaya wanga haraka.

Tofauti na microflora ya kawaida, "microbiota ya fetma" ni ya kuchukiza kwa sababu ya spishi zinazokosekana, genera au familia nzima ya bakteria, kwa hivyo haiwezi kuunda mnyororo wa kimetaboliki unaoendelea. Kwa kuwa aina tofauti za nyuzi zinavunjwa na wawakilishi wengi wa microbiota, kutokuwepo kwa baadhi yao hakuzuii mwanzo wa mlolongo wa kimetaboliki na nyuzi za chakula zimevunjwa kwa usalama kwa metabolites za kati. Kwa upande wake, kutokuwepo kwa aina za bakteria ambazo huvunja hasa metabolites za kati husababisha mkusanyiko wa mwisho katika lumen ya matumbo. Tofauti na nyuzi, metabolites za kati zinaweza kufyonzwa na mwili, pamoja na kuongeza akiba ya tishu za adipose. Kwa hivyo, "microbiota ya fetma" ina aina ya mapungufu ambayo nishati "inapita" ndani ya mwili wa mwanadamu.

Kinachodaiwa kuwa ni "obesity microbiota" kimeungwa mkono na majaribio ya upandikizaji wa kinyesi kutoka kwa watu wa umbile tofauti hadi panya tasa. Ili kuwatenga mambo mengine, microbiota kwa ajili ya kupandikiza iliajiriwa kutoka kwa mapacha 8, ambao jozi zao zilitofautiana kwa uwepo na kutokuwepo kwa fetma, na panya, ambazo zilipokea microbiota kutoka kwa watu wenye mwili tofauti, waliishi tofauti. Mikrobiota inayotokana na mapacha wanene ilikuwa na muundo mdogo wa spishi ukilinganisha na mikrobiota tofauti zaidi ya mapacha wenye miili ya kawaida.

Kama matokeo ya jaribio, panya waliopokea "microbiota ya unene" walionyesha faida kubwa katika mafuta ya mwili tayari siku ya 8 baada ya kupandikizwa. Wakati huo huo, wingi wa mafuta katika panya ambao walipokea microbiota kutoka kwa mapacha wenye uzito wa kawaida wa mwili ulibakia bila mabadiliko makubwa katika jaribio hilo.

Kwa kuongeza, waandishi wa utafiti huu waliamua kupima maambukizi ya fetma. Kwa hili, panya zilizopatikana kama matokeo ya kupandikizwa kwa microbiota tofauti ziliwekwa kwenye ngome ya kawaida baada ya siku 5. Udhibiti wa uzani wa mwili na muundo wa mwili katika siku ya 10 ya kuishi pamoja ulionyesha kuwa panya waliopokea "microbiota ya unene" walipata mafuta kidogo kuliko panya sawa katika sehemu ya kwanza ya jaribio (wanaoishi kwa kutengwa), na kwa kweli hawakutofautiana na kuishi pamoja. panya waliopokea mikrobiota kutoka kwa mapacha wenye umbo la kawaida. Uchunguzi wa microbiome ulionyesha ongezeko la aina mbalimbali za microbiota katika panya ambazo awali zilipokea sare "microbiota ya fetma." Muhimu zaidi, panya wa ngozi ambao hapo awali walipokea microbiota tofauti hawakupata fetma kutoka kwa wakazi wao.

Uchambuzi wa metabolites kwenye utumbo ulionyesha kuwa baada ya kuishi pamoja katika panya ambao hapo awali walipokea "microbiota ya fetma", kulikuwa na kupungua kwa disaccharides na kuongezeka kwa asidi ya mafuta ya mnyororo mfupi. Kwa hivyo, iligundulika kuwa microbiota tofauti hulinda dhidi ya maendeleo ya fetma, na upandikizaji au uhamisho wa asili wa microbiota vile kwa panya feta husababisha kuhalalisha uzito wa mwili.

Hitimisho

Ikumbukwe kwamba panya ni coprophages, ambayo inawezesha sana kubadilishana asili ya microbiota kati ya cohabitants. Hata hivyo, matokeo ya tafiti juu ya microbiota na epidemiology ya fetma kwa wanadamu pia inaweza kuelezewa na kubadilishana kwa microflora kupitia mwingiliano wa kijamii. Hapo juu, nilizungumza juu ya jinsi kwenda kwa chekechea huongeza utofauti wa microbiota, lakini kubadilishana kwa microflora kunaweza pia kutokea kupitia uhusiano mwingine wa kijamii na uwezekano wa kuathiri hatari ya fetma. Kwa mfano, uchambuzi wa rekodi za matibabu za familia 1,519 za wanajeshi wa Amerika ulifanya iwezekane kubaini kuwa faharisi ya misa ya wanafamilia baada ya kupewa kituo kipya cha kazi ndani ya miezi 24 ilibadilika kulingana na viashiria vya idadi ya watu. eneo. Waandishi wa hili na tafiti nyingine 45 zinazofanana zinaonyesha kuwa tofauti katika physique yetu kutoka kwa mazingira ya karibu inaweza kuongeza usumbufu wa kisaikolojia, na hii, kwa upande wake, huathiri tabia ya kula na shughuli za kimwili. Walakini, majaribio ya kudhibitisha uhusiano huu wa sababu hadi sasa hayajafaulu. Wakati huo huo, kubadilishana kwa microbiota kupitia mazingira na mawasiliano ya moja kwa moja inaweza kuelezea jambo hili.

Katika muktadha huu, uzoefu wangu wa maisha unaweza pia kuvutia. Mimi mwenyewe bado ni drish na msemo "sio kwa chakula cha farasi" unanihusu! Na tangu nilipokutana na mke wangu, alianza kupunguza uzito mwaka hadi mwaka. Ukweli, hakuwahi kuwa na fetma, lakini tangu mwanzo wa uhusiano wetu alipoteza uzito dhahiri. Hata nikiwa mwanafunzi, alitania kwamba nilimwambukiza minyoo yangu, lakini mara tu nilipopata kazi katika maabara, niliangalia kila kitu na sikupata kitu cha aina hiyo. Kisha, kwa mara ya kwanza, nilipendekeza kwamba jambo hilo linaweza kuwa katika upekee wa microbiota yangu, ambayo mke wangu alichukua hatua kwa hatua. Kwa bahati mbaya, haiwezekani kusoma vipengele hivi katika maabara yetu, kwa hiyo nilituma sampuli ya "ulimwengu wangu wa ndani" kwa Atlas kwa uchambuzi. Nitaandika juu ya matokeo ya uchambuzi katika makala inayofuata, ambayo nitazungumzia kwa undani kuhusu mbinu za kurekebisha microbiota ili kupunguza uzito wa mwili (upd: hadithi kuhusu matokeo).