Функціональна їжа та травна мікрофлора
Більшість функціональних продуктів є стійкими до руйнування під дією травних ферментів і потрапляють у товсту кишку неушкодженими. Там вони стають або субстратом (наприклад: волокна), або партнером (наприклад: пробіотики) для природних бактерій. Функціональні сполуки представляють лише невелику частину їжі, яка потрапляє всередину, але після перетравлення вони складають основну частину кишкового болюсу, що досягає товстої кишки.
ВЗАЄМОДІЇ ХАРЧУВАННЯ І ФЛОРИ
Ми можемо розрізнити 3 функціональні групи харчування, відповідно до їх взаємодії з мікрофлорою товстої кишки:
1. мікроконститунти без харчової цінності. Вони можуть трансформуватися флорою у невеликі молекули, які називаються метаболітами, які, незважаючи на низьку концентрацію, можуть мати значний вплив на фізіологію господаря.
2. клітковина та пребіотики. Ці не засвоювані вуглеводи, розщеплені в товстій кишці, змінюють пропорції та кількість різних молекул, що виникають внаслідок бродіння, таких як молочна кислота та газ. Ферментативні метаболіти, що виробляються щодня у товстій кишці, можуть бути дуже великими; наприклад, видобуток газу коливається від 0,2 до 2 літрів на добу (головним чином водень, вуглекислий газ та метан)! Метаболіти беруть участь у декількох функціях кишечника, які беруть участь у підтримці здоров’я або у розвитку патологій. Таким чином, масляна кислота, летюча жирна кислота, відіграє головну роль у збереженні цілісності слизової оболонки товстої кишки або, навпаки, у розвитку патологій цієї слизової оболонки.
3. пробіотики. Ці бактерії забезпечують свою ферментативну активність або індукують активність природних бактерій.
В даний час добре встановлено, що метаболізм мікрофлори товстої кишки є невід’ємною частиною загального обміну речовин. Функціональні продукти харчування через травну флору впливають на фізіологію і, отже, на здоров’я господаря. Це те, що наша команда “Бактеріальні метаболіти та здоров’я” намагається краще зрозуміти у людей. Для цього ми порівнюємо щурів без флори з щурами, що містять фекалію людини і харчуються дієтами, що імітують людську їжу. Метаболіти шукають у сліпій кишці, кінцевій частині кишечника, де ферментація дуже активна. У людини цю функцію виконує проксимальна частина товстої кишки.
.ГЛЮКОЗИНОЛАТИ ТА МІКРОФЛОРИ
Глюкозинолати є мікроскладовими хрестоцвітими. Залежно від виду рослин (капуста, редька, ріпа тощо), хрестоцвіті можуть містити до 15 різних глюкозинолатів; їх концентрація в їжі дуже низька (менше 200 мг/кг). Потенційні токсиканти у високих концентраціях (гіпотиреоїдний зоб, збільшення печінки та нирок, порушення росту.). В даний час показано, що продукти розпаду глюкозинолатів (ізотіоціанатів.) Мають у низьких дозах захисний ефект проти певних видів раку.
Ми показали, що мікрофлора товстої кишки здатна продукувати ці похідні. На жаль, їх природа та фактори, що впливають на їх виробництво, досі недостатньо вивчені. Наша робота in vitro дозволила виділити штами бактерій людини, які беруть участь у деградації цих мікроконститунтів.
. ВОЛОКНА І КІШКОВА ФЕРМЕНТАЦІЯ
Серед волокон пектин та ясна уповільнюють спорожнення шлунка, полегшують запор або допомагають регулювати рівень цукру в крові (рівень глюкози в крові) при цукровому діабеті; інші волокна, такі як целюлоза або лігнін, прискорюють транзит товстої кишки, знижують рівень холестерину в крові та зменшують утворення пухлин слизової оболонки товстої кишки.
Було показано, що ботанічне походження, фізико-хімічна структура та кількість клітковини суттєво впливають на рН сліпої кишки, гліколітичну активність бактерій, виведення газів з ферментації та профіль летких жирних кислот. Наприклад, інулін, повністю розчинна клітковина, збільшує вироблення бутирату; морква та какао, частково розчинні волокна, сприяють виробленню пропіонату; волокна гороху та вівса, повністю нерозчинні, змінюють профіль летких жирних кислот на користь розгалужених кислот. Також було помічено, що з буряковим волокном, що чим дрібніший розмір зерна та/або висока ступінь вмісту, тим більший видобуток газу.
Ферментація волокон також залежить від природи мікрофлори, яка може бути або не бути метаногенною (у людини 50% населення виділяє метан). Таким чином, при однаковому проковтуванні клітковини, виведення водню та цекульна концентрація молочної кислоти більші у неметаногенних щурів, ніж у метаногенних щурів; в останньому, навпаки, спостерігаємо збільшення виведення метану та вироблення летких жирних кислот.
Нарешті, зауважте, що невелика кількість ферментованої клітковини або її відсутність може впливати на метаболізм флори товстої кишки і, отже, на здоров'я. Таким чином, у метаногенних щурів, потрапляння в організм водорості Ulva lactuca зменшує цекальну концентрацію молочної кислоти, що спричинює підлуговування рН товстої кишки та змінює профіль летких жирних кислот.
. ПРЕБІОТИКА ТА КІШКОВА ФЕРМЕНТАЦІЯ
Спочатку, ці неперетравлювані вуглеводи з короткими ланцюгами використовувались у режимах схуднення або дієти для запобігання надмірному споживанню цукру (сахарози). Зараз ми знаємо, що вони також можуть поліпшити травлення, збільшуючи кількість біфідів з позитивними відтінками та зменшуючи кількість гнильних бактерій. Вони розщеплюють білки та амінокислоти до токсичних продуктів для стінок кишечника або нервової системи (аміак, аміни, фенол, крезол, скатол).
Ми перевірили вплив 3 видів цукру (включеного в раціон 4%) на щурів з метаногенною флорою людини: FOS (b-фрукто-олігосахарид), TOS (b-галакто-олігосахарид), GOS (a-глюко-олігосахарид). Незалежно від того, який олігосахарид використовується, відбувається закислення pH сліпої кишки; це підкислення буде протистояти протеолітичній діяльності.
Крім того, потрапляння в організм синтетичних цукрів модифікує активність ферментів, що беруть участь у їх деградації: TOS специфічно індукує b-галактозидазу, тоді як GOS індукує як b-галактозидазу, b-глюкозидазу, так і 1 α-глюкозидазу; але перш за все він пригнічує b-глюкуронідазу. Це зниження активності b-глюкуронідази може сприяти елімінації канцерогенних молекул.
Крім того, FOS та TOS сприяють зростанню біфідів, які, як відомо, є сприятливими для здоров'я. Нарешті, FOS та TOS спричиняють незначне збільшення виведення метану та водню, тоді як ГСН лише сприяє виведенню метану. Хоча збільшення водню свідчить про сприятливе підкислення для травлення, ефекти, викликані виведенням метану, досі невідомі.
. МІСТНІ ПРОБІОТИКИ І БАКТЕРІЇ
Цим живим мікроорганізмам, що потрапляють всередину, приписується здатність покращувати, а потім підтримувати мікробну екосистему травлення людини у стані рівноваги, сприятливого для здоров'я.
Ми протестували на наших щурах з людською флорою 3 типи ферментованого молока, що містять 30% їжі: йогурт (молоко, зброджене Streptoccocus thermophilus та Lactobacillus bulgaricus), молоко, зброджене штамом Lactobacillus casei (DN 114.001), та комбінація ці два молока.
- Йогурт знижує активність b-глюкуронідази і, отже, сприяє виведенню хімічних канцерогенів;
- ряжанка також зменшує газоутворення, підкислює рН сліпої кишки і збільшує кількість біфідів;
- поєднання двох ферментованих молочків збільшує корисну гліколітичну активність, що збільшує бродіння вуглеводів і, отже, концентрацію в сліпих клітках коротколанцюгових жирних кислот.
Очікується, що ця комбінація йогурту та Lactobacillus casei зменшить непереносимість лактози.
ВСЕ НЕ ТАК ПРОСТО. ІДЕНТИФІКАЦІЯ РЕАЛЬНИХ ЛІДЕРІВ
Кінцеві продукти бактеріального обміну дуже складні. Наші дослідження з розщеплення вуглеводів виявляють незначні коливання концентрацій коротколанцюгових жирних кислот, молочної кислоти та газів залежно від особливостей їжі, споживача та їх флори товстої кишки.
Крім того, перелік бактеріальних метаболітів далеко не вичерпний, оскільки багато штами бактерій, діючи у взаємодії чи конкуренції, беруть участь у процесах гідролізу та бродіння. До цього часу дослідники занадто часто нехтували розширенням галузі дослідження нових бактеріальних метаболітів. Зростаючий інтерес, який ми виявляємо до метаболізму рослинних мікрокомпонентів, позбавлених харчової цінності, - це унікальна можливість виявити поки що невідомі молекули і, зрештою, виявити справжніх гравців, відповідальних за фізіологічні ефекти, що надаються функціональними продуктами харчування.
.МИ РОЗВИВАЄМОСЯ, ТАКОЖ НАШІ БАКТЕРІЇ
Фізіологічні та харчові показники змінюються від народження до старості, що призводить до ймовірного існування різних метаболічних профілів бактерій.
Потреба у клітковині у дітей починає вивчатися, а пробіотики перевіряються у недоношених дітей. Однак знання про бродіння товстої кишки та розуміння їх наслідків для молодих людей залишаються дефіцитними. У цій галузі дослідження, в яких беруть участь молоді ссавці, народжені без мікробів, поміщені в ізолятори та інокульовані фекальною флорою маленьких дітей або новонароджених, є грізним засобом вивчення впливу бродіння на ендогенний метаболізм та цілісність слизової оболонки товстої кишки.
.ДЛЯ КОЖНОГО ПРОФІЛЮ
Ми показали важливість бути чи не бути метаногеном, але існує багато інших параметрів, які диференціюють метаболічний потенціал мікрофлори товстої кишки. Сюди входять, наприклад, можлива наявність сульфатредукуючих бактерій, здатність мікрофлори перетворювати або не перетворювати холестерин і жовчні кислоти в сполуки, що беруть участь у патологіях кольок, рівень імплантації біфідій.
Ці індивідуальні характеристики дають зрозуміти, що користь від споживання даної функціональної їжі різниться залежно від суб’єкта..
Ми ще не класифікуємо особин відповідно до їх профілю ферментації товстої кишки! Однак ми могли б спробувати охарактеризувати це краще, оскільки більшість бактеріальних метаболітів, принаймні частково, виводиться з калом, сечею та газами, що закінчились, і тому їх можна ідентифікувати без інвазивних методів.
.ЗНАННЯ ЗМІШУВАННЯ ТА ДОЗОВОЇ ДІЇ
Ми проілюстрували на кількох прикладах вплив фізико-хімічних характеристик та дози функціональних продуктів харчування на концентрації різних бактеріальних метаболітів.
Інші фактори можуть вплинути на результати цього дослідження. Відповідно до своїх харчових звичок, кожен щодня вживає складну комбінацію функціональної їжі. Оскільки, як відомо, західна дієта не має клітковини порівняно з рекомендаціями ВООЗ, додавання клітковини можна вважати загалом сприятливим.
Ситуація може бути іншою з пребіотиками або рослинними мікрокомпонентами. Пребіотики, які природно містяться в багатьох їстівних рослинах, тепер додають до солодких напоїв та молочних продуктів. Поріг їхньої травної переносимості при розподілі споживання протягом дня становить від 20 до 30 г, надмірне споживання призводить до метеоризму, бурчання, здуття живота та спазмів, навіть діареї.
Крім того, непереносимість лактози або дефіцит інших ендогенних ферментів призводить до перевантаження звичайно засвоюваних вуглеводів. Чи не слід тоді розглядати їх як "негативні функціональні продукти харчування", які можуть серйозно вплинути на "справжню функціональну їжу", додану до дієти? Так само мікрокомпоненти рослин, такі як глюкозинолати, мають потенційно токсичні властивості, такі як мутагенна дія. Де тоді межа між ризиками та перевагами збільшення споживання цих сполук? ?
Поєднуючи пробіотики та пребіотики, чи не отримаємо ми „чудових інгредієнтів” у функціональних продуктах харчування? Однак наслідки симбіотиків потрібно ретельно розглянути. Дійсно, ми показали в експериментах з ферментованим молоком, що ефект поєднання двох пробіотиків не просто відповідає додаванню ефектів кожного з них. Це те ж саме для мікрокомпонентів. Наприклад, біологічна дія глюкозинолатів варіюється залежно від природи волокон, присутніх у раціоні.
ВИСНОВОК, ЦЕ МОЖЕ БЕ ВИ ДОБРЕ ДЛЯ ВАС !
Дієтологи та спеціалісти з харчових технологій повинні пам’ятати, що аналіз фізико-хімічних властивостей функціональних продуктів харчування недостатній для прогнозування їх фізіологічного впливу.
З нашої точки зору, не всі функціональні продукти харчування слід плутати з однією назвою типу "Це добре для вас!" але розмежовано на класи, відповідаючи на одну з таких назв: "Це добре для вас, тому що ви входите до певної групи", "Якщо це не принесе вам користі, у будь-якому випадку, це не принесе вам жодної користі. неправильно" або, в деяких випадках, "Не приймайте!".
Одетт Сіліт та Сільві Работ, лабораторія екології та фізіології травної системи. Команда з метаболітів бактерій та здоров'я.