Ішек флорасы: аз тамақтан көбірек энергия алыңыз

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-16 16:10

Тұрақты диареяға және іштің жедел ауруына шағымдары бар әйелді тексергенде клостридия тудырған тоқ ішектің жедел қабынуы анықталды. Бактериялардың антибиотиктерге төзімділігін ескере отырып, науқасқа эксперименттік, бірақ тиімді терапия әдісі ұсынылды - донорлық микробиотаны (ішек микрофлорасын) трансплантациялау.

Науқастың ішектеріне 600 мл донорлық нәжіс суспензиясын енгізгеннен кейін аурудың қайталануы байқалмады - донордың микробиотасы қоздырғышты сәтті ығыстырып, оның тауашасын басып алды. Алайда, бір жылдан кейін әйел дәрігерге тез салмақ қосуына шағымданды, ал трансплантацияға дейінгі өмір бойы оның дене салмағы қалыпты және тұрақты болды. Процедура жасалған сәттен бастап өсу 15 кг болды, ал жалпы дене салмағы 155 см бойымен 77 кг-ға жетті. Дене шынықтыру және диетаға қарамастан, науқастың салмағы көп ұзамай 80 кг-нан асты. Дәрігер жалпы сау донордың да артық салмағы бар екенін және микробиоталар арқылы семіздіктің «ластану» мүмкіндігіне жол бергенін атап өтті. Бір қарағанда, мұндай батыл болжамның дәлелді негізі бар. Бұл мақалада мен микробиотаның ас қорытуға әсері және оның түрлік әртүрлілігі неге азаяды, ал біркелкі семіздік қаупін арттырады.

глаголалар.

Кіріспе

Тұқым қуалайтын семіздік ықтималдығы 80% жетеді, бірақ ядролық геномдағы жеке айырмашылықтар популяциядағы дене салмағының өзгергіштігінің 2% -дан азын құрайды. Сонымен қатар, ядролық геном балаға әр ата-анадан бірдей дерлік беріледі, бірақ балалар семіздікті аналарынан айтарлықтай жоғары жиілікпен мұра етеді. Бұл құбылыс көбінесе өз ДНҚ-сы бар және шәует басында жоқ митохондриялардың метаболизміне әсер етуімен түсіндіріледі, сондықтан митохондрия геномы эмбрионға тек ананың жұмыртқасынан тұқым қуалайды. Дегенмен, митохондриялық геномды зерттеу нәтижелері семіздіктің тұқым қуалау жағдайларын одан да азырақ түсіндіреді. Осылайша, егер бұл аурудың тұқым қуалауы тек ішінара ядролық және митохондриялық геномдар арқылы жүргізілсе, онда семіздік балаларға негізінен үшінші адамның геномы - микробиома (микробиотаның гендерінің жиынтығы) арқылы берілуі мүмкін, ол да тұқым қуалайды. ана?

Микробиоманың тұқым қуалауы және өзгергіштігі

Құрсақішілік даму ұрықтың абсолютті стерильділігімен бірге жүреді, ол алғаш рет микробиотаны алады, табиғи босану кезінде туу арнасын жеңеді. Сондықтан табиғи жолмен туылған нәрестелер кесар тілігі арқылы алынған нәрестелерге қарағанда әртүрлі микробиотаға ие. Сондай-ақ, зерттеулер кесарь тілігі арқылы туған балалардың семіздікке шалдығу қаупі жоғары екенін көрсетті. Осыған қарамастан, бұл балалардағы микробиотаның құрамы емшек сүтімен емізу жағдайында бірте-бірте қалыпқа келеді, бұл шартты бактериялар мен клостридиялардың популяциясын басатын бифидобактериялар мен лактобактериялардың басым болуын қамтамасыз етеді. Табиғи туылу және емшек сүті микробиотаның негізін құрайды, ол әдетте өмір бойы сақталады. Микробиотаны бактериялардың басқа түрлерімен одан әрі байыту өмір салтына байланысты.

Мәселен, балабақшаға бару микробиотаның түрлік алуандығын арттырудың маңызды және тәуелсіз факторы болып табылады. Екінші жағынан, антибиотиктер мен антисептиктерді кеңінен қолдану, сондай-ақ қатаң санитарлық-гигиеналық нормалар адамдар арасындағы микробиотаның алмасу жылдамдығын және оның әртүрлілігін төмендетеді (антибиотиктердің микробиотаға әсері және жағымсыз иіс туралы толығырақ осы жерден оқыңыз). Осылайша, микробиоманың тұқым қуалаушылық және өзгергіштігі туралы айтуға болады.

Микробиотаның құрылымы

Жасы ұлғайған сайын ішектегі бактериялық жасушалардың саны бірте-бірте 100 триллионға жетеді, бұл ересек адамның дене жасушаларының санынан 10 есе асып түседі. Сонымен қатар, бактериялардың мөлшері аз болғандықтан, бүкіл микробиотаның салмағы 2 кг-ға дейін жетеді және тоқ ішекке сәйкес келеді.

Тік ішектің 60%-ға жуығын микроорганизмдер құрайды, олардың колониялары өсімдік тағамының талшықтарында (целлюлоза) өсіп, оларды тамақ және қаңқа ретінде пайдаланады, осылайша нәжістің кесек консистенциясын құрайды. Бактериялардың айтарлықтай санына қарамастан, олардың адам ағзасымен өзара әрекеттесуін ғалымдар ұзақ уақыт бойы қатаң комменсализм шеңберінде қарастырды, онда микроорганизм қарым-қатынастан пайда көреді, ал макроорганизм пайда да, зиян да алмайды. Дегенмен, генотиптеу әдістерінің дамуымен микробиотаның түсінігі айтарлықтай өзгерді.

Микробиотаның түрлік әртүрлілігі микроорганизмдердің 300-700 түріне жететіні, ал олардың жалпы геномы адам геномынан 300 есе көп 10 миллион геннен тұратыны анықталды. Микробиома гендерін осылайша жинақтау және олардың санын адамдағымен салыстыру бұл жерде жай сөз емес. Көптеген бактериялық гендер адамның ядролық геномын функционалды түрде толықтырады және микроорганизмдердің түраралық әрекеттесуі соншалықты жақын, кейбір түрлер бір-бірінсіз өмір сүре алмайды. Осы бағыттағы соңғы жаңалықтар адам мен микробиотаның өзара тиімді қатынасы туралы айтуға мүмкіндік берді және оның гендерінің жиынтығы микробиома немесе адамның үшінші геномы деп аталады. Түсіндіру үшін мен нақты мысал келтіремін.

Микробио физиологиясы

Өсімдік өнімдерімен біз фруктоза полимерлерін (фруктандарды) тұтынамыз, оларда қарапайым қанттарға ыдырайтын өз ферменттеріміз жоқ. Өңделмеген фруктандар сіңірілмейді және олардың ішекте жиналуы ауыр бұзылуларды тудырады, ал ауыз қуысында оларды тіс эмальына бекіту үшін кариозды бактериялар пайдаланады. Бізге фруктандарды лактат пен ацетатқа бөлетін фермент гендері бар бифидобактериялар мен лактобактериялар көмектеседі. Бұл метаболиттер қышқылға сезімтал және диарея тудыратын оппортунистік бактериялардың көбеюін азайтатын қышқылдық жағдайларды жасайды. Сонымен қатар, лактат пен ацетат энергия көзі ретінде достық микрофлораның басқа түрлерін пайдаланады, олар бутират - ішек эпителий жасушалары үшін негізгі энергия көзі және оларға жасушаішілік патогендердің енуінің тежегіші болып табылады, және бұл қосылыс сонымен қатар ауру қаупін азайтады. ойық жаралы колит пен тоқ ішек қатерлі ісігінің дамуы. Сонымен, бактериялардың бірнеше түрі ғана ағзаға қауіпті тағам компоненттерінен емдік затты синтездейді және өз тауашасын бәсекелестерден қорғай отырып, адамға бонус ретінде оның ішектерінде патогендердің өсуін басады! Енді микроорганизмдердің ондаған және жүздеген түрлері маңызды амин қышқылдарын, витаминдер мен басқа метаболиттерді өндіретін, осылайша ас қорытуды, иммунитетті және тіпті біздің мінез-құлқымызды, соның ішінде тағамды модуляциялайтын ұзағырақ және тармақталған метаболикалық тізбектерге қалай біріктірілетінін елестетіп көріңіз.

Микробиота және семіздік

Микробиотаның семіздікке айтарлықтай әсері алғаш рет микроорганизмдерден мүлдем айырылған және стерильді жағдайларда өсірілгенде көрсетілді. Әдетте, зарарсыздандырылған тышқандарда микрофлорасы бар салыстырмалы тышқандарға қарағанда әдетте 42% аз май тіндері болады. Сонымен қатар, жұқа стерильді тышқандар микрофлорасы бар анағұрлым толық аналогтарына қарағанда 29% көп тамақ тұтынады. Зерттеушілер микрофлораны қалыптыдан зарарсыздандырылған тышқандарға ауыстырды және азық-түлікті тұтынудың 27% төмендеуіне қарамастан, екі апта ішінде май тінінің 57% ұлғаюын байқады!

Авторлар микрофлора аз тағамнан көбірек энергия алуға көмектеседі деген қорытындыға келді. Сонымен қатар, микрофлорамен ас қорытудың энергия тиімділігі соншалықты жоғарылайды, нәтижесінде артық калория май тінінде сақталады.

Бұл зерттеуде алынған нәтижелер сүтқоректілер денесімен тәуелсіз синтезделген гликозидазалардың әртүрлілігінің аздығына байланысты - өсімдік талшығы сияқты күрделі көмірсулар молекулаларындағы байланыстарды ажыратуға арналған ферменттер. Салыстыру үшін, егер біздің геномымызда гликозидазаларды синтездейтін бар болғаны 20 ген болса, онда тек бактериоидты түрдің өзі гликозидазалардың 261 түрін синтездейді, ал бүкіл микробиома осы ферменттерді синтездейтін 250 000 генді қамтиды. Осылайша, микробиоталар болмаған кезде энергияға бай талшықтар денені нәжіспен қалдырады, калориялық қажеттіліктерді қанағаттандырмайды, сондықтан зарарсыздандырылған тышқандар қалыпты микрофлорасы бар әріптестеріне қарағанда көбірек жейді және салмағы аз. Бұл зерттеулердің нәтижелері антибиотиктермен микробиотаны толық жою арқылы семіздікті емдеу әдісі туралы ойды туындатады. Дегенмен, адам мен микробиотаның бірлескен эволюциясы соншалықты, бұл идеяны жүзеге асыру мүмкін емес, ал клиникалық тұрғыдан алғанда, бұл өте қауіпті.

Біріншіден, тышқандардан айырмашылығы, біз стерильді жағдайда өмір сүре алмаймыз. Қоршаған ортада табиғи микрофлорадан бос тауашаларды қуана алатын көптеген патогендік микроорганизмдер бар. Мысалы, мақаланың басында клиникалық жағдайы келтірілген әйел бактериялық вагинозды антибиотиктердің жоғары дозаларымен емдегеннен кейін ғана Clostridia инфекциясын жұқтырды. Екіншіден, мен микробиотасыз біз фруктандарды өз бетінше ыдырай алмайтынымызды айттым, олардың жинақталуы ас қорыту жүйесінің ауыр бұзылыстарына толы. Ал, ақырында, үшіншіден, антибиотиктерді тәжірибеде қолдану керісінше әсер етеді – семіздік күшейеді, ал әртүрлі және бай композициялық микробиоталар семіздіктен қорғайды.

Антибиотиктер және семіздік

Өткен ғасырдың ортасынан бастап ауыл шаруашылығында малдың салмақ қосуын жеделдету үшін антибиотиктер кеңінен қолданыла бастады. Осы мақсатта жемге тұрақты түрде препараттар қосылып, нәтижесінде өндірілетін антибиотиктердің 70 пайызы мал шаруашылығына жұмсалады.

Антибиотиктердің дене салмағына оң әсері бұрыннан бері инфекциялардың алдын алумен байланысты болды, өйткені сау жануар тезірек салмақ қосады. Бірақ кейінірек бұл тәуелділік микробиотаның құрамының өзгеруімен байланысты екендігі дәлелденді. Антибиотиктердің адам денесінің салмағына ұқсас әсері екіталай деп саналды, өйткені антибиотикалық терапия қысқа уақытқа және сподикалық түрде қолданылады. Сонымен қатар, 10 жыл бұрын зерттеулерде антибиотиктердің бір курсының өзі 4 жыл ішінде адам микробиотасының әртүрлілігінің төмендеуіне әкелетіні анықталды. 2017 жылы 500 000-ға жуық адаммен жүргізілген зерттеулердің мета-талдауы антибиотиктерді нәресте кезінде қолдану кейінгі өмірде семіздік қаупін айтарлықтай арттыратынын, антибиотик дозасы семіздікпен оң корреляция жасайтынын көрсетті. Осылайша, микробиотаны басу нәтижесінде дене салмағының күтілетін төмендеуі болмайды, бірақ болашақта, керісінше, семіздіктің дамуы байқалады. Болжам бойынша, антибиотиктер оларға сезімтал қалыпты микрофлораның өкілдерін іріктеп бұза отырып, «семіздік микробиотасының» түрін құрайды.

Үздіксіз зат алмасу тізбегі және «семіздік микробиотасы» туралы түсінік

Толық микробиота - энергияға бай талшықты энергиясы аз қосылыстарға ыдырататын үздіксіз метаболикалық реакциялар тізбегі. Бұл жағдайда әлі де энергиясы бар әрбір аралық метаболит метаболизм тізбегіндегі келесі бактериямен ассимиляцияланады, оның ыдырауы үшін ферменттерді синтездеуге, энергияның өз бөлігін сіңіруге қабілетті. Үздіксіз зат алмасу тізбегі қызметінің соңғы метаболиттері қысқа тізбекті май қышқылдары болып табылады, олар негізінен ішек жасушаларымен катаболизденеді және май тінінде сублимацияланбайды, ал олардың кейбіреулері тіпті липогенезді тежейді және тәбетті басады. Осылайша, толыққанды микробиота талшықтың энергиясын толығымен дерлік пайдаланады және тез көмірсуларды теріс пайдаланса да, иесін семіздіктен қорғайды.

Қалыпты микрофлорадан айырмашылығы, «семіздік микробиотасы» бактериялардың жетіспейтін түрлеріне, тектеріне немесе тұтас отбасыларына байланысты монотонды болып табылады, сондықтан ол үздіксіз метаболикалық тізбекті құра алмайды. Талшықтың әртүрлі түрлері микробиотаның көптеген өкілдерімен ыдырайтындықтан, олардың кейбіреулерінің болмауы метаболизм тізбегінің басталуына кедергі келтірмейді және тағамдық талшықтар аралық метаболиттерге қауіпсіз ыдырайды. Өз кезегінде, аралық метаболиттерді арнайы ыдырататын бактериялық түрлердің болмауы соңғысының ішек люменінде жиналуына әкеледі. Талшықтан айырмашылығы, аралық метаболиттер организмге сіңе алады, соның ішінде май тінінің қорын арттырады. Осылайша, «семіздік микробиотасының» құрамында адам ағзасына энергия «ағылатын» саңылаулар түрі бар.

Болжалды «семіздік микробиотасы» әртүрлі дене пішініндегі адамдардың нәжісін зарарсыздандырылған тышқандарға трансплантациялау бойынша эксперименттермен расталды. Басқа факторларды жоққа шығару үшін трансплантацияға арналған микробиота жұптары семіздіктің болуы мен болмауымен ерекшеленетін 8 егізден алынды, ал микробиотаны әртүрлі дене бітімі бар адамдардан алған тышқандар бөлек өмір сүрді. Семіз егіздерден алынған микробиота қалыпты денелі егіздердің әртүрлі микробиоталарымен салыстырғанда сирек түр құрамы болды.

Тәжірибе нәтижесінде «семіздік микробиотасын» алған тышқандар трансплантациядан кейінгі 8-ші күні дене майының айтарлықтай артқанын көрсетті. Сонымен бірге қалыпты дене салмағы бар егіздерден микробиотаны алған тышқандардағы майдың массасы тәжірибе бойы айтарлықтай өзгеріссіз қалды.

Сонымен қатар, осы зерттеудің авторлары семіздіктің жұқпалылығын тексеруді шешті. Ол үшін әртүрлі микробиоталарды трансплантациялау нәтижесінде алынған тышқандар 5 күннен кейін ортақ торға орналастырылды. Бірлескен өмір сүрудің 10-шы күніндегі дене салмағы мен дене құрамын бақылау «семіздік микробиотасын» алған тышқандар эксперименттің бірінші бөлігінде (оқшауланған жағдайда өмір сүретін) ұқсас тышқандарға қарағанда аз май жинағанын және іс жүзінде бірге өмір сүруден ерекшеленбегенін көрсетті. қалыпты дене бітімі бар егіздерден микробиотаны алған тышқандар. Микробиома талдауы бастапқыда біркелкі «семіздік микробиотасын» алған тышқандардағы микробиотаның әртүрлілігінің артқанын көрсетті. Ең бастысы, бастапқыда әртүрлі микробиотаны алған арық тышқандар олардың бірге тұратын адамдарынан семіздікке ұшырамаған.

Ішектегі метаболиттерді талдау бастапқыда «семіздік микробиотасын» алған тышқандарда бірге өмір сүргеннен кейін дисахаридтердің азаюы және қысқа тізбекті май қышқылдарының көбеюі байқалды. Осылайша, әртүрлі микробиотаның семіздіктің дамуынан қорғайтыны анықталды, ал мұндай микробиотаны семіз тышқандарға трансплантациялау немесе табиғи түрде беру дене салмағының қалыпқа келуіне әкеледі.

Қорытынды

Айта кету керек, тышқандар кофрофагтар болып табылады, олар бірге тұратындар арасында микробиотаның табиғи алмасуын айтарлықтай жеңілдетеді. Дегенмен, адамдардағы семіздіктің микробиотасы мен эпидемиологиясын зерттеу нәтижелерін әлеуметтік өзара әрекеттесу арқылы микрофлораның алмасуымен де түсіндіруге болады. Жоғарыда мен балабақшаға бару микробиотаның әртүрлілігін қалай арттыратыны туралы айттым, бірақ микрофлораның алмасуы басқа әлеуметтік байланыстар арқылы да болуы мүмкін және семіздік қаупіне әсер етуі мүмкін. Мысалы, американдық әскери қызметшілердің 1519 отбасының медициналық құжаттарын талдау 24 айдың ішінде жаңа кезекші пунктке тағайындалғаннан кейін отбасы мүшелерінің дене салмағының индексі халық санының көрсеткіштеріне сәйкес өзгергенін анықтауға мүмкіндік берді. аумақ. Осы және басқа да 45 ұқсас зерттеулердің авторлары біздің дене бітіміміздің жақын ортадан айырмашылығы психологиялық ыңғайсыздықты арттыруы мүмкін деп болжайды және бұл, өз кезегінде, тамақтану тәртібі мен физикалық белсенділікке әсер етеді. Дегенмен, бұл себептік байланысты дәлелдеу әрекеттері әлі сәтсіз аяқталды. Сонымен қатар, микробиотаның қоршаған орта және тікелей байланыстар арқылы алмасуы бұл құбылысты түсіндіре алады.

Бұл тұрғыда менің өмірлік тәжірибем де қызықты болуы мүмкін. Мен өзім әлі дришпін және «ат жемге емес» деген сөз маған қатысты! Ал мен әйеліммен танысқаннан бері ол жылдан жылға арықтай бастады. Рас, ол ешқашан семіздікке ұшырамаған, бірақ біздің қарым-қатынасымыздың басынан бастап ол айтарлықтай арықтады. Студент болсам да, құртымды жұқтырдым деп әзілдеді, бірақ зертханаға жұмысқа кірген бойда бәрін тексеріп, ондай ештеңе таппадым. Содан кейін мен бірінші рет мәселе әйелім бірте-бірте қабылдаған микробиотамның ерекшеліктерінде болуы мүмкін деп ұсындым. Өкінішке орай, біздің зертханада бұл ерекшеліктерді зерттеу мүмкін емес, сондықтан мен өзімнің «ішкі әлемімнің» үлгісін Атласқа талдауға жібердім. Талдау нәтижелері туралы келесі мақалада жазамын, онда дене салмағын азайту үшін микробиотаны түзету әдістері туралы егжей-тегжейлі айтатын боламын (жаңарту: нәтижелер туралы әңгіме).