Ново проучване на изследователи от Държавния университет на Северна Каролина показва, че източниците на протеини в храната на животните могат да окажат значително влияние както върху популацията, така и върху функциите на микроскопичните организми в червата им. Тези микроорганизми, известни като чревен микробиом, могат да повлияят на различни аспекти на нашето здраве. Откритията биха могли да помогнат за по-доброто разбиране на начините за превенция и лечение на стомашно-чревни заболявания, които понастоящем засягат качеството на живот на милиони хора по света.
„Има нещо сбъркано в това, което ядем днес, и не сме близо до това да знаем какво е то“, казва Алфредо Блейкли-Руис, постдокторант в NC State и съавтор на статията, описваща изследването. „Лабораторията ни искаше да разбере как различните диети влияят на това, което живее в червата, и да научи нещо за това какво правят тези микроби функционално в отговор на тази диета.“
В проучването изследователите са се интересували по-специално от това как източникът на протеини в диетата - например протеините, съдържащи се в млякото, яйцата и различни растения като грах или соя - влияе върху чревните микробиоми на мишките. В продължение на една седмица мишките са хранени с диети, съдържащи само един източник на протеини, включително яйчен белтък, кафяв ориз, соя и мая.
Използвайки интегриран метагеномично-метапротеомичен подход, изискващ масспектрометрия с висока разделителна способност, изследователите установяват, че чревният микробиом на мишките се променя много в хода на изследването, като някои протеинови източници показват изключителни ефекти.
„Съставът на чревния микробиом се променяше значително всеки път, когато сменяхме източника на протеин“, казва Блейкли-Руис. „Протеиновите източници с най-голям функционален ефект бяха кафявият ориз, дрождите и яйчните белтъци“.
При изследването на функционалните промени в чревния микробиом проучването показа, че двата най-големи ефекта на хранителните протеини са върху метаболизма на аминокиселините, което е било очаквано от изследователите, и върху разграждането на сложните захари, което не е било очаквано.
„Диетите с кафяв ориз и яйчен белтък увеличиха разграждането на аминокиселините в чревния микробиом на мишките, което означава, че микробите разграждаха тези протеини, вместо да произвеждат свои собствени аминокиселини от нулата“, казва Блейкли-Руис. "В това има интуитивен смисъл, защото протеините се състоят от аминокиселини, но това е нещо, което искаме да проучим по-задълбочено. Някои аминокиселини могат да се разградят в токсини, а други могат да повлияят на оста черва-мозък, така че има потенциални последици за здравето от тези диети."
Проучването показа също, че дългите вериги от захари, свързани с хранителните протеини, наречени гликани, също играят роля в промяната на функцията на чревния микробиом. Многобройните хранителни източници на протеини, включително соя, ориз, мая и яйчен белтък, предизвикват промяна в производството на ензими, които разграждат гликаните, понякога значителна, при микробите в червата.
„Това може да бъде наистина значимо за здравето“, казва Блейкли-Руис. "По-специално при диетата с яйчен белтък една бактерия поема контрола и активира множество ензими, разграждащи гликаните. След това отгледахме тази бактерия в лабораторията и установихме, че ензимите за разграждане на гликани, които тя произвежда в среда, съдържаща белтък от яйце, са подобни на тези, произвеждани в среда, съдържаща муцин."
Муцинът е веществото, което покрива вътрешността на червата и предпазва храносмилателната система от киселини и патогени. Така че, ако бактериите произвеждат ензими, които целенасочено или не разрушават муцина, те могат да увредят лигавицата на червата и да причинят негативни последици за здравето на червата.
„Вълнувам се да проуча тази потенциална връзка между експресията на ензими, разграждащи гликаните в храната с яйчен белтък, и разграждането на муцина от чревния микробиом в бъдещи проучвания“, казва Блейкли-Руис.
Мануел Клайнър, доцент по растителна и микробна биология в щата Северна Каролина и съавтор на статията, казва, че проучването поставя основите на бъдещи изследвания на въздействието на протеиновите източници върху чревния микробиом.
„Едно от ограниченията на нашето изследване е, че, разбира се, диетите са много изкуствени и биха могли да доведат до засилване на резултатите“, каза Клейнер. "Но сега показваме, че яйчният белтък има изключително въздействие върху микробиома. За в бъдеще ни е много интересно да разберем какъв е механизмът на този ефект при смесена протеинова диета при мишки.
"Нашето изследване показва не само кои бактериални видове са в чревния микробиом и тяхното изобилие, но и какво всъщност правят. Тук те смилат конкретно гликаните. Резултатът е много цялостна картина на това, което наистина има значение в червата по отношение на диетата и функцията".
Александрия Бартлет, Артър С. Макмилън, Айша Ауан, Моли Ванхой Уолш, Алиса К. Майерхофер, Симина Винтила, Джеси Л. Майер, Танър Ричи и Кейси М. Териот, всички от NC State, са съавтори на статията, която излиза в The ISME Journal.
