Короткоцепочечные жирные кислоты укрепляют костную систему

КОРОТКОЦЕПОЧЕЧНЫЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ ЗАЩИЩАЮТ КОСТНУЮ СИСТЕМУ ОТ ПАТОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ И РЕГУЛИРУЮТ ЕЕ МАССУ

Лечение короткоцепочечными жирными кислотами, а также потребление клетчатки значительно увеличивает костную массу и предотвращает остеопороз

Хорошо известно, что здоровое питание повышает наше общее чувство благополучия. Исследователи из FAU - Университета Фридриха-Александра в Эрлангене и Нюрнберге (Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg) обнаружили, что насыщенная клетчаткой диета может положительно влиять на хронические воспалительные заболевания суставов, приводя к укреплению костей.

Ключ к влиянию нашей диеты на наше здоровье  - это кишечные бактерии: здоровая кишечная микрофлора состоит из множества различных видов бактерий. Каждый взрослый человек несет в своем кишечнике около двух килограммов полезных бактерий. Они помогают нашему пищеварению, расщепляют пищевые волокна на отдельные компоненты, которые затем могут быть усвоены организмом. Побочным продуктом этого процесса являются короткоцепочечные жирные кислоты, которые важны для организма тем, что обеспечивают энергией, стимулируют перистальтику кишечника и оказывают противовоспалительное действие. Кишечные бактерии также борются с патогенами, которые нашли свой путь в желудочно-кишечный тракт. Известно, что кишечная Флора может либо защитить от болезни, либо вызвать болезнь, в зависимости от ее состава. Если различные бактерии сосуществуют гармонично, то они могут защитить стенки кишечника и предотвратить проникновение патогенов.

В последней статье, опубликованной в Nature Communications, исследователи из университета Фридриха-Александра в Эрлангене и Нюрнберге (Германия) показали, что это не сами кишечные бактерии, а их метаболиты, которые влияют на иммунную систему и, следовательно, влияют на аутоиммунные заболевания, такие как ревматоидный артрит.

Как кишечные бактерии и иммунная система общаются все еще не до конца ясно. Исследователи сосредоточились на пропионовой и масляной короткоцепочечных жирных кислотах (и их производных – пропионате и бутирате), которые образуются во время процессов ферментации, вызванных кишечными бактериями. Эти жирные кислоты можно найти, например, в суставной жидкости и предполагается, что они оказывают большое влияние на функциональность суставов.

модель молекулы пропионовой кислоты	модель молекулы масляной кислоты

Ученые FAU под руководством доктора Марио Зайса (Mario M. Zaiss) из Департамента медицины 3 - Ревматологии и иммунологии Университетской клиники Эрланген (Universitätsklinikum Erlangen) смогли показать, что здоровая диета, богатая клетчаткой, способна изменять кишечные бактерии таким образом, что образуется значительное количество короткоцепочечных жирных кислот, в частности пропионовой кислоты. Они смогли доказать более высокую концентрацию КЖК, например в костном мозге, где пропионовая кислота вызвала сокращение количества клеток, ухудшающих состояние костей, что значительно замедлило костное разрушение.

ПОДРОБНЕЕ ОБ ИССЛЕДОВАНИИ

Микробные метаболиты, как известно, модулируют иммунные реакции хозяина. Основные метаболиты, полученные в результате микробной ферментации пищевых волокон в кишечнике, короткоцепочечные жирные кислоты (КЖК), влияют на местные и системные иммунные функции.

Исследователи из Университета Фридриха-Александра в Эрлангене и Нюрнберге (FAU) показали, что КЖК являются регуляторами метаболизма остеокластов и костной массы в организме. Лечение мышей КЖК, а также питание с высоким содержанием клетчатки значительно увеличивает костную массу и предотвращает постменопаузальный остеопороз и воспалительно-индуцированную потерю костной массы.

Прим.: Остеокласты - гигантские многоядерные клетки позвоночных животных, удаляющие костную ткань посредством растворения минеральной составляющей и разрушения коллагена. Остеокласт является костным макрофагом (иначе говоря, моноцитом, дифференцировавшимся внутри костной ткани).

Защитные эффекты короткоцепочечных жирных кислот по костной массе связаны с угнетением активности остеокластов и резорбции костной ткани  in vitro and in vivo (т.е. в экспериментах вне живого организма и на живом организме), в то время как на формирование костей это никак не влияет.

Прим.: Костная резорбция (от англ. bone resorption) или резорбция костной ткани — медико-биологический термин, в целом обозначающий процесс разрушения (рассасывания, деградации) костной ткани при непосредственном участии остеокластов.

Механистически, пропионовая и масляная короткоцепочечные жирные кислоты (пропионат и бутират) вызывают метаболическое перепрограммирование остеокластов, что приводит к усилению гликолиза за счет окислительного фосфорилирования, тем самым снижается уровень специальных белков, таких как TRAF6 и NFATc1, необходимых для генов остеокластов. В целом, эти данные характеризуют короткоцепочечные жирные кислоты как мощные регуляторы метаболизма остеокластов и костного гомеостаза.

Пропионовая кислота, одна из наиболее известных короткоцепочечных жирных кислот, используемая в качестве консерванта в хлебопекарной промышленности с 1950-х годов, которая была проверена и одобрена как пищевая добавка в соответствии с директивами ЕС.

«Мы смогли показать, что благоприятная для бактерий диета оказывает противовоспалительное действие, а также положительное влияние на плотность костной ткани», - объясняет Доктор Марио Зайсс, который возглавляет команду исследователей. "Наши результаты предлагают перспективный подход для разработки инновационных методов лечения воспалительных заболеваний суставов, а также для лечения остеопороза, которым часто страдают женщины после менопаузы. Мы не в состоянии дать какие-либо конкретные рекомендации* для бактериальной (пробиотической) диеты в данный момент, но если есть мюсли каждое утро, а также достаточно фруктов и овощей в течение дня, то это поможет поддерживать богатое разнообразие бактериальных видов».

*P.S. С учетом того, что пропионовокислые бактерии, как пробиотики наиболее углубленно изучались лишь в СССР (потом в РФ), а также в незначительном количестве др. стран (например, во Франции), то рекомендации по повышению уровня пропионовой кислоты с помощью пробиотической диеты известны далеко не всем. Пропионовокислые бактерии, основным продуктом брожения которых является пропионовая кислота, являются как раз такими пробиотиками. Подробнее см.:

• Применение пропионовокислых бактерий для образования пропионовой кислоты и/или пропионатов в ободочной кишке

Источник: Материалы, предоставленные университетом Фридриха-Александра в Эрлангене и Нюрнберге

Статья в журнале Nature: Mario M. Zaiss. , et al. Short-chain fatty acids regulate systemic bone mass and protect from pathological bone loss. Nature Communications, 2018

См. дополнительно: Микробиота кишечника человека: ключевой медиатор остеопороза и остеогенеза

К разделу: Короткоцепочечные жирные кислоты

См. также: Взаимодействие микробиоты, костей и аллергии