Приготовление пищи изменяет кишечный микробиом

Кишечный микробиом изменяется, реагируя на термическую обработку пищи

Сырые и вареные диеты оказывают различное воздействие как на микробы кишечника мышей, так и на микробы кишечника человека

Предисловие: Диета является критическим фактором, определяющим изменения в микробной структуре и функции кишечника, превосходя даже генетику хозяина. Многочисленные исследования микробиомов сравнивали диеты с различными ингредиентами, но повседневная практика приготовления пищи остается недостаточно изученной. В исследовании, опубликованном в Nature Microbiology показано, что растительная диета, подаваемая сырой по сравнению с приготовленной, изменяет микробиом кишечника мышей, с эффектами, связанными с улучшением усвояемости крахмала и деградацией растительных соединений. Изменения в микробиоте кишечника, которые модулировали энергетический статус хозяина, наблюдались при употреблении нескольких богатых крахмалом растений и были обнаружены у людей. Таким образом, управляемые диетой взаимодействия хозяина с микробами зависят как от пищи, так и от ее формы. Поскольку процесс приготовления пищи является специфическим для человека, вездесущим и древним, результаты исследования подтверждают гипотезу о том, что люди и наши микробиомы совместно эволюционировали под уникальным давлением, связанным с приготовлением пищи.

Кратко об исследовании:

Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) и Гарвардского университета впервые показали, что приготовление пищи в корне меняет микробиомы как у мышей, так и у людей, что имеет значение как для оптимизации нашего микробного здоровья, так и для понимания того, как приготовление пищи могло изменить эволюцию наших микробиомов в течение человеческой истории.

В последние годы ученые обнаружили, что многие аспекты здоровья человека - от хронического воспаления до увеличения веса - сильно зависят от экологического здоровья огромного количества микробов, которые живут в нас и на нас, в совокупности известных как наш микробиом. Эта растущая область вызвала усилия в UCSF и во всех биомедицинских исследованиях, чтобы лучше понять, как наша окружающая среда и поведение могут улучшить здоровье человека, формируя более здоровые микробиомы.

«Наша лаборатория и другие исследователи изучили, как различные виды диеты - например, вегетарианская или мясная - влияют на микробио», - сказал старший автор исследования Питер Тернбо (Peter Turnbaugh), кандидат медицинских наук, доцент кафедры микробиологии и иммунологии и член исполнительного руководства центра Микробиомной медицины UCSF Benioff. «Мы были удивлены, обнаружив, что никто не изучал фундаментальный вопрос о том, как приготовление пищи само по себе изменяет состав микробных экосистем в наших кишечниках».

Новое исследование, опубликованное 30 сентября 2019 года в Nature Microbiology, представляет собой семилетнее сотрудничество между Тернбо и Гарвардским эволюционным биологом Рэйчел Кармоди (Rachel Carmody, PhD), которое началось, когда Тернбо был независимым сотрудником, а Кармоди аспирантом в Гарварде.

Исследователи изучили влияние приготовления пищи на микробиомы мышей путем скармливания рационов из сырого мяса, вареного мяса, сырого сладкого картофеля или вареного сладкого картофеля группам животных - отобранных потому, что предыдущие данные показали, что приготовление пищи изменяет питательные вещества и другие биологически активные соединения как в мясе, так и в клубнях.

К удивлению исследователей, сырое мясо по сравнению с вареным не оказывало заметного влияния на кишечные микробы животных. Напротив, сырой и вареный сладкий картофель (батат) значительно изменил состав микробиомов животных, а также паттерны активности генов микробов и биологически важные продукты обмена веществ, которые они производили. Исследователи подтвердили свои выводы, используя более разнообразный набор овощей, выполняя то, что Тернбо назвал «экспериментом сумасшедшего ученого» - кормление мышей ассортиментом сырого и вареного батата, белого картофеля, кукурузы, гороха, моркови и свеклы.

Группа объяснила микробные изменения, которые они видели, двумя ключевыми факторами: приготовленная пища позволяет хозяину впитывать больше калорий в тонком кишечнике, оставляя меньше для голодных микробов дальше по кишечнику; с другой стороны, многие сырые продукты содержат мощные антимикробные соединения, которые, по-видимому, непосредственно повреждают определенные микробы кишечника.

«Мы были удивлены, увидев, что различия были вызваны не только изменением углеводного обмена, но и химическими веществами, содержащимися в растениях», - сказал Тернбо. «Для меня это действительно подчеркивает важность рассмотрения других компонентов нашей диеты и того, как они влияют на кишечные бактерии».

В сотрудничестве с коллегами из Объединенного института генома (Joint Genome Institute) в Уолнат-Крик (Walnut Creek), штат Калифорния, команда Тернбо провела детальный анализ химических изменений, которые были произведены в каждом растении, которое они скормили своим мышам, в результате чего был составлен краткий список соединений, которые могли бы объяснить, как эти диеты могли повлиять на микробиомы животных.

Среди других наблюдений, исследователи отметили, что сырые диеты заставили мышей терять вес, и они задавались вопросом, было ли это результатом изменений в их микробах. Но когда команда трансплантировала эти измененные микробиомы мышам, живущим на обычной диете, последние прибавили лишний жир, что оказалось парадоксальным открытием, которое ученые все еще исследуют.

Наконец, чтобы понять, могут ли подобные изменения микробиома быть вызваны у людей, употребляющих сырую или приготовленную пищу, команда сотрудничала с аспирантом Гарварда, который также является профессиональным шеф-поваром, чтобы подготовить аппетитные и экспериментально сопоставимые сырые и приготовленные меню для небольшой группы участников исследования. Участники пробовали каждую диету в течение трех дней каждый в случайном порядке, затем представили образцы стула для исследователей, чтобы проанализировать их микробиомы, которые показали, что эти различные диеты значительно изменили микробиомы участников.

«Было интересно увидеть, что влияние приготовления пищи, которое мы видим у грызунов, также имеет отношение к людям, хотя интересно, что особенности того, как микробиом был затронут, отличались между двумя видами», - сказал Тернбо. «Мы очень заинтересованы в проведении более масштабных и длительных интервенционных и наблюдательных исследований на людях, чтобы понять влияние долгосрочных изменений в питании».

Понимание того, как диета влияет на микробиом, имеет важное значение для того, как наши кишечные микробы влияют на увеличение веса и другие аспекты здоровья человека, сказал Тернбо. Исследование также поднимает интригующие вопросы о том, как связанные с человеком микробы эволюционировали на протяжении тысячелетий, чтобы адаптироваться к нашей кулинарной культуре, и может ли это иметь важные побочные эффекты для современного здоровья.

Источник: ScienceDaily

Статья в журнале: Peter J. Turnbaugh, et al. Cooking shapes the structure and function of the gut microbiome. Nature Microbiology / Published online: 30 September 2019