Микробиота кишечника и жирные кислоты с короткой цепью, которые они производят, могут влиять на поглощение энергии и увеличение веса. Таким образом, кишечная флора может влиять на то, толстый человек или худой. Читайте дальше, чтобы узнать больше.
Что такое короткоцепочечные жирные кислоты (SCFA)?
Короткоцепочечные жирные кислоты (КЖК; уксусная, пропионовая и масляная кислоты) образуются при бактериальной ферментации углеводов в толстой кишке.
SCFAs вызывают низкий рН кишечника от подвздошной кишки (конец тонкой кишки) до слепой кишки (начало толстой кишки), что предотвращает чрезмерный рост вредных бактерий (таких как Enterobacteriaceae и Clostridia) [1].
SCFAs помогают устранить «дырявый кишечник», укрепляя стенку кишечника за счет увеличения секреции муцина-2 (MUC-2), который затем предотвращает проникновение ЛПС через барьер [2].
SCFAs в кишечнике человека
Из общего количества SCFAs, присутствующих в толстой кишке, 90-95% составляют ацетат, пропионат и бутират у здоровых людей.
- Ацетат 60%
- Пропионат 25%
- Бутират 15%
Большинство SCFAs всасываются в толстой кишке, обмениваясь с бикарбонатом [1].
SCFAs кислые, а бикарбонаты щелочные.
SCFAs и ожирение
Существует некоторая противоречивая информация о SCFAs и весе. С одной стороны, они увеличивают использование калорий. С другой стороны, они обратно пропорциональны ожирению. В целом, бутират, по-видимому, в целом защищает от ожирения, пропионат имеет смешанные ассоциации, а ацетат связан с увеличением веса [1].
Концентрация SCFAs в кале на 20% выше у тучных людей, чем у их худощавых коллег. По мнению некоторых исследователей, это может отражать компенсаторно-защитный механизм против ожирения, при котором большее количество выводится со стулом [2].
Это предотвратит повышенное накопление SCFA в кишечнике, что может привести к увеличению веса (в основном из-за ацетата) [2].
SCFAs, такие как бутират и пропионат, увеличивают образование гормонов кишечника глюкагоноподобного пептида-1 (GLP-1) и полипептида YY (PYY). Они уменьшают потребление пищи за счет снижения аппетита [3].
Бутират
Бутират снижает потребление пищи и связан с потерей веса.
Исследователи также изучают потенциал бутирата в борьбе с аутоиммунитетом, раком и психологическими расстройствами. Бутират, который в основном вырабатывается бактериями Firmicutes в кишечнике, по-видимому, влияет на экспрессию генов в головном мозге [4, 1].
Бутират в основном используется клетками толстой кишки в качестве основного источника энергии [1].
Производство бутирата зависит от количества бактерий, которые производят бутират, и от рН толстой кишки [1].
Бактерии, продуцирующие бутират, процветают в более кислой среде (более низкий рН), тогда как ацетатные и пропионатные бактерии, по-видимому, процветают в более щелочной среде (более высокий рН) [1].
В митохондриях клеток толстой кишки от 70% до 90% бутирата окисляется до ацетил-КоА, который впоследствии обрабатывается в цикле трикарбоновых кислот с образованием большого количества АТФ [5].
Пропионат
Пропионат также попадает в печень через портальную циркуляцию, где он используется для производства глюкозы. Наблюдались эффекты пропионата, которые могут способствовать или подавлять ожирение, но в целом он защищает от ожирения [1].
Ацетат и пропионат являются основными продуктами Bacteroidetes [1].
Ацетат
Из всех трех SCFAs ацетат вызывает наибольшую прибавку в весе. Тем не менее, он также обладает некоторыми свойствами, которые, как считается, защищают от ожирения. По мнению некоторых исследователей, он может препятствовать увеличению веса в гипоталамусе (аркуатном ядре) за счет увеличения ГАМК [6].
Значительная часть ацетата в кишечнике легко всасывается и достигает печени (через портальную циркуляцию), где используется для создания холестерина [7, 3].
Исследования на людях показали, что когда лактулоза (метаболизируемая микробиотой с образованием большого количества ацетата) вводилась в рацион шести добровольцев в течение двух недель, наблюдалось значительное увеличение как общего холестерина, так и холестерина ЛПНП, ApoB и уровня ацетата в крови [7].
Ацетат и пропионат являются основными продуктами Bacteroidetes [1].
Бактериальные виды и ожирение
Тучные животные и люди имеют более низкое разнообразие микробиома, более низкий процент Bacteroidetes, Verrucomicrobia, Faecalibacterium prausnitzii и более высокий процент Firmicutes и Actinobacteria. Некоторые из этих результатов не были воспроизведены в последующих исследованиях [1].
| Микробиота в нормальном кишечнике | Микробиота при ожирении [1]. |
| Фирмикуты | Увеличение типа Firmicutes |
| Bacteroidetes | Снижение численности Bacteroidetes |
| Актинобактерии | Более высокий уровень филума Actinobacteria |
| Веррукомикробиоз | Низкая доля Verrucomicrobia |
| Faecalibacterium prausnitzii | Снижение численности видов Faecalibacterium prausnitzii |
Другие виды бактерий и ожирение
Следующие микробы имеют меньше доказательств того, что они вызывают ожирение:
Было обнаружено, что продуцирующие метан археи присутствуют в большем количестве у мышей и людей с ожирением по сравнению с худыми субъектами [1].
Соколонизация M. smithii с B. thetaiotaomicron привела к ферментации диетических фруктанов до ацетата, что привело к значительному увеличению образования жира [8].
M. smithii встречается у 70% людей. Он производит метан. Было обнаружено, что он усиливает ферментацию полисахаридов и других углеводов за счет удаления атомов водорода, что приводит к большему производству SCFAs и, следовательно, к их повышенному поглощению. Эти SCFAs функционируют как дополнительный источник энергии, который может способствовать увеличению веса и последующему ожирению [9].
Количество продуцирующих водород Prevotellaceae (Bacteroidetes) и Methanobacteriales (Archaea, которые являются окисляющими водород метаногенами) было на более высоком уровне у людей с ожирением по сравнению с худыми людьми и с теми, кто перенес шунтирование желудка. Исследователи предположили, что водород был восстановлен, что позволило увеличить производство SCFAs. Это приводит к большему количеству энергии, которая поглощается кишечником (не воспроизводится) [8].
Prevotellaceae является источником LPS [2], который вызывает воспаление.
C. ramosum в слизистой оболочке тонкого кишечника мышей увеличивает жировые отложения в результате увеличения всасывания в кишечнике глюкозы и липидов [10].
Было обнаружено, что кишечник тучных людей и мышей содержит [1]:
- Низкие относительные доли Bacteroides vulgatus
- Высокие Эрисипелотрихи (Фирмикутес)
- High Clostridium ramosum (часть Erysipelotrichi )
- Высокое содержание лактобацилл . – положительно коррелировал с вч-СРБ
- Высокая Lactobacillus reuteri
- Высокое содержание стафилококков (связано с повышенным потреблением калорий у детей) [11]
- Oscillibacter и Clostridium кластеры XIVa и IV (обнаружены у мышей, склонных к ожирению, и полностью отсутствовали у их устойчивых к ожирению собратьев)
- Высокий Ruminococcus ( большинство его видов попадают в несколько кластеров Clostridium , включая кластеры Clostridium IV и XIVa).
- Было обнаружено, что Clostridium leptum (группа IV) связана как с ожирением, так и с потерей веса.
- F. prausnitzii – связан с изменением воспалительного состояния и диабетом [12]. Присутствие видов F. prausnitzii напрямую связано со снижением состояния слабовыраженного воспаления при ожирении и диабете (независимо от потребления калорий) [13, 12].
Увеличение бутирата с помощью диеты
Резистентные крахмалы — это пищевые углеводы, которые человеческий кишечник не может переваривать самостоятельно. Вместо этого некоторые кишечные бактерии ферментируют эти крахмалы в короткоцепочечные жирные кислоты — в первую очередь, бутират. Некоторые исследователи утверждают, что диета, богатая резистентным крахмалом, может способствовать росту бактерий, продуцирующих бутират [14, 15].
Устойчивый крахмал можно купить в виде порошка (например, устойчивый крахмал Джо) или получить из диетических источников. К ним относятся [16, 17]:
- Некоторые цельные зерна
- Зеленые бананы
- Приготовленные и охлажденные продукты, содержащие крахмал (например, вареный картофель, охлажденный перед употреблением в пищу)
- Приготовленные бобовые
- Некоторые клубни (например, батат)
Если вы хотите увеличить потребление резистентного крахмала, рассмотрите возможность совместной работы с врачом или квалифицированным диетологом для разработки индивидуальной диеты.
