УДК 612.39

Ю.В. Федосеева, Н.В. Барсукова
ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого», г. Санкт-Петербург, Россия.
veryasova-j@yandex.ru.

РОЛЬ РАЦИОНА В ПОДДЕРЖАНИИ СОСТАВА МИКРОБИОТЫ, ЗДОРОВЬЯ И ДОЛГОЛЕТИЯ

Аннотация.
Неинфекционные хронические заболевания (НИЗ), такие как ожирение, сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ), диабет 2 типа (СД2), снижение когнитивных функций, деменция и рак сопровождаются снижением разнообразия микробиоты кишечника, способной перерабатывать пищевые волокна и производить короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК). Диетическое вмешательство может перепрограммировать состав и функции микробиоты с целью поддержания здоровья и
активного долголетия.

Ключевые слова: микробиота, здоровье, долголетие, средиземноморская диета.

В желудочно-кишечном тракте человека обитает разнообразное сообщество микроорганизмов, называемое микробиотой. Следует различать понятие микробиота и микробиом. Микробиом представляет собой коллективные геномы самих микроорганизмов [1].

Около 100 триллионов микроорганизмов обитают в желудочно-кишечном тракте человека: большинство из них бактерии, также присутствуют вирусы, грибы, простейшие. Было установлено, что кишечник человека содержит около 1000 видов бактерий и в 100 раз больше генов, чем в геноме человека [2].

На состав микробиома влияют внешние и внутренние факторы. Внешние факторы включают микробную нагрузку в ближайшем окружении, тип пищи и пищевые привычки, стрессы, возраст. Внутренние факторы включают pH кишечника, взаимодействия микробов, перельстатика, желчные кислоты, секреция хозяина и иммунные ответы, медикаментозная терапия, бактериальные рецепторы слизистой оболочки [6].

Например, микробиота кишечника у младенцев менее разнообразная, чем у взрослых, и состоит первоначально из энтеробактеров и энтерококков, затем пополняется анаэробными организмами, такими как бифидобактерии, клостридии, k desigBacteroides spp и анаэробными стрептококками. К возрасту двух лет микробиота младенцев становится аналогичной микробиоте взрослых. У здоровых взрослых преобладают nFirmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria, Actinobacteria; у пожилых увеличивается доля Bacteroidetes и заметно снижается доля Bifidobacterium [4].

Состав микробиоты играет важную роль в здоровье и активном долголетии человека. Здоровое состояние сопровождается эубиозом, то есть большим разнообразием и однородностью микробиоты. Болезненное состояние связано с дисбиозом, низким разнообразием микробиоты и ее изменчивостью (состояние «патобиома») [3]. Ученые предполагают, что изменения в микробное человека могут быть основным фактором резкого увеличения метаболических, иммунных и когнитивных заболеваний, например, ожирение, диабет второго типа (СД 2), астма, аллергия, воспалительные заболевания кишечника (ВЗК), колоректальный рак, аутизм, болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера. Рассмотрим примеры ниже.

Анализ состава микробиоты при болезни Паркинсона указал на снижение
количества бактерий, продуцирующих бутират (КЦЖК) (Blautia, Coprococcus, Roseburia) в фекалиях и Faecalibacterium в слизистой оболочке, при одновременном увеличении Ralstonia в образцах слизистой оболочки.

Одним из последствий старения и болезни Альцгеймера является прогрессирующая проницаемость гематоэнцефалического барьера (ГЭБ). Ученые доказали, что целостность ГЭБ зависит от соответствующего состава микробиоты в кишечнике [7].

ВЗК связаны с меньшей численностью и сложностью типов Bacteroidetes и Firmicutes, а также со снижением численности в Clostridium leptum и Clostridium coccoides.

При колоректальном раке выявлен избыток Fusobacterium в опухолевой ткани,
данные бактерии способствуют онкогенезу через воспалительный механизм.

Исследования показали более низкую долю Bacteroidetes у лиц с ожирением,
повышенную численность Actinobacteria, при неизменном уровне Firmicutes.

Микробиота при СД 2 характеризовалась увеличением количества определенных условно-патогенных микроорганизмов, таких как Clostridium.

Как упоминалось выше, для поддержания здоровья, особенно с возрастом, важно микробное разнообразие. В настоящее время имеется достаточно исследований, подтверждающих, что диетические привычки являются одним из основных факторов, способствующих разнообразию микробиоты человека. Изменения микробиоты способны происходить за короткий срок при модификации питания, но именно долгосрочные диетические вмешательства приводят к устойчивым изменениям энтеротипов, улучшающих здоровье.

Исследования показывают, что западный стиль питания с низким содержанием клетчатки, богатый обработанным мясом, насыщенными жирами, сахаром и натрием связан с повышенным риском метаболических заболеваний, включая ВЗК и колоректальный рак, тогда как стиль питания свысоким содержанием пищевых волокон, богатый фруктами, овощами и цельнозерновыми продуктами, нежирными молочными продуктами, рыбой и морепродуктами (омега-3 жирные кислоты), орехами, бобовыми снижает риск этих заболеваний [5]. Таковым стилем питания, например, является средиземноморская диета. Положительное изменение микробиома при таковом питании было связано с увеличением потребления микробами связанных с клетчаткой некрахмальных полисахаридов и снижением потребления насыщенных жиров. Ниже рассмотрим, как увеличение потребления пищевых волокон, снижение уровня простых сахаров и насыщенных жиров изменяют состав микробиоты.

Питание, богатое клетчаткой поддерживает разнообразную здоровую микробиоту кишечника способную на производство короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК), тогда как недостаточное потребление клетчатки, высокое потребление белка и сахара снижает разнообразие кишечных бактерий и их способность производить КЦЖК, что приводит к появлению хронических воспалительных заболеваний. Высокое потребление клетчатки и производство КЦЖК кишечными бактериями усиливают выработку слизи (для предотвращения вторжений микробов и восприимчивости к инфекциям) и антимикробных пептидов. Например, низкое потребление необработанных фруктов связано с уменьшением Subdoligranulum и Roseburia, которые принадлежат к отряду Clostridiales типа Firmicutes (противовоспалительная и антиканцерогенная микробиота) и являются производителями КЦЖК. Кроме того, относительное количество Bifidobacterium было выше у тех, кто потреблял больше цельных фруктов.


Некоторые ферментированные молочные продукты (например, йогурт) имеют
пробиотический эффект, тогда как молочные продукты с высоким содержанием жира (например, масло или сыр) стимулируют синтез желчных кислот в кишечнике и могут повышать риск рака.

При СД2 снижено количество бактерий, расщепляющих клетчатку, следовательно, диеты с высоким индексом глюкозы (высоким содержанием перевариваемого крахмала и низким содержанием клетчатки) связаны с повышенным риском. Введение в рацион растворимых волокон, таких как олигофруктоза и длинноцепочечный инулин, устраняет дисбиоз кишечника, снижает прибавку в весе и воспаление слабой степени, а также улучшает метаболизм глюкозы. Кроме того, обогащение рациона β-глюканами, улучшало метаболизм глюкозы.

«Вестернизация» диеты и скудное разнообразие кишечных бактерий, продуцирующих бутират (КЦЖК) с одновременным увеличением Fusobacteria, способствуют увеличению распространенности ВЗК и канцерогенезу, что может приводить к колоректальному раку.

Вид потребляемых жиров также влияет на состав микробиоты, например, микробиота, сформированная в результате употребления ненасыщенных жиров, обеспечивает защиту от увеличения веса.

По результатам обзора исследований, посвященных взаимосвязи питания и состава микробиоты, можно сделать вывод, что питание является одним из основных рычагов управления микробным составом кишечника. Именно питание, приближенное к средиземноморскому стилю (обогащенное пищевыми волокнами, ненасыщенными жирами), способствует формированию разнообразной микробиоты, продуктами жизнедеятельности которой являются метаболиты, положительно влияющие на здоровье и долголетие человека.

Список литературы:
1. Bazarnova J., Eliseeva S., Zhilinskaya N., Barsukova N., Aronova E., Korzh A.
Metabiotics in molecular nutrition: history and practice // E3S Web of Conferences. International Conference on Efficient Production and Processing, ICEPP 2020. – 2020. – P. 02005. URL: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016102005 (дата обращения 02.04.2021).
2. Role of the gut microbiota in health and chronic gastrointestinal disease: understanding a hidden metabolic organ // Therapeutic Advances in Gastroenterology. – 2013. – 6(4). P. 295-308. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3667473/#!po=23.9130 (дата обращения 02.04.2021).
3. Gabriele Berg, Daria Rybakova, Michael Schloter. Microbiome definition re-visited: old concepts and new challenges // Microbiome. - 2020. – Vol. 11. URL: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016102005 (дата обращения 02.04.2021).
4. Jean-Christophe Lagier, Matthieu Million, Didier Raoult. Human Gut Microbiota:
Repertoire and Variations // Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. - 2012.- Vol. 2. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3487222/#!po=28.4091 (дата обращения 02.04.2021).
5. Kassem Makki, Edward C.Deehan, JensWalter, Fredrik Backhed. The Impact of Dietary Fiber on Gut Microbiota in Host Health and Disease // Cell Host & Microbe. – 2018. – Vol. 23, (6). P. 705-715. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S193131281830266X#fig1 (дата обращения 02.04.2021).
6. Matthew J. Bull, Nigel T. Plummer. Part 1: The Human Gut Microbiome in Health and Disease // Integrative Medicine: A Clinician's Journal. – 2014. - 13(6). P . 17-22. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4566439/#b21-17-22 (дата обращения 02.04.2021).
7. Timothy G. Dinan and John F. Cryan. Gut instincts: microbiota as a key regulator of brain development, ageing and neurodegeneration // The journal of Physiology. – 2017.- Jan 15 595 (2). P. 489-503. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5233671/#!po=1.11111 (дата обращения 02.04.2021).