Ученые выяснили, как сложная структура пищевых волокон управляет микрофлорой кишечника

Строение углеводов определяет конкуренцию бактерий и выработку жирных кислот, необходимых для защиты эпителия и обмена веществ человека, пишет News Medical.

Ученые обобщили биохимические и микробиологические данные, чтобы выяснить, как пространственная структура и химическая сложность пищевых волокон влияют на сообщества бактерий в толстом кишечнике человека. Результаты научного обзора опубликованы в издании "Proceedings of the Nutrition Society". Ранее клетчатку часто воспринимали как однородную массу, однако новые данные показывают, что именно ее молекулярное разнообразие запускает процессы пищевой кооперации и конкуренции между микроорганизмами.

В толстом кишечнике бактерии ферментируют непереваренные углеводы, производя короткоцепочечные жирные кислоты - ацетат, пропионат и бутират. Эти вещества регулируют энергетический обмен организма, сдерживают системное воспаление, а бутират служит основным источником питания для клеток слизистой оболочки толстой кишки. Доступность растительных волокон для бактериальных ферментов зависит от их природы: от нерастворимых микрофибрилл кристаллической целлюлозы до пектинов и различных типов устойчивого крахмала.

Исследователи установили, что микроорганизмы используют принципиально разные стратегии расщепления сложных полимеров. Бактерии рода Bacteroides имеют более сотни локусов утилизации полисахаридов (PUL), распознавая широкий спектр углеводов. В то же время бактерии типа Firmicutes полагаются на узкоспециализированные комплексы. Например, вид Ruminococcus champanellensis задействует поверхностные мультиферментные целлюлосомы для связывания и гидролиза кристаллической целлюлозы.

Вид Ruminococcus bromii выполняет роль ключевого разрушителя устойчивого крахмала с помощью амилосом. В ходе ферментации бактерия расщепляет субстрат на простые сахара - глюкозу и мальтозу, подкармливая соседей по микробиоте. Опыты показали, что у людей с отсутствием этого микроба большая часть крахмала выводится из организма непереваренной. Другие виды бактерий, включая Coprococcus catus, перерабатывают побочный лактат в пропионат и бутират, защищая среду от закисления. Ученые подчеркивают, что понимание этих пищевых цепочек необходимо для создания таргетных пребиотиков.

Нашли ошибку в публикации? Сообщите нам об этом.