Дієта з низьким вмістом клітковини може призвести до незворотного виснаження кишкових бактерій протягом поколінь

Дослідження дослідників Школи медичного факультету Стенфордського університету викликає занепокоєння тим, що дієти з низьким вмістом клітковини, характерні для промислово розвинутих суспільств, можуть спричинити внутрішні недоліки, які передаються майбутнім поколінням.

Дослідження, проведене на мишах, вказує на те, що дієти з низьким вмістом клітковини не тільки виснажують складні мікробні екосистеми, що мешкають у кожній кишці ссавців, але можуть спричинити безповоротну втрату різноманітності в цих екосистемах вже за три-чотири покоління.

Після того, як ціла популяція пережила вимирання ключових видів бактерій, простого «правильного харчування» може бути недостатньо для відновлення цих втрачених видів в кишечнику особин цієї популяції, свідчить дослідження. Ті з нас, хто живе в розвинених індустріальних суспільствах, можливо, вже йдуть цим шляхом.

Поширення майже вільних від клітковини перероблених харчових продуктів з середини 20 століття призвело до того, що середнє споживання клітковини на душу населення в промислово розвинутих суспільствах становить близько 15 грамів на день. Це лише десята частина споживання серед світового мисливського збирача та сільського аграрного населення, чиї умови життя та споживання їжі, мабуть, найбільше нагадують умови наших загальнолюдських предків, сказав Джастін Зонненбург, доцент, доцент кафедри мікробіології та імунології та старший автор дослідження, яке буде опубліковане 13 січня у журналі Nature.

Субоптимальні дієти

Практично всі медичні експерти сходяться на думці, що дієти з низьким вмістом клітковини є неоптимальними. Ймовірно, головна причина цього полягає в тому, що клітковина, яка не може засвоюватися ферментами людини, є основним джерелом їжі для коменсальних бактерій, які колонізують наші товсті кишки, сказав Зонненбург.

Тисячі різних видів бактерій населяють товстий кишечник кожної здорової людини. "Нам би було важко жити без них", - сказав він. "Вони відбиваються від патогенних мікроорганізмів, тренують нашу імунну систему і навіть направляють розвиток наших тканин". Хоча ми підбираємо цих мікроскопічних пасажирів під час рутинних впливів протягом усього життя, одним з найважливіших джерел популяції кишкових бактерій є наша найближча родина, особливо наші матері під час пологів та дитинства.

Опитування мікробів, що живуть в кишечнику людини, показали, що різноманітність видів бактерій, що населяють кишечник окремих представників мисливців-збирачів та сільської аграрної популяції, значно перевищує кількість осіб, що живуть у сучасних індустріальних суспільствах, сказав Зонненбург. Насправді ці дослідження вказують на повну відсутність у промислово розвинутих популяціях численних видів бактерій, які розповсюджуються серед багатьох опитаних мисливців та сільських аграрних популяцій, незважаючи на те, що ці групи були розпорошені на величезних географічних просторах, починаючи від Африки до Південної Америки до Папуа-Нової Гвінеї.

Дієта з високим та низьким вмістом клітковини

"Численні фактори, включаючи широке вживання антибіотиків, частіші кесареві розтини та рідше грудне вигодовування, були запропоновані для того, чому ми спостерігаємо це виснаження в промислово розвинених групах населення", - заявила провідний автор дослідження Еріка Зонненбург, доктор філософії, старший науковий співробітник у Стенфорді ( вона та Джастін Зонненбург одружені). "Ми запитали себе, чи величезна різниця у споживанні харчових волокон між традиційними та сучасними групами населення може пояснювати це".

Стенфордські дослідники використовували молодих лабораторних мишей, які були спеціально виведені та вирощені в асептичному середовищі, так що, на відміну від звичайних мишей (і звичайних людей), їх кишечник був позбавлений мікробних мешканців. Після заселення кишок мишей мікробами від донора людини вчені розділили їх на дві групи. Одну групу годували дієтою, багатою клітковиною рослинного походження. Дієта іншої групи, еквівалентна першій щодо білка, жиру та калорій, була практично позбавлена вмісту клітковини.

Під час експериментів, що послідували, дослідники аналізували зразки калу у тварин. Профілі кишкових бактерій двох груп спочатку не можна було розрізнити, але незабаром розійшлися. "Протягом декількох тижнів ми побачили значні зміни", - сказав Джастін Зонненбург. "Миші з низьким вмістом клітковини мали у своєму кишечнику менше видів бактерій". Більше половини чисельності цих видів бактерій зменшилось на понад 75 відсотків, і багато видів, здавалося, взагалі зникли.

Через сім тижнів мишей, які вживали дієту з низьким вмістом клітковини, повернули на дієту з високим вмістом клітковини протягом чотирьох тижнів. Профілі кишкових бактерій мишей частково відновилися - ймовірно, внаслідок збільшення кількості бактерій, чиї ряди знизились до невизначеного рівня протягом періоду з низьким вмістом клітковини. Проте це відновлення було лише частковим: одна третина вихідних видів так і не відновилася повністю, незважаючи на повернення до дієти з високим вмістом клітковини.

Таких змін не було помічено у контрольних мишей, які постійно харчувались раціоном з високим вмістом клітковини.

Ефекти поколінь

Справжній сюрприз стався після того, як мишей вирощували та підтримували на дієтах з низьким вмістом клітковини протягом декількох поколінь. У своїх експериментальних межах ці миші потрапляли під вплив мікробів лише через контакт із батьками. Кишково-бактеріальна екосистема кожного наступного покоління зменшувалась у різноманітності. До четвертого покоління виснаження досягло межі, коли майже три чверті видів бактерій, що мешкають у кишці їхніх прабабусь, здавалося, відсутні у них самих. Навіть після того, як цих мишей повернули на дієту з високим вмістом клітковини, понад дві третини видів бактерій, виявлених у кишках їхніх предків першого покоління, виявилися безповоротними, що свідчить про вимирання цих видів четвертим поколінням позбавлення клітковини.

З іншого боку, дещо більш агресивний захід - трансплантація калу - призвів до пошуку цих втрачених видів, виявилося в дослідженні. Введення фекального вмісту мишей з високим вмістом клітковини четвертого покоління в кишечник мишей з низьким вмістом клітковини четвертого покоління, а також введення їх на дієту з високим вмістом клітковини протягом двох тижнів, повністю відновило їх бактеріальний профіль. Протягом 10 днів після процедури склад та різноманітність бактерій у кишечнику цієї групи не відрізнялися від складу контрольних мишей.

Ці висновки мають великі наслідки для людини, сказала Еріка Зонненбург. "Існує дуже мало екосистем, де низьке різноманіття видів - це добре. Немає підстав думати, що наша кишка є будь-яким винятком", - сказала вона.

Можливі виправлення

"Надзвичайно низький рівень споживання клітковини в промислово розвинутих країнах відбувся порівняно недавно", - зазначив Джастін Зонненбург. "Чи можливо, що протягом наступних кількох поколінь ми втратимо ще більше видів у нашому кишечнику? І якими наслідками буде це для нашого здоров'я?"

Прості налаштування в нашій культурній практиці - наприклад, не мити руки після садівництва або погладжування собак - можуть бути кроком у правильному напрямку, і, звичайно, є відмова від надмірного вживання антибіотиків, сказав він. Більш екстремальні заходи, такі як масові трансплантації фекалій, потребують масштабних випробувань, щоб переконатися, що вони одночасно необхідні та безпечні.