Замкнутый круг: разрушенная микрофлоры кишечника и набор веса

Ожирение стало глобальным явлением, которое распространяется даже в менее развитых странах. Избыточный вес – заболевание, имеющее много факторов и которое требует комплексного лечения. Микрофлора кишечника также играет важную роль для поддержания баланса массы тела, так как влияет на использование энергии, получаемой из пищи, жировой обмен, аппетит, воспалительные процессы и гормональные функции. Изменение составляющих микрофлоры кишечника может быть как причиной, так и следствием избыточного веса.

Что такое микрофлора кишечника?

С самого начала люди сосуществовали с бактериями и другими микроорганизмами. Микрофлора кишечника является своеобразным «скрытым органом», состав и значение которого начали углубленно изучать лишь в последние годы.

Микрофлора желудочно-кишечного тракта содержит в 100 раз больше генетической информации, чем у человека, и состоит из бактерий, вирусов, архей и грибков. При таком высоком соотношении мы слабо представляем кто кого контролирует. В любом случае человек и микробиота должны сосуществовать, потому что не могут выжить друг без друга.

Люди обеспечивают микробам среду обитания, безопасность и пищу.
С другой стороны, микрофлора играет важную роль в саморегуляции, включая поддержание необходимой массы тела, участие во многих процессах организма, включая пищеварение, регуляцию обмена энергии, функционирование иммунной системы, синтез витаминов, защиту от патогенных бактерий и инородных тел.

До тех пор, пока микрофлора кишечника сбалансирована, она положительно влияет на здоровье человека, но при нарушениях, она может стать причиной многих хронических заболеваний (диабета, аутизма, депрессии, синдрома раздраженного кишечника…).

Большинство бактерий находятся в толстой кишке, так как в тонкой кишке бактериям сложно выжить из-за повышенного воздействия пищеварительных ферментов, желудочного сока и желчных солей. Микрофлора кишечника состоит из 6 бактериальных типов, среди которых преобладают бактерии Firmicutes (60%) и Bacteroidetes (20%), которые вместе представляют более 80% видов бактерий и оказывают чрезвычайное влияние на здоровье человека.

Что влияет на микрофлору кишечника?

Кишечная микробиота является чрезвычайно динамичной и гибкой, именно поэтому она реагирует на многие факторы окружающей среды. Таким образом, состав и разнообразие микробиоты кишечника постоянно меняются с самого рождения человека.

Первые годы жизни являются наиболее важными, в это время мама оказывает максимальное влияние на развитие микрофлоры ребенка. Таким образом вид родов (вагинальные, кесарево сечение), режим питания в первые месяцы жизни (грудное или смешенное вскармливание) и семейное окружение составляют основу микробиоты ребенка.

Резкие изменения также происходят при введении пищи, что делает микрофлору более разнообразной и приблизительно в возрасте двух с половиной лет уже похожей на кишечную микробиоту взрослых.

Хотя микробиота становится более стабильной по мере достижения зрелости, на ее разнообразие и состав влияет ряд факторов. На содержание влияют гигиенические условия, окружающая среда, в которой мы живем, стресс, злоупотребление алкоголем, биологические часы, возраст, а также генетический код. Микрофлора подвергается серьезным изменениям при приеме лекарств, особенно антибиотиков и препаратов, снижающих кислотность желудочного сока.

Однако из всех факторов, питание оказывает наибольшее влияние на микрофлору. Продукты с высокой степенью обработки, содержащие много насыщенных жиров и сахаров и при этом минимальное количество клетчатки негативно влияют на соотношение Firmicutes/Bacteroidetes. В то время как питание, основанное на средиземноморской диете, способствует балансу между вредными и полезными бактериями.

Главные причины избыточного веса

Нельзя отрицать тот факт, что ожирение вызвано длительным дисбалансом между потреблением и расходом энергии. Существует также простое правило для потери лишнего жира: необходимо тратить больше энергии, чем мы потребляем. Хоть и с виду это кажется легким, но в случае людей с избыточным весом, это далеко не так.

Масса тела регулируется сложными гормональными, нейронными и метаболическими процессами, влияющими на потребление и расход энергии.

Чрезмерное потребление калорий чаще всего связано с потреблением продуктов с высокой степенью обработки, которые чрезвычайно калорийны, так как содержат много насыщенных жиров и сахара. Такая пища легко превышает наши ежедневные энергетические потребности, при этом запуская накопление избыточной энергии в жировой ткани и негативно влияя на множество других процессов в организме, например, в последствии вызывая хроническое воспаление.

Такое питание также вызывает изменения содержание микробиоты кишечника и снижает ее разнообразие, что чрезвычайно важно для здоровья и веса человека, так как микрофлора кишечника существенно влияет на обмен веществ, аппетит, циркуляцию желчных кислот, гормоны и иммунную систему.

Влияние микрофлоры кишечника на массу тела

Кишечная микробиота напрямую оказывает влияние на пищеварение, всасывание и переработку пищи, а также потенциально может влиять на увеличение веса в следствии различных процессов.

1. Микрофлора кишечника напрямую связана с потреблением энергии

Бактерии в пищеварительном тракте несут ответственность за потребление энергии, поскольку они участвуют в переваривании пищи, которая иначе не переваривается человеком, и, таким образом, обеспечивают доступ к источникам энергии, которые в противном случае были бы недоступны и удалялись бы вместе с фекалиями.

У людей страдающих ожирением изменен состав кишечной микробиоты. Их микрофлора не настолько разнообразна, а соотношение бактериальных типов Firmicutes/Bacteroidetes склоняется в пользу Firmicutes. Известно, что Firmicutes эффективнее расщепляет неперевариваемые углеводы и превращает их в короткоцепочечные жирные кислоты, которые могут быть в последствии абсорбированы.

Западная модель питания, богатая насыщенными жирами и углеводами, при этом с низким содержанием клетчатки, создает благоприятную среду и приводит к распространению бактерий Firmicutes, которые более эффективно синтезируют углеводы и, таким образом, повышают усвоение потребляемой пищи. Однако выработанная дополнительная энергия будет скапливаться в жировых отложениях, если ее не использовать.

Короткоцепочечные жирные кислоты (бутират, пропионат и ацетат) являются побочным продуктом ферментации неперевариваемых волокон и впоследствии служат доступным топливом для клеточных процессов в разных органах. Например, клетки кишечника получают 60-70% своей энергии из короткоцепочечных жирных кислот. Однако короткоцепочечные жирные кислоты, которые не используются, переносятся в кровоток. Таким способом человек должен получать до 10% необходимой суточной энергии.

Однако различные короткоцепочечные жирные кислоты также играют важную роль при метаболизме. В то время как бутират является основным источником энергии для клеток кишечника, ацетат и пропионат способствуют образованию жира, холестерина, глюконеогенеза, процессу выработки глюкозы.

Однако не все так однозначно, как кажется на первый взгляд. В то же время короткоцепочечные жирные кислоты приносят нам огромные преимущества, а также положительно влияют на массу тела. Так, например, ацетат проникает через гематоэнцефалический барьер, действует на гипоталамус и подавляет аппетит, а бутират угнетает активность нейронов, стимулирующих аппетит.

Причиной увеличения жировых отложений является не только использование энергии, получаемой из пищи, напротив жировые отложения основаны на микробной генетике, поскольку 75% микробных генов, связанных с ожирением, принадлежат Actionbacteria, 25% — Firmicute, а 42% генов, связанных с худощавостью, относятся к типу Bacteroidetes.

2. Микробиота кишечника участвует в метаболизме желчных кислот

Связь между желчными кислотами и микробиотой кишечника двусторонняя. Помимо того, что они необходимы для эффективного переваривания жиров, желчные кислоты также играют роль в регуляции микробиоты кишечника. Желчные кислоты обладают антимикробным действием, они повреждают клеточные стенки и препятствуют размножению бактерий. Диета, основанная на потреблении продуктов животного происхождения, увеличивает количество микроорганизмов, устойчивых к желчным кислотам, что приводит к нарушению микробиоты кишечника.

Однако кишечные бактерии могут преобразовывать первичные желчные кислоты, которые образуются из холестерина в печени, во вторичные желчные кислоты. Таким образом, кишечная микрофлора также влияет на жировой обмен и баланс холестерина.

3. Нарушение микрофлоры кишечника может стать причиной системного воспаления.

Ожирение связано с вялотекущим хроническим воспалением, которое может вызвать резистентность к инсулину и ряд метаболических заболеваний (диабет 2 типа, сердечно-сосудистые заболевания, неалкогольная жировая болезнь печени…). Ключевой связью между воспалением и ожирением является нарушенная кишечная микрофлора, которая способствует повышению проницаемости кишечника. Одной из причин системного воспаления, наблюдаемого у людей с ожирением, являются эндотоксины, липополисахариды, входящие в состав клеточных мембран некоторых бактерий.

Питание с высоким содержанием жиров и сахара может привести к нарушению кишечной микробиоты, в которой преобладают бактерии, являющиеся богатым источником липополисахаридов и других эндотоксинов. Такая диета также грозит повышенной проницаемостью стенок кишечника.

Повышенная проницаемость кишечника способствует поступлению в кровоток большего количества липополисахаридов. Попадая в кровоток, они усиливают воспалительные процессы, способствуют накоплению жира, гипергликемии, жировой дистрофии печени и вызывают резистентность к инсулину, а также, как правило, связаны с развитием метаболических заболеваний.

Также существуют бактериальные клетки (напр. бифидобактерии, Akkermansia Muciniphila), которые, напротив, помогают стабилизировать стенку кишечника, уменьшить системное воспаление, резистентность к инсулину и избыточный вес.

4. Микрофлора кишечника влияет на аппетит

Кишечник и мозг тесно связаны. Связь между ними осуществляется в обоих направлениях через вегетативную нервную систему и через эндокринную систему (гормоны).

Различные органы тела (желудок, поджелудочная железа, кишечник и жировая ткань) выделяют гормоны, которые стимулируют или подавляют аппетит. Гормоны — это сигнальные молекулы, которые сообщают мозгу о состоянии тела. Аппетит контролируется центральной нервной системой (гипоталамусом), которая реагирует на сигналы желудочных и кишечных гормонов и сигналы, поступающие от жировой ткани.

Микрофлора кишечника с ее составом и продуктами метаболизма, образующимися при ферментации, стимулирует высвобождение гормонов и нейромедиаторов, влияет на то, какие и сколько из этих гормонов будут синтезироваться. Таким образом, микробиота оказывает влияние на чувство голода или сытости. Лептин и грелин — это гормоны, которые существенно воздействуют на энергетический баланс.

Кроме своей основной функции накопления энергии, жировая ткань также выполняет функцию секреции гормонов, таких как лептин. Лептин — это гормон, который помогает регулировать долгосрочный энергетический баланс и информирует мозг о состоянии запасов энергии в виде жировой ткани. Когда их достаточно, он препятствует потреблению пищи и способствует расходу энергии.

Грелин, напротив, является гормоном, который недолговечен и высвобождается, когда мы не потребляем пищу. Он участвует в процессах энергетического баланса, а также в индивидуальных механизмах, влияющих на регуляцию аппетита. Гормон грелин высвобождается в желудке, активирует блуждающий нерв или передается по кровотоку в мозг, где проходит через гематоэнцефалический барьер и посылает в мозг сигналы голода, тем самым стимулируя прием пищи.

Как мы можем восстановить баланс микрофлоры кишечника?

Кишечная микробиота обладает высокой адаптивностью и восприимчивостью. После изменения диеты трансформация микробного состава начинает проявляться уже в первые 24 часа и стабилизируется в течение 10 дней.

На состав кишечной микробиоты можно легко повлиять с помощью соответствующих базовыми изменениями питания, при этом уделяя должное внимание потреблению пробиотических и пребиотических продуктов.

Первое, что необходимо сделать, это сократить потребление продуктов с высокой степенью обработки и продуктов с высоким содержанием насыщенных жиров и сахара, поскольку такие продукты отрицательно влияют на микрофлору кишечника.

Мы должны основывать свой рацион преимущественно на растительной пище (полезные углеводы, бобовые, орехи, семечки, фрукты и овощи), которая должна быть максимально разнообразной

Включите в свой рацион несколько из следующих питательных веществ, которые поддерживают здоровье микрофлоры:

1. Говоря о кишечной микробиоте, мы не должны забывать о клетчатке, так как она является наиболее важным питательным веществом для полезных кишечных микробов и, соответственно, для общего состояния здоровья кишечника. Хорошо функционирующий кишечник – основа нашего здоровья.
   
   Даже небольшое и кратковременное увеличение потребления клетчатки вызывает серьезные изменения в микробиоте кишечника. Цель состоит в том, чтобы потреблять не менее 30 г клетчатки в день, что составляет около 5 порций фруктов или овощей в день (2 порции фруктов и 3 порции овощей). Клетчатка содержится во всех полноценных источниках растительной пищи (например, во фруктах, овощах, бобовых…).

2. Полифенолы и флавоноиды содержатся во фруктах и ​​овощах, зеленом чае, кофе, бобовых, орехах и семенах. Они обладают антиоксидантными, противовоспалительными, нейропротекторными и противоопухолевыми свойствами. Эти соединения абсорбируются медленнее и хуже, поэтому они дольше остаются в кишечнике, где мы можем использовать все их благотворное влияние на микробиоту кишечника.

3. Жирные кислоты Омега-3 — это незаменимые жирные кислоты, которые человеческий организм не может производить самостоятельно, поэтому нам необходимо получать их с пищей. Кроме других положительных действий на работу организма (напр. здоровье сердечно-сосудистой системы), Омега-3 позитивно влияет на микрофлору кишечника, создавая разнообразие, уменьшая воспалительные процессы за счет липополисахаридов и оказывая благотворное влияние на короткоцепочечные жирные кислоты.
   
   Жирные кислоты Омега-3 содержатся как в продуктах животного происхождения (в основном в лососе, сардинах, скумбрии), так и в растительных продуктах (грецких орехах, семенах льна и чиа). Но в этих продуктах жирные кислоты омега-3 находятся в неактивной форме, в процессе преобразования в активную форму, сохраняется всего 0,5-5% от потребления.

4. Пробиотики и пребиотики – компоненты рациона, которые достойны своей репутации. Пробиотики – это живые микроорганизмы, благотворно влияющие на наше здоровье. Они содержатся в ферментированных продуктах (йогуртах, кефире, квашеной капусте и репе, мисо, ферментированных овощах…) или входят в состав пищевых добавок. При приеме внутрь они попадают непосредственно в пищеварительный тракт и таким образом способствуют восстановлению разрушенной микрофлоры кишечника.
   
   Пребиотики же на самом деле являются пищей для кишечной микробиоты, регулируют рН кишечника, что препятствует развитию болезнетворных бактерий, а также помогают регулировать аппетит. Так в чем же разница между клетчаткой и пребиотиками? Пребиотики на самом деле являются клетчаткой, но не всякая клетчатка является пребиотиком. Чтобы клетчатка также была пребиотиком, она должна обладать двумя свойствами. Во-первых, она может использоваться и ферментироваться кишечной микробиотой, а во-вторых, он также должен научно демонстрировать благотворное воздействие (для здоровья).
   
   Основными пребиотиками являются инулин, фруктоолигосахариды и галактоолигосахариды, содержащиеся во фруктах (абрикосы, нектарины, гранаты, сливы, инжир, финики…), овощах (артишоки, свекла, чеснок, лук, брюссельская капуста), а также орехах и бобовых.

У людей с избыточной массой тела наблюдается снижение разнообразия кишечной микробиоты, что также связано с дислипидемией (повышение триглицеридов и холестерина), нарушением уровня сахара в крови и усилением вялотекущего воспаления. Диета с более низким потреблением энергии и поддержкой микрофлоры кишечника является отличной стратегией для снижения веса. Поскольку кишечная микробиота является гибкой и легко адаптируется, ее можно восстановить с помощью правильного питания и образа жизни.

Полезным способом питания для микробиоты, географически близкой к нам, является средиземноморская диета. Она основана на разнообразных и красочных растительных продуктах, высоком содержании оливкового масла первого холодного отжима, жирных кислот омега-3, низком содержании животного белка, насыщенных жиров и сахара.

ССЫЛКИ и ЛИТЕРАТУРА:

1. Cornejo-Pareja, I., Muñoz-Garach, A., Clemente-Postigo, M. et al. Importance of gut microbiota in obesity. Eur J Clin Nutr 72, 26–37 (2019). https://doi.org/10.1038/s41430-018-0306-8
2. Crovesy L, Masterson D, Rosado EL. Profile of the gut microbiota of adults with obesity: a systematic review. Eur J Clin Nutr. 2020 Sep;74(9):1251-1262. doi: 10.1038/s41430-020-0607-6. Epub 2020 Mar 30. PMID: 32231226. 
3. Muscogiuri, G., Cantone, E., Cassarano, S. et al. Gut microbiota: a new path to treat obesity. Int J Obes Supp 9, 10–19 (2019). https://doi.org/10.1038/s41367-019-0011-7 
4. Karina Al-Assal, Ana Cristina Martinez, Raquel Susana Torrinhas, Camila Cardinelli, Dan Waitzberg, Gut microbiota and obesity, Clinical Nutrition Experimental, Volume 20, 2018, Pages 60-64, ISSN 2352-9393, https://doi.org/10.1016/j.yclnex.2018.03.001. 
5. Yawei Fu, Yadong Wang, Hu Gao, DongHua Li, RuiRui Jiang, Lingrui Ge, Chao Tong, Kang Xu, “Associations among Dietary Omega-3 Polyunsaturated Fatty Acids, the Gut Microbiota, and Intestinal Immunity”, Mediators of Inflammation, vol. 2021, Article ID 8879227, 11 pages, 2021. https://doi.org/10.1155/2021/8879227
6. Beam A, Clinger E, Hao L. Effect of Diet and Dietary Components on the Composition of the Gut Microbiota. Nutrients. 2021;13(8):2795. Published 2021 Aug 15. doi:10.3390/nu13082795
7. Green M, Arora K, Prakash S. Microbial Medicine: Prebiotic and Probiotic Functional Foods to Target Obesity and Metabolic Syndrome. Int J Mol Sci. 2020;21(8):2890. Published 2020 Apr 21. doi:10.3390/ijms21082890
8. Leeuwendaal NK, Cryan JF, Schellekens H. Gut peptides and the microbiome: focus on ghrelin. Curr Opin Endocrinol Diabetes Obes. 2021 Apr 1;28(2):243-252. doi: 10.1097/MED.0000000000000616. PMID: 33481425; PMCID: PMC7924980.
9. Davis CD. The Gut Microbiome and Its Role in Obesity. Nutr Today. 2016;51(4):167-174. doi:10.1097/NT.0000000000000167