Обзор микробиома кишечника и его функции

Кишечный тракт человека является домом для более чем 100 триллионов микроорганизмов, представленных тысячами видов и экспрессирующих миллионы генов. Общее количество бактериальных клеток в кишечнике примерно в 10 раз превышает количество клеток в человеческом организме, а их совокупный вес составляет около 1,5 кг. Этот сложный комплекс бактерий, известный как микробиом кишечника, играет ключевую роль в многочисленных биологических процессах, включая переваривание пищи, производство витаминов, регуляцию аппетита и поддержание иммунитета. Он также участвует в метаболических процессах и когнитивной функции. Дисбактериоз, характеризующийся отсутствием разнообразия микробиома или преобладанием вредных бактерий, связывают с воспалительными заболеваниями кишечника, инсулинорезистентностью и даже ожирением.

Влияние микробиома на аппетит и метаболизм

Микробиом может воздействовать на гормоны, регулирующие чувство голода как в кишечнике, так и в головном мозге. Ферментация определенных пищевых волокон кишечными бактериями приводит к образованию короткоцепочечных жирных кислот, которые стимулируют выработку гормонов насыщения. Некоторые бактерии также способны производить нейротрансмиттеры и нейромодуляторы, подавляющие аппетит. Существует также связь между кишечными бактериями и сигнальной системой, которая управляет потреблением пищи для удовольствия, а не только для удовлетворения голода.

Микробиом влияет на метаболизм скелетных мышц. Воспалительная реакция, вызванная связыванием липополисахарида (ЛПС), выделяемого некоторыми штаммами кишечных бактерий, с иммунными рецепторами скелетных мышц, может привести к состоянию, известному как метаболическая негибкость. Диета с высоким содержанием жиров может увеличивать проницаемость кишечника, способствуя попаданию большего количества ЛПС в кровоток. У людей с ожирением или диабетом II типа наблюдаются повышенные уровни ЛПС и связанных с ним бактерий, а также иммунных рецепторов, с которыми он связывается.

Влияние физической активности и диеты на микробиом

Профиль микробиома зависит от множества факторов, таких как возраст, пол и прием лекарств. Однако наибольшее влияние на микробный профиль оказывают физическая активность и привычки питания, причем каждая из этих категорий, по оценкам, вносит вклад в размере 20%. Задокументированы как быстрые, так и долгосрочные изменения микробиома, хотя степень их глубины и устойчивости еще полностью не определена. Диеты с высоким содержанием животных жиров, по-видимому, увеличивают количество бактерий, которые разрушают защитный слизистый слой кишечника, что может быть одним из механизмов повышения проницаемости кишечной стенки. Потребление белка также коррелирует с бактериальными профилями, но для уточнения оптимальных рекомендаций требуются дополнительные исследования, поскольку эти эффекты могут зависеть от конкретного типа белка.

Влияние микробиома на работоспособность, в частности выносливость

Установить прямую причинно-следственную связь между микробиомом кишечника и выполнением упражнений пока сложно. Однако существуют корреляции между физической подготовкой и наличием определенных штаммов бактерий.

• Исследования на животных: Эксперименты на мышах показали, что наличие полного микробиома приводило к значительно большей выносливости по сравнению с мышами, у которых отсутствовали кишечные бактерии или присутствовал только один штамм.
• Исследования на людях: У физически активных людей определенные типы бактерий, связанные с сердечно-сосудистой системой, по-видимому, обогащаются или их количество увеличивается после тренировок. Однако, поскольку спортсмены часто придерживаются диеты с более высоким содержанием углеводов и белков по сравнению с малоподвижными людьми, трудно отделить эффект только диеты или только упражнений.
• Интервенционные исследования: Хотя интервенционных исследований, изучающих прямое влияние микробиома на работоспособность, очень мало, одно исследование показало, что мультиштаммовый пробиотик (45 миллиардов КОЕ) имел тенденцию к улучшению результатов в триатлоне.
• Косвенные эффекты: Другие исследования на велосипедистах и бегунах выявили снижение маркеров воспаления и повреждения мышц, а также уменьшение желудочно-кишечных расстройств и частоты респираторных инфекций при приеме пробиотиков. Источники отмечают, что даже если микробиом или пробиотические добавки не влияют напрямую на результативность упражнений, улучшение общего здоровья кишечника и снижение воспаления могут привести к повышению способности тренироваться с большей интенсивностью, продолжительностью и частотой, что, в свою очередь, должно способствовать общим улучшениям производительности.
• Недопонимание взаимосвязи: Взаимосвязь между микробиомом и физическими упражнениями все еще не до конца понятна.

Роль пробиотиков и пребиотиков

• Пробиотики: Это живые бактерии, которые принимаются с целью обогащения кишечника и улучшения его здоровья. Они доступны в виде капсул или как часть ферментированных пищевых продуктов (например, йогурт, кефир, кимчи, квашеная капуста). Исследования продемонстрировали их защитный эффект против изменений чувствительности к инсулину и ожирения, вызванных диетой с высоким содержанием жиров. Некоторые штаммы пробиотиков улучшают симптомы воспалительных заболеваний кишечника. Эффекты пробиотиков зависят от конкретного штамма, и из-за значительной индивидуальной вариабельности микробиомов и диет трудно сделать окончательные выводы об эффективности безрецептурных пробиотиков. Тем не менее, исследования последовательно показывают, что пробиотические добавки улучшают общие проблемы с желудочно-кишечным трактом, а потребление ферментированных продуктов связано с повышенным микробным разнообразием.
  
• Риски и рекомендации: Недавние исследования выявили некоторые риски; например, прием мультиштаммового пробиотика после курса антибиотиков широкого спектра действия может фактически замедлить восстановление нативного микробиома и привести к снижению его разнообразия. Рекомендуется искать пробиотики с маркировкой USP (Фармакопея США) для гарантии эффективности, содержащие не менее 1 миллиарда колониеобразующих единиц (КОЕ). Также может быть разумно отдавать предпочтение пробиотикам с высоким содержанием бифидобактерий и небольшим количеством лактобацилл или их отсутствием.
• Пребиотики: Это пищевые волокна, которые "питают" полезные штаммы бактерий. Примеры включают инулин и бета-глюкан (содержащиеся в пшенице, ячмене, ржи, бананах, луке, спарже), а также устойчивый крахмал (в картофеле, рисе, бобовых; его содержание увеличивается при повторном приготовлении и охлаждении). Полифенолы из фруктов и ягод также считаются полезными. По сравнению с потенциальными рисками или отсутствием доказанной пользы от пробиотических добавок, источники считают, что включение большого количества клетчатки в рацион для поддержания роста полезных бактерий является более простым способом.