Польза растительной пищи выходит далеко за рамки простого набора витаминов. Она напрямую связана с тем, как наши внутренние бактерии перерабатывают компоненты растений, поддерживая иммунитет, сердце и обмен веществ. Однако долгое время оставалось загадкой, какие именно механизмы запускают этот оздоровительный процесс.
Два новых исследования под руководством Джошуа Рабиновица и Дженны Абу Салим из Принстонского университета, опубликованные в журналах PNAS и Nature Metabolism, пролили свет на эту тайну. Ученые выяснили, что растительные волокна и особые белки буквально перепрограммируют кишечные микробы, заставляя их вырабатывать полезные вещества и блокировать токсичные аналоги. При этом выяснилось удивительное: многие соединения, которые всегда приписывали бактериям, наш собственный организм тоже умеет производить самостоятельно.
Как работает «химический завод» в кишечнике
В первой работе специалисты изучали фенолы — продукты распада аминокислот тирозина и фенилаланина. Эти вещества действуют на тело противоположным образом. Одни (фенилпропионаты) поддерживают здоровье стенок кишечника и нормальный вес. Другие (например, сульфат p-крезоля) считаются токсичными и ухудшают состояние при болезнях почек или онкологии.
Исследователи обнаружили, что неперевариваемая растительная клетчатка вместе с особым типом растительных белков (авторы назвали их Prif — имитаторы клетчатки) меняет баланс сил. Они заставляют бактерий переключаться с переработки вредного тирозина на полезный фенилаланин.
До этого момента роль растительных белков почти не учитывалась наукой. Используя стабильные изотопы для маркировки молекул, ученые проследили путь еды в организме мышей. Оказалось, что вредные фенолы рождаются тогда, когда бактерии начинают поедать белок самого хозяина — слизистую оболочку кишки. Полезные же фенолы получаются строго из тех растительных белков, которые не смог переварить желудок. Клетчатка выступает здесь защитником: она дает бактериям работу, отвлекая их от разрушения слизистой оболочки.
Авторы полагают, что Prif-белки представляют собой совершенно новый класс питательных веществ. В будущем информацию о них могут начать указывать на упаковках продуктов рядом со сведениями о клетчатке.
Кто главный производитель метаболитов: мы или микробы?
Вторая работа, вышедшая в Nature Metabolism, коснулась индолов — веществ из аминокислоты триптофана, которые влияют на всё: от воспаления до метастазирования рака. Ранее считалось, что эти соединения создают исключительно микробы. Это ставило крест на попытках лечить людей диетой, если бы все зависело только от капризных бактерий.
Ученые проверили это с помощью изотопной трассировки на мышах, крысах и человеческих клетках. Выяснилось, что метаболизм млекопитающих сам по себе способен производить множество важных индолов и фенолов, включая индол-3-лактат. Доказательством стал эксперимент с антибиотиками: у мышей уровень этих полезных веществ в крови оставался высоким даже после того, как микробиом был практически уничтожен лекарствами. То же самое наблюдалось у пациентов больниц. При этом те вещества, которые делали только бактерии, ожидаемо исчезали.
Эти данные меняют подход к медицине. Как отметил Рабинович, теперь врачи смогут точнее давать рекомендации по питанию для профилактики болезней, понимая, какой продукт как именно взаимодействует с микрофлорой и хозяином. По сути, диета становится инструментом управления химией организма на самом глубоком уровне.
Изображение: разработано Мagnific.
