Микробиота кишечника и метаболизм питательных веществ

Микробиота кишечника — это плотное сообщество микроорганизмов в кишечнике, наиболее многочисленное в толстой кишке, которое способствует питанию хозяина, ферментируя компоненты пищи, которые хозяин не может переварить. Посредством этой ферментации она извлекает энергию из неабсорбированных углеводов, производит короткоцепочечные жирные кислоты и некоторые витамины, а также участвует во взаимовыгодных отношениях с хозяином.

Definition

Микробиота кишечника — это сообщество микроорганизмов, населяющих желудочно-кишечный тракт; ее роль в метаболизме питательных веществ заключается в совокупности микробных активностей — главным образом толстокишечной ферментации неперевариваемых субстратов до короткоцепочечных жирных кислот и синтезе некоторых витаминов — которые способствуют обеспечению хозяина питательными веществами.

Scope

Эта тема охватывает состав и масштабы микробного сообщества кишечника, его метаболический вклад в питание — главным образом ферментацию неперевариваемых углеводов до короткоцепочечных жирных кислот — и диетическую модуляцию микробиоты с помощью пребиотиков. Это справочная информация по физиологии и питанию, которая не содержит пробиотических, пребиотических или диетических предписаний.

Core questions

• Каков состав и масштабы микробиоты кишечника человека?
• Как микробная ферментация способствует обеспечению хозяина питательными веществами и энергией?
• Как диета, включая пребиотики, формирует микробиоту и ее метаболическую активность?

Key concepts

• Мутуализм хозяин-микробиота
• Толстокишечная ферментация неперевариваемых углеводов
• Короткоцепочечные жирные кислоты (ацетат, пропионат, бутират)
• Извлечение энергии из неабсорбированного субстрата
• Микробный синтез витаминов
• Пребиотики и диетическая модуляция
• Разнообразие, стабильность и устойчивость сообщества

Mechanisms

Кишечник содержит микробное сообщество, сопоставимое по количеству клеток с собственными клетками хозяина (Sender et al., 2016), участвующее во взаимовыгодных отношениях, в которых микробы получают богатую питательными веществами среду обитания, а хозяин получает метаболическую способность, которой ему не хватает (Bäckhed et al., 2005). Углеводы, избежавшие переваривания в тонком кишечнике, достигают толстой кишки, где микробиота ферментирует их до короткоцепочечных жирных кислот — ацетата, пропионата и бутирата, — которые абсорбируются и используются хозяином, восстанавливая энергию, которая в противном случае была бы потеряна (Cummings et al., 1987). Состав и метаболическая активность этого сообщества варьируются у разных людей, но демонстрируют характерную стабильность и устойчивость (Lozupone et al., 2012), и они могут формироваться диетой: селективно ферментируемые субстраты, называемые пребиотиками, способствуют определенным микробным активностям (Gibson & Roberfroid, 1995; Gibson et al., 2017).

Clinical relevance

Метаболическая роль микробиоты определяет, как пищевые волокна, ферментация и взаимодействия хозяин-микроб рассматриваются в науках о питании и здоровье. Эта статья описывает нормальный микробный метаболизм питательных веществ для справки и образования и не является основой для индивидуальных пробиотических, пребиотических, диетических или лечебных рекомендаций.

Debates

Как следует определять «пребиотик»?

Первоначальная концепция селективно ферментируемого ингредиента, приносящего пользу хозяину, была пересмотрена по мере развития науки о микробиоме; международный экспертный консенсус обновил и расширил определение и сферу применения пребиотиков, уточнив критерии, которым должен соответствовать субстрат.

Seminal works

• backhed-2005
• cummings-1987
• gibson-1995
• lozupone-2012

Frequently asked questions

Как микробиота кишечника помогает в питании?

Она ферментирует компоненты пищи, которые хозяин не может переварить, особенно углеводы, достигающие толстой кишки, производя короткоцепочечные жирные кислоты, которые хозяин абсорбирует и использует для энергии, а также синтезирует некоторые витамины.

Что такое пребиотики?

Пребиотики — это пищевые субстраты, которые избирательно используются микроорганизмами хозяина для обеспечения пользы для здоровья; их определение со временем уточнялось экспертным консенсусом по мере роста понимания микробиоты.