Hệ vi sinh vật đường ruột và chuyển hóa dinh dưỡng

Hệ vi sinh vật đường ruột là quần thể vi sinh vật dày đặc trong ruột, tập trung nhiều nhất ở đại tràng, góp phần vào dinh dưỡng của vật chủ bằng cách lên men các thành phần chế độ ăn mà vật chủ không thể tiêu hóa. Thông qua quá trình lên men này, nó thu hồi năng lượng từ carbohydrate không được hấp thụ, sản xuất các axit béo chuỗi ngắn và một số vitamin, đồng thời tham gia vào mối quan hệ cộng sinh với vật chủ.

Definition

Hệ vi sinh vật đường ruột là quần thể vi sinh vật sống trong đường tiêu hóa; vai trò của nó trong chuyển hóa dinh dưỡng là tập hợp các hoạt động của vi sinh vật — chủ yếu là quá trình lên men ở đại tràng các chất nền không tiêu hóa được thành axit béo chuỗi ngắn và tổng hợp một số vitamin — góp phần vào nguồn cung cấp dinh dưỡng của vật chủ.

Scope

Chủ đề này bao gồm thành phần và quy mô của quần thể vi sinh vật đường ruột, đóng góp trao đổi chất của nó vào dinh dưỡng — chủ yếu là quá trình lên men carbohydrate không tiêu hóa được thành axit béo chuỗi ngắn — và điều hòa chế độ ăn uống của hệ vi sinh vật thông qua prebiotic. Đây là tài liệu tham khảo về sinh lý học và dinh dưỡng và không cung cấp các chỉ định về probiotic, prebiotic hoặc chế độ ăn uống.

Core questions

• Thành phần và quy mô của hệ vi sinh vật đường ruột người là gì?
• Quá trình lên men của vi sinh vật đóng góp như thế nào vào nguồn cung cấp dinh dưỡng và năng lượng của vật chủ?
• Chế độ ăn uống, bao gồm prebiotic, định hình hệ vi sinh vật và sản phẩm trao đổi chất của nó như thế nào?

Key concepts

• Mối quan hệ cộng sinh giữa vật chủ và hệ vi sinh vật
• Quá trình lên men carbohydrate không tiêu hóa được ở đại tràng
• Axit béo chuỗi ngắn (acetate, propionate, butyrate)
• Thu hồi năng lượng từ chất nền không được hấp thụ
• Tổng hợp vitamin của vi sinh vật
• Prebiotic và điều hòa chế độ ăn uống
• Đa dạng, ổn định và khả năng phục hồi của quần thể

Mechanisms

Ruột chứa một quần thể vi sinh vật có số lượng tế bào tương đương với tế bào của vật chủ (Sender et al., 2016), tham gia vào mối quan hệ cộng sinh trong đó vi sinh vật có được môi trường sống giàu dinh dưỡng và vật chủ có được khả năng trao đổi chất mà nó thiếu (Bäckhed et al., 2005). Carbohydrate thoát khỏi quá trình tiêu hóa ở ruột non đi đến đại tràng, nơi hệ vi sinh vật lên men nó thành các axit béo chuỗi ngắn — acetate, propionate và butyrate — được hấp thụ và sử dụng bởi vật chủ, thu hồi năng lượng mà nếu không sẽ bị mất (Cummings et al., 1987). Thành phần và sản phẩm trao đổi chất của quần thể này thay đổi giữa các cá thể nhưng cho thấy sự ổn định và khả năng phục hồi đặc trưng (Lozupone et al., 2012), và chúng có thể được định hình bởi chế độ ăn uống: các chất nền được lên men chọn lọc được gọi là prebiotic thúc đẩy các hoạt động vi sinh vật cụ thể (Gibson & Roberfroid, 1995; Gibson et al., 2017).

Clinical relevance

Vai trò trao đổi chất của hệ vi sinh vật cung cấp thông tin về cách chất xơ trong chế độ ăn uống, quá trình lên men và tương tác giữa vật chủ và vi sinh vật được lý giải trong dinh dưỡng và khoa học sức khỏe. Mục này mô tả quá trình chuyển hóa dinh dưỡng vi sinh vật bình thường để tham khảo và giáo dục và không phải là cơ sở cho các khuyến nghị về probiotic, prebiotic, chế độ ăn uống hoặc điều trị cá nhân.

Debates

Nên định nghĩa 'prebiotic' như thế nào?

Khái niệm ban đầu về một thành phần được lên men chọn lọc có lợi cho vật chủ đã được xem xét lại khi khoa học về hệ vi sinh vật tiến bộ; một sự đồng thuận của các chuyên gia quốc tế đã cập nhật và mở rộng định nghĩa và phạm vi của prebiotic, tinh chỉnh các tiêu chí mà một chất nền phải đáp ứng.

Seminal works

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

Frequently asked questions

Hệ vi sinh vật đường ruột giúp ích gì cho dinh dưỡng?

Nó lên men các thành phần chế độ ăn mà vật chủ không thể tiêu hóa, đặc biệt là carbohydrate đi đến đại tràng, tạo ra các axit béo chuỗi ngắn mà vật chủ hấp thụ và sử dụng để lấy năng lượng, đồng thời nó cũng tổng hợp một số vitamin.

Prebiotic là gì?

Prebiotic là các chất nền trong chế độ ăn uống được vi sinh vật của vật chủ sử dụng một cách chọn lọc để mang lại lợi ích sức khỏe; định nghĩa của chúng đã được tinh chỉnh theo thời gian bởi sự đồng thuận của các chuyên gia khi sự hiểu biết về hệ vi sinh vật ngày càng tăng.