Диетическое вмешательство с рационом из цельных продуктов, богатым клетчаткой, изменяет микробиом кишечника человека, но не содержание короткоцепочечных жирных кислот в кале

Изменение рациона может напрямую влиять на микробиом кишечника, способствуя преимущественному размножению микроорганизмов, способных использовать различные пищевые вещества. За последнее столетие потребление пищевых волокон резко снизилось, тогда как потребление обработанных продуктов возросло. Клетчатка, или углеводы, доступные кишечной микробиоте (MAC), сохраняется в пищеварительном тракте и может метаболизироваться определёнными бактериями, несущими гены ферментов, расщепляющих клетчатку. В результате расщепления MAC накапливаются короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК) и другие метаболиты, важные для здоровья человека. Мы провели двухнедельное диетическое вмешательство, в ходе которого участникам предложили увеличить потребление клетчатки до 40–50 г в сутки; исследование было организовано в рамках учебного курса с исследовательской работой студентов бакалавриата (n = 20). Сочетая метагеномное секвенирование методом случайного фрагментирования с целевым анализом методом газовой хроматографии — масс-спектрометрии (ГХ-МС), мы обнаружили, что вмешательство значительно изменило состав индивидуальных микробиомов кишечника; оно объясняло 8,3% продольной вариабельности у участников. В частности, после изменения рациона увеличилась относительная численность таксонов, известных как разрушители MAC, — Bifidobacterium и Lactobacillus. Кроме того, мы оценили генетическое разнообразие Bifidobacterium с помощью амплификации гена groEL. Наряду с изменениями состава микробиома увеличилась численность генов, участвующих в метаболизме инозитола. Несмотря на изменения состава микробиома кишечника, устойчивого изменения содержания КЦЖК выявить не удалось. В целом результаты показывают, что за короткий срок — две недели — увеличение потребления клетчатки может изменить состав микробиома кишечника, в частности увеличить численность бактерий, расщепляющих MAC.

Значимость: За последнее столетие во многих регионах мира потребление пищевых волокон существенно снизилось; это может быть связано с ростом распространённости сахарного диабета 2-го типа, рака ободочной кишки и других заболеваний. В типичном рационе жителя США содержится около 15 г клетчатки в сутки — значительно меньше рекомендуемого количества. Потребление пищевых волокон влияет на здоровье не только за счёт непосредственного поступления питательных веществ, но и косвенно — через изменения микробного сообщества и связанного с ним метаболизма. Мы провели двухнедельное диетическое вмешательство у здоровых молодых взрослых, чтобы оценить влияние потребления клетчатки на микробиом кишечника. В среднем участники увеличили потребление клетчатки на 25 г в сутки. Рацион с высоким содержанием клетчатки изменил состав микробиома кишечника участников, в частности увеличилась численность известных бактерий, расщепляющих клетчатку, например Bifidobacterium и Lactobacillus.