С тех пор, как Александр Флеминг обнаружил пенициллин, растущий естественно на чашке Петри, мы знали о силе химических веществ, производимых микробами. Но мы только недавно осознали их огромный потенциал.

Исследование микробиома стало одной из самых актуальных тем в науке, так как множество условий, в том числе сердечные заболевания, ожирение и аппетит и изменения настроения, по-видимому, связаны с микробами внутри нашей кишки.

Коллекция микробов в наших телах называется нашей микробиотой, и большая их часть из 100 триллионов (бактерии, вирусы, грибы и паразиты) сосредоточены в толстой кишке нашего кишечника. Хотя они похожи по количеству на наши собственные человеческие клетки, у них в 200 раз больше генов, чем у нас.

Каждый набор этих микробных генов действует как химический завод, выкачивая тысячи химических веществ, которые обеспечивают витамины и многие существенные метаболиты, которые контролируют нашу иммунную систему, метаболизм и функции мозга. Поскольку мы теперь можем модифицировать индивидуальную микробиому кишки с диетой (например, употребляя много клетчатки или рыбьего жира), это открывает множество интересных возможностей использовать пищу в качестве лекарственного средства.

Postbiotics

Наши последние исследования, опубликованные в Nature Genetics, проливает новый свет на взаимодействие между тем, что мы едим, тем, как оно обрабатывается нашими кишечными микробами и как мы накапливаем жир в наших телах, особенно вокруг нашей талии.

Мы собрали образцы стула из парных пар 500 и измеряли по биохимическим соединениям 800, которые продуцируют микробы - фекальные метаболиты. Мы смогли идентифицировать ключевые биохимические вещества в кишечнике, которые предсказывают количество живота жир данного человека. Хорошо известно, что чем больше мышечного жира у нас есть, тем больше вероятность развития заболеваний, таких как диабет типа 2 и сердечно-сосудистые заболевания.

Наши результаты показывают, что бактериальная химическая активность нашего кишечника минимально контролируется нашими генами (менее 20%). На остальное влияет факторы окружающей среды - в основном диета. Это интересно, потому что, в отличие от наших генов и нашего врожденного риска развить жир вокруг живота, который не меняется на протяжении всей жизни, наши кишечные микробы могут быть изменены гораздо легче.

Хотя радикальные изменения могут быть сделаны с помощью фекальных трансплантатов у здоровых доноров, результаты ожирения все еще непредсказуемо, Более традиционные методы лечения - диета (например, диеты с высоким содержанием клетчатки или ферментированные продукты), пребиотики (продукты или химические вещества, которые «оплодотворяют» ваши кишечные микробы) и пробиотики (известные микробы живут, например, Lactobacillus). Теперь есть новая концепция здоровья кишечника: постбиотика. Это бактериальные продукты или метаболические побочные продукты из кишечных микробов, которые имеют биологическая активность в наших телах.

Мусор одного существа ...

Если мы хотим использовать постбиотики, нам нужно дать им точные продукты, которые им нужны, чтобы максимизировать производство, или мы можем синтезировать эти соединения и добавлять их к нашим диетам или лекарствам.

В рамках нашего последнего исследования мы создали базу данных «кишечного метаболизма», связывающую различные постбиотические соединения с микробами, и это может помочь другим ученым создать идеальную среду обитания на заказ.

Например, многие люди принимают дополнения omega-3, но испытания разочаровывают. Мы Недавно обнаруженный что omega-3 полезен, потому что он заставляет бактерии кишечника производить другие вещества (фекальный метаболит, называемый н-карбамилглутамат, который является противовоспалительным и хорошо для нас). Но не каждый может производить это химическое вещество из их смеси микробов, объясняя, почему эти добавки не всегда работают.

Мама! У нас снова закончилась умная туалетная бумага. Эван Лорн / Shutterstock.com

Целью ученых, работающих в этой области в настоящее время, является выявление постбиотиков, продуцируемых кишечными бактериями, которые помогают нашему организму эффективно распределять жир, чтобы мы могли использовать их для снижения ожирения и диабета.

В недалеком будущем умные туалеты или умная туалетная бумага дадут нам снимок метаболитов, произведенных в наших кишках, и какие продукты съесть, чтобы устранить любой дисбаланс. Этот уникальный снимок может стать ключом к манипулированию нашей микробиотой с индивидуальным питанием. В новую эпоху постбиотики мы можем начать добывать огромную скрытую аптеку, которую каждый день триллионы микробов производят, чтобы держать нас здоровыми.

Об авторе

Тим Спектор, профессор генетической эпидемиологии, Королевский колледж в Лондоне и Кристина Мэнни, научный сотрудник, Королевский колледж в Лондоне

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

books_environmental