Batı tipi beslenme, bağırsak sağlığı ve metabolik sendrom arasındaki ilişki

Chicago Üniversitesi gastroenteroloji, hepatoloji ve beslenme bölümleri çalışanları tarafından yazılan bu derlemede batı tip beslenmenin bağırsak sağlığı üzerine etkileri ve metabolik sendroma yol açma nedenleri özetlenmiş.

Diyabet, metabolik sendrom ve kalp hastalığı dahil obezite ve ilişkili komorbiditeler, yaşam kalitesini olumsuz etkiler ve önemli sağlık hizmeti maliyetleriyle sonuçlanır. Metabolik hastalıkların oluşumuna, diyet, aktivite seviyesi, uyku, genetik ve bağırsak mikrobiyotası katkıda bulunur. Bu yazıda, bağırsak bakterilerinin, diyet ve bağırsak mikrobiyotası (gastrointestinal sistemde yaşayan bakteri, mantar, arkeler ve virüsler) arasındaki etkileşime odaklanacaktır.

Bağırsak mikrobiyotasının yapısı ve işlevi, bazı yağ türleri ve basit şekerler açısından zengin Batı diyetlerinden büyük ölçüde etkilenir ve beslenme, konak ve mikroplar arasındaki karmaşık etkileşim obezitenin gelişimini teşvik edebilir.

Son 15-20 yılda çarpıcı bir şekilde artan insan sağlığı ve bağırsak florası ilişkisi araştırmaları kanserler ve giderek artan kilo alma ile bağırsak florasını ilişkilendirmiştir. Zayıf insanlardan, metabolik sendromlu bireylere bağırsak mikrobiyotası nakli insülin duyarlılığını iyileştirdiği gösterilmiştir.

Bağırsak mikrobiyotası, toplu olarak kendi genomumuzdan 100 kat daha fazla gen taşıyan bakteri, mantar, arkeler ve protistlerden binlerce farklı mikrobiyal türe ait 1 trilyondan fazla hücre içerir. Yakın tarihli bir tahmin, Bakteri hücrelerinin insan hücrelerine oranı 1: 1’dir.

Mikrobiyal çeşitlilik, α ve β çeşitlilik ölçümleriyle karakterize edilir; burada α çeşitliliği, topluluğun zenginliğini veya mevcut farklı mikrobiyal türlerin sayısını açıklar ve bir örnekteki mikrobiyal türlerin göreceli bolluğu anlamına gelir. β çeşitlilik, topluluk üyeliğindeki ve tek bir örneklem içindeki yapının aksine, örnekler arası yapıdaki farkı açıklar. Çeşitlilik, bakterilerin varlığını / yokluğunu ve dağılımını somutlaştırırken, işlev, çevresel uyaranlara yanıt, metabolit üretimi ve konak üzerindeki etki gibi bakterilerin faaliyetlerini ifade eder. Bağırsak mikrobiyotasının bu yönlerinin her biri, özellikle doymuş ve doymamış yağlar, basit şekerler ve düşük lif bakımından zengin Batı tipi beslenme benzeri beslenmeden büyük ölçüde etkilenir.

Obezite ve bağırsak mikrobiyotası

Obezite ve bağırsak mikrobiyotasının zararlı bakteriler lehine bozulmasıdır. Obezitede disbiyozis sıklıkla mikrobiyal çeşitliliğin azalması, Firmicutes ve Bacteroidetes gibi majör filumların nispi bolluğundaki değişiklikler ve / veya patojenik mikroorganizmaların çoğalması ile karakterizedir. Disbiyotik flora naif mikropsuz farelere nakledilmesi, şişmanlığı artırır ve yağ depolamasını teşvik eder.

Tersine, hayvanlarda ve insanlarda kilo kaybı veya gastrik baypas ameliyatı, disbiyozu sağlıkla ilişkili durumlara kaydırabilir. Kilo verme, farelerde obezite ile ilişkili canlılarda azalma ve zayıflıkla ilişkili canlılarda artışa neden olur. Mide baypası geçiren morbid obez bireylerde cerrahi müdahaleler, 1 yıla kadar sürdürülen yoğun kilo kaybından önce ameliyattan 3 aydan kısa bir süre içinde değişen mikrobiyal kompozisyon ve fonksiyon ile mikrobiyal çeşitlilikte artış gösterdi (Firmicutes’teki azalma ve hem Bacteroidetes hem de Verrucomicrobia’daki artışlar görüldü.

Enterobacter cloacae , Clostridium ramosum, ve Lachnospiraceae suşu AJ110941, dahil olmak üzere tek suşların mikropsuz farelere verilmesi obezite eğiliminin artmasına yol açtı. Aksine, Verrucomicrobia filumuna ait olan Akkermansia muciniphila’nın karmaşık bir bağırsak mikrobiyotası topluluğuna dahil edilmesi, metabolik sendrom ve aterosklerozun iyileştirilmesinde doğrudan rol oynar. Bu mikrop, obez kişilerde yetersiz temsil edilir ve mide baypass operasyonlarından sonra veya açlık sırasında artar. Ek olarak, A. muciniphila’nın obez hayvanlara uygulanmasının bozulmuş glukoz toleransını iyileştirdiği gösterilmiştir.

Yüksek yağlı diyetlerin bağırsak florasına etkisi ve yağ miktarına ve yağ türleri ile ilişki

Beslenme, obez insanlarda görülen flora bozukluğuna benzer şekilde hayvan modellerinde mikrobiyal yapıyı derinden etkiler. Sadece et ve peynir gibi hayvansal temelli gıdalardan oluşan yüksek yağlı diyetlerin insan katılımcılarda bağırsak mikrobiyotasının topluluk yapısını dramatik bir şekilde ve hemen değiştirdiğini gösterdi.

β çeşitlilikteki değişiklikler, başlangıç ​​değerine kıyasla sadece iki günlük diyet değişikliğinden sonra meydana geldi.

Yukarıda açıklananlar gibi beslenme ile ilgili çalışmaların sıklıkla gözden kaçan bir bileşeni, yağ miktarı ve türü ve / veya obeziteyi ve mikrobiyal yapıdaki değişiklikleri teşvik etmek için ne oranda tüketildikleridir. Diyet yağları, hem konağı hem de bağırsak mikrobiyal topluluklarını şekillendirme biçimlerinde aynı etkiyi göstermezler. Çoklu doymamış omega-6 yağ asitleri bakımından zengin aspir yağı, doymuş süt yağı veya domuz yağı bakımından zengin diyetlere benzer şekilde mikrobiyal bileşimin değişmesine neden olur. Bu diyet, aynı zamanda, yağ dokusu enflamasyonunun artmasına da neden olur.

Yağ kaynağının miktarı ve yağ asidi bileşimi, çalışma sonuçları ve mikrobiyal bileşime ve konakçı fizyolojisine karşı işlev üzerindeki etki dikkate alındığında oldukça önemlidir. Örneğin, doymuş yağ (domuz yağı) ile balık yağından elde edilen uzun zincirli çoklu doymamış yağ asitlerini karşılaştıran bir çalışma, mikrobiyal bileşimde ve konakçı oluşan yağ dokusunda önemli farklılıklar tespit etti.

Balık yağı yönünden zengin bir diyet, bağırsak mikroplarında bozulmaları önledi ve obezite ile ilişkili enflamasyonu azalttı. Bu çalışma, diyet yağı kaynağının mikrobiyal yapıyı güçlü bir şekilde etkilediğine dair ikna edici kanıtlar sağlarken, çalışmada sağlanan balık yağı miktarı, günlük önerilen alım miktarını veya hatta terapötik dozları temsil etmemektedir. Bu çalışmada, balık yağı toplam kalorinin % 45 içeriğini teşkil etmiştir. İnsanlarda bu, 2.000 kcal / gün diyetteki tüm yağın balık yağından gelmesi durumunda 100 g tüketmek zorunda kalacağı anlamına gelir. Bu günde 100 balık yağı kapsülüne veya 33-100 porsiyon somona eşdeğerdir.

Hiperlipidemi için terapötik dozlarda balık yağı günde 3–4 g arasında değişir. Bu nedenle, hayvan çalışmasında sağlanan miktar, önerilen terapötik dozlardan 25–33 kat daha fazladır. Çoğu insan diyetle günde <2 g balık yağı tükettiği için bu omega-3 düzeyi elde edilemez.

Doymuş yağı diyetiyle beslenen farelerden alınan serumun bağışıklık sisteminin doğumsal bölümünü harekete geçirdiği gösterilmiştir. Doymuş yağ ile beslenen fareler daha şişman, yağ dokusu daha fazla ve yağlı dokunun içinde daha fazla bağışıklık sistemi hücresi bulunmuştur.

Beslenme değişiklikleri bağırsak mikrobiyal topluluklarını ne kadar hızlı değiştirir?

Fareleri 3 günlük düşük yağlı diyet ve doymuş yağdan zengin diyet döngülerine maruz bırakmanın topluluk üyeliğinde ve yapısında tutarlı değişikliklere yol açtığı gösterilmiştir. Yağdan fakir ile beslenme sırasında sırasında Bacteroidales artmış ve doymuş yağdan zengin beslenme sırasında Clostridia cinsi zararlı (patojen) bakteriler artmıştır. Çeşitlilik ve bakteri bolluğundaki gözlemlenen değişiklikler, diyet değişikliğinden sonraki 1 gün içinde görülmeye başlanır.

Deneklere % 69.5 kcal yağdan,% 30.1 kcal proteinden ve yaklaşık 0 g liften oluşan hayvan bazlı bir diyet verilince ve diyetin 48 saat kadar kısa bir süre içinde mikrobiyal yapı değişir. Bu beslenme şekli çoğu kişi için ortalama yağ, protein ve lif alımını temsil etmese de, bağırsak mikrobiyotası üzerindeki etkisi hızlı ve derindir. Mikrobiyal toplulukların β çeşitliliğinde başlangıca göre önemli bir değişikliğe ek olarak, hayvansal bazlı diyet ayrıca Bilophila wadsworthia gibi safraya toleranslı ve patojenik hidrojen sülfit üreten bakterileri artırır. Bu bakteri, Deltaproteobacteria filumuna aittir ve kolit gelişiminde rol oynar; genellikle doymuş yağ bakımından zengin diyetlerle ilişkilendirilir.

Hayvansal ürün bazlı diyet, kısa zincirli yağ asidi (KZYA) seviyelerini önemli ölçüde azaltırken, bitkisel bazlı diyet, Roseburia ve Faecalibacterium prausnitzii gibi sakarolitik bakterilerin bolluğunu arttırır.

Hayvansal ürün bazlı diyet, kanserojen polisiklik aromatik hidrokarbon üretimini artırır.

Diyet aracılı değişiklikler kalıcı olabilir mi?

Clostridia isimli patojen bakteri ailesi, her doymuş yağ ile beslenme sonrası çoğalır, bir süre sonra bu etki kalıcı hale gelir.

Bu etki, aynı zamanda nesiller boyunca da gösterilmiştir: basit şekerler ve liften yoksun beslenen annelerin bebeklerinde de bakteri çeşitliliği azalır. Çeşitliliği yeniden sağlamak için beslenme değişikliği yeterli olmaz, ancak sağlıklı flora transplantasyonu ile mümkün olur.

Bu çalışma, işlenmiş yüksek yağlı ve yüksek basit karbonhidratlı gıda maddelerinden oluşan Batı diyetlerindeki hızlı değişimin, son 30-40 sneede bakteriyel çeşitliliğin aşamalı olarak kaybına yol açmış olabileceğini düşündürmektedir.

Vücudumuzun bağırsak mikrobiyotamızdaki ani değişikliklere uyum sağlamak için evrimsel olarak donanımlı olmadığı ve bu nedenle aşırı yağ depolanmasına ve obeziteye yol açtığı tahmin edilmektedir. Bu nedenle, yararlı mikropların fekal transplantasyon veya probiyotik takviye yoluyla yeniden sokulması, mücadele için etkili bir yaklaşım olabilir.

Yüksek doymuş yağlı diyetler neden obezite ile sonuçlanır?

Kompozisyon değişikliklerine ek olarak, obezite sırasında mikrobiyal topluluğun metabolik kapasitesinde de farklılıklar gözlenmektedir. Örneğin, kısa zincirli yağ asitlerinin konak metabolizması ve enerji dengesi üzerinde derin bir etkiye sahip olduğu gösterilmiştir. Obez kimselerin mikrobiyomları kısa zincirli yağ asidi oluşturmada oldukça mahirdir. Kısa zincirli yağ asitleri karaciğere ulaşınca yeniden glukoz yapımı ve yağ yapımı için kullanılmaktadır. Bağırsakta artan SCFA üretimi ve emilimi, konak enerji dengesini yağ depolamaya kaydırır. Bununla birlikte, kısa zincirli yağ asitlerinin glukoz metabolizması üzerinde yararlı etkiler ortaya çıkarabilir.

Doymuş yağ oranı yüksek diyetler, taurin ile konjuge hepatik safra asitlerinin üretimini arttırır. Bu, Deltaproteobakteriler de dahil olmak üzere bağırsaktaki sülfit indirgeyici bağırsak mikroplarına organik kükürt sağlar ve sayılarının artmasına yol açar.

Bağırsak mikroplarının kendileri de konak metabolik yapısını doğrudan değiştirebilir; hem bağırsaktan emilen yağ miktarını ham de kaslarda yağ asidi oksidasyonunu etkileyebilir.

Diyetle indüklenen bağırsak mikropları sadece moleküler metabolizmayı etkilemekle kalmaz, aynı zamanda konakların yağlı dokusunda enflamasyonu da arttırırlar. Yüksek doymuş yağ diyetleriyle artan bakteriler hem doğumsal bağışıklık sistemini hem de artmış bağırsak geçirgenliğini etkileyebilir.

Yüksek yağlı diyetin bağırsak mikrobiyotası üzerindeki zararlı etkisini düzeltmek için ne yapılabilir?

Mikrobiyom, prebiyotikler ve probiyotikler de dahil olmak üzere çeşitli takviyeleri kullanarak obezite oluşumu azaltılabilir. Birkaç çalışmada, doymuş yağlardan zengin diyetin neden olduğu obeziteye karşı prebiyotik ve probiyotik tedavileri başarıyla kullanılmıştır.

Prebiyotikler

Lif tüketiminin, tokluğu artırarak, bağırsaktan geçişi yavaşlatarak, dışkı hacmini artırarak ve lipid emilimini azaltarak sağlık üzerine önemli katkılar sağlar. Prebiyotikler, sakarolitik (şeker ve lif yiyen) bakterilerin büyümesini teşvik eden yiyecekler veya besin takviyeleridir; yani, inülin ve fruktoz bakımından zengin oligosakkaritler (FOS) gibi sindirilemeyen karbonhidratlar gibi.

Prebiyotik olarak kabul edilebilmesi için, ürünün mide asiditesine dirençli olması, konakçı tarafından ince bağırsakta sindirilememesi, bakteriler tarafından fermente edilebilmesi ve yararlı bakterilerin bolluğunu arttırması gerekir. Prebiyotikler obezite ve insülin direnci dahil olmak üzere doymuş yağlardan zengin beslenmenin neden olduğu metabolik bozukluklarla ilişkili komplikasyonları iyileştirdiği gösterilmiştir. Bambu filizi lifinin farelerde doymuş yağların neden olduğu kilo alımını ve insülin direncini önlediği ve eşzamanlı olarak değiştirilen mikrobiyal bileşimini düzelttiği gösterilmiştir.

Diyet lifinin yararlı etkilerinin ardındaki mekanizmalar arasında kısa zincirli yağ üretimi, bağırsak glukoneogenezinin (glukozun yeniden yapılması) uyarılması, epitel bütünlüğünün artması, tokluk ve insülin duyarlılığını artırmak için PYY ve GLP1 hormonlarının salınması, antimikrobiyal peptidlerin artmış ifadesi ve bağırsak mikrobiyal topluluğunun değişmesi sayılabilir.

Batı tipi beslenen farelerde fruktooligosakkarit (FOS) tedavisi, kontrollere kıyasla gelişmiş glikoz ve insülin toleransı sergiledi. Fasulye, buğday lifi veya çözünür lif içeren prebiyotiklerle beslenen katılımcıların insülin duyarlılıkları artar. Ayrıca, Akkermansia, Bifidobacterium, Sutterella ve Turicibacter gibi yararlı bakterilerin sayısı lifli beslenme ile artar. Bağırsak epitel hücre döngüsünü ve bakımını yarar görür.

Probiyotikler

Çeşitli kanıtlar, doymuş yağla beslenmenin neden olduğu disbiyozu ve metabolik hastalıkları engellemek için probiyotiklerin etkili kullanımını desteklemektedir. Probiyotikler, konakçıda sağlık sonuçlarını olumlu yönde etkileyen, tek tek veya kombinasyonlar halinde verilen canlı mikroorganizmalardır.

Bifidobacterium ve Lactobacillus cinsine ait şuşlar içeren bir probiyotiğin ve çocuklarda karaciğer yağlanmasını iyileştirdiği gösterilmiştir.

Örneğin, aynı çalışmada, Lactobacillus paracasei CNCM I-4270, Lactobacillus rhamnosus I-3690 ve Bifidobacterium animalis subsp lactis CNCM I-2494 dahil olmak üzere üç bakteri suşu, farklı mekanizmalarla da olsa farelerde bağımsız olarak vücut ağırlığını düşürür ve glukoz toleransını iyileştirir. Lactobacillus rhamnosus diyetle indüklenen bir hiperlipidemi sıçan modelinde serum ve karaciğer lipit seviyelerini düşürür. Lactobacillus casei karaciğer ve yağlı dokuda anti-enflamatuar etkiler gösterir.

Glikoz toleransını artırmak ve hiperlipidemi ve yağlı karaciğeri azaltmak da dahil olmak üzere, doymuş yağlardan zengin beslenmenin neden olduğu obezitede metabolik sonuçları iyileştirmek için bireysel probiyotik suşlar umut vaat ediyorlar.

Probiyotiklerin büyümesini teşvik etmek için prebiyotikler beslenmeye dahil edilmelidir. Lif takviyesi, probiyotiğin büyümesine, kolonizasyonuna ve işlevine yardımcı olabilir.

Tüketiciler, probiyotikleri günlük olarak tüketmeden önce dikkatli olmalı ve satın aldıkları ürünleri araştırmalıdır. Tüm bu araştırmalar, probiyotiklerin umut verici bir terapi olduğunu öne sürse de, insanlarda, hangi probiyotiklerin etkili olduğunu, ne kadar alınacağını, ne sıklıkta ve ne sıklıkta alınacağını daha iyi anlamaya yardımcı olmak için daha çok sayıda çalımaya ihtiyaç vardır.

Diyetle indüklenen disbiyozun konak metabolik fonksiyonları ve enerji dengesi üzerindeki kanıtlanmış etkisi göz önüne alındığında, bağırsak mikroorganizmalarının yapısını ve fonksiyonunu modüle etmek, beslenme kaynaklı yağlı doku artışı ve bununla ilişkili metabolik sonuçlarla savaşmak için etkili bir yaklaşım olabilir. Doymuş yağdan zengin beslenme bağırsak mikrobiyomu üzerindeki etkisi hızlı olabilir (24-48 saat içinde meydana gelir) ve beslenme alışkanlıkları devam ederse sürdürülebilir ve diyette değişiklik, kaybolan mikrobiyal suşların yeniden kazanılması mümkün olmayabilir.