Μικρόβια του εντέρου και μεταβολισμός: Νέο εργαλείο για εξατομικευμένη διατροφή

Οι ετικέτες τροφίμων παρουσιάζουν τις θερμίδες ως έναν σταθερό αριθμό. Ένα τρόφιμο περιέχει συγκεκριμένη ποσότητα λιπαρών, υδατανθράκων και πρωτεΐνης, άρα αντιστοιχεί σε συγκεκριμένη ενεργειακή αξία. Στο ανθρώπινο σώμα, όμως, η διαδικασία είναι πολύ πιο σύνθετη.

Η πέψη δεν αποτελεί μόνο ανθρώπινη λειτουργία. Εξελίσσεται μέσα σε ένα ζωντανό οικοσύστημα μικροβίων, το οποίο μπορεί να επηρεάσει πόσες από τις θερμίδες της τροφής απορροφά τελικά ο οργανισμός.

Νέο μαθηματικό μοντέλο που ανέπτυξαν ερευνητές του Arizona State University φωτίζει αυτό το «κρυφό» κομμάτι της πέψης. Το μοντέλο ονομάζεται DAMM, από τις λέξεις digestion, absorption and microbial metabolism, δηλαδή πέψη, απορρόφηση και μικροβιακός μεταβολισμός.

Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο PLOS One και μπορεί, σύμφωνα με τους ερευνητές, να βοηθήσει μελλοντικά στην καλύτερη κατανόηση της παχυσαρκίας, του διαβήτη και άλλων μεταβολικών διαταραχών.

Τι κάνει το μοντέλο DAMM

Το DAMM παρακολουθεί την πορεία της τροφής μέσα στο πεπτικό σύστημα. Υπολογίζει τι απορροφά απευθείας ο οργανισμός στο ανώτερο γαστρεντερικό σύστημα, τι φτάνει στο παχύ έντερο και πώς τα μικρόβια του εντέρου επεξεργάζονται το υπόλοιπο υλικό.

Αυτή η διαδικασία έχει σημασία, επειδή μέρος της τροφής δεν απορροφάται νωρίς στην πέψη. Φτάνει στο παχύ έντερο, όπου τα μικρόβια το διασπούν και παράγουν ουσίες που μπορούν είτε να απορροφηθούν είτε να αποβληθούν.

Η Rosa Krajmalnik-Brown, καθηγήτρια στο Arizona State University και διευθύντρια του Biodesign Center for Health Through Microbiomes, εξηγεί ότι η πέψη είναι συνεργασία ανάμεσα στο ανθρώπινο σώμα και τρισεκατομμύρια μικρόβια που ζουν στο έντερο.

Το DAMM επιχειρεί να ποσοτικοποιήσει αυτή τη συνεργασία. Με άλλα λόγια, δεν βλέπει την τροφή μόνο ως άθροισμα θερμίδων, αλλά ως υλικό που περνά από ανθρώπινους και μικροβιακούς μηχανισμούς πριν μετατραπεί σε διαθέσιμη ενέργεια.

Πέρα από το κλασικό σύστημα υπολογισμού θερμίδων

Για περισσότερο από έναν αιώνα, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν τις λεγόμενες παραμέτρους Atwater για να εκτιμήσουν πόση ενέργεια λαμβάνει ο άνθρωπος από την τροφή. Το σύστημα υπολογίζει τις θερμίδες με βάση την ποσότητα πρωτεΐνης, υδατανθράκων και λιπαρών.

Η μέθοδος αυτή παραμένει χρήσιμη, όμως έχει όρια. Δεν λαμβάνει επαρκώς υπόψη τον ρόλο του μικροβιώματος, ούτε το πώς διαφορετικές δίαιτες τροφοδοτούν τα μικρόβια του εντέρου.

Ειδικά οι φυτικές ίνες και το ανθεκτικό άμυλο, που δεν απορροφώνται πλήρως στο ανώτερο πεπτικό, λειτουργούν ως υπόστρωμα για τα μικρόβια στο παχύ έντερο. Εκεί, μετατρέπονται σε λιπαρά οξέα βραχείας αλύσου, τα οποία μπορούν να απορροφηθούν και να χρησιμοποιηθούν ως ενέργεια.

Το DAMM ενσωματώνει αυτή τη μικροβιακή διάσταση, προσφέροντας πιο ολοκληρωμένη εικόνα για την πραγματική ενεργειακή απορρόφηση.

Η κλινική μελέτη με δύο διαφορετικές δίαιτες

Το νέο μοντέλο βασίστηκε σε ελεγχόμενη διατροφική μελέτη που εξέτασε πώς το μικροβίωμα επηρεάζει την ανθρώπινη ενεργειακή ισορροπία.

Στη μελέτη, υγιείς ενήλικες κατανάλωσαν δύο προσεκτικά σχεδιασμένες δίαιτες. Η μία ήταν διατροφή ενίσχυσης του μικροβιώματος, πλούσια σε φυτικές ίνες και ανθεκτικό άμυλο, με λιγότερο επεξεργασμένα τρόφιμα και μεγαλύτερο μέγεθος σωματιδίων τροφής. Η άλλη ήταν πιο κοντά στη δυτικού τύπου διατροφή, με λιγότερα από αυτά τα συστατικά, περισσότερη επεξεργασία και μικρότερο μέγεθος σωματιδίων.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι όσοι ακολούθησαν τη δυτικού τύπου διατροφή απορρόφησαν περίπου 116 περισσότερες θερμίδες την ημέρα σε σύγκριση με όσους ακολούθησαν τη διατροφή πλούσια σε φυτικές ίνες. Το ενδιαφέρον στοιχείο είναι ότι η ομάδα της υψηλής πρόσληψης φυτικών ινών δεν ένιωθε περισσότερη πείνα.

Το εύρημα αυτό δείχνει ότι η ποιότητα και η δομή της τροφής μπορεί να επηρεάζει την καθαρή ενεργειακή απορρόφηση, όχι μόνο το αίσθημα κορεσμού.

Τα μικρόβια ως «ρυθμιστές» της ενέργειας

Το DAMM χωρίζει τη διατροφή στα βασικά θρεπτικά της συστατικά και εκτιμά πόση αξιοποιήσιμη ενέργεια απορροφάται στο ανώτερο πεπτικό σύστημα.

Στη συνέχεια, παρακολουθεί το υλικό που φτάνει στο παχύ έντερο. Εκεί, τα μικρόβια διασπούν συστατικά που δεν απορροφήθηκαν νωρίτερα και παράγουν λιπαρά οξέα βραχείας αλύσου. Αυτά μπορούν να περάσουν από το έντερο στο σώμα και να συνεισφέρουν επιπλέον θερμίδες.

Σύμφωνα με το μοντέλο, τα λιπαρά οξέα βραχείας αλύσου που απορροφώνται από το παχύ έντερο συνεισφέρουν κατά μέσο όρο περίπου 140 θερμίδες την ημέρα, δηλαδή περίπου το 7,4% της συνολικής αξιοποιήσιμης ενέργειας.

Περίπου το 85% της αξιοποιήσιμης ενέργειας προέρχεται από το ανώτερο γαστρεντερικό σύστημα, ενώ περίπου το 15% από το κατώτερο γαστρεντερικό, όπου η μικροβιακή δραστηριότητα έχει κεντρικό ρόλο.

Γιατί η διατροφή με πολλές φυτικές ίνες απορροφήθηκε διαφορετικά

Η διατροφή ενίσχυσης του μικροβιώματος έστειλε περισσότερο ζυμώσιμο υλικό στο παχύ έντερο. Τα μικρόβια το αξιοποίησαν και παρήγαγαν περισσότερα λιπαρά οξέα βραχείας αλύσου.

Το DAMM προέβλεψε υψηλότερη παραγωγή αυτών των ουσιών στη δίαιτα πλούσια σε φυτικές ίνες, κάτι που ταίριαξε με το γενικό μοτίβο της κλινικής δοκιμής. Εκεί είχαν παρατηρηθεί υψηλότερα επίπεδα λιπαρών οξέων βραχείας αλύσου σε μετρήσεις αίματος και κοπράνων.

Ωστόσο, η εικόνα δεν είναι απλή. Αν και αυξήθηκε η μικροβιακή παραγωγή λιπαρών οξέων βραχείας αλύσου, η συνολική καθαρή απορρόφηση θερμίδων ήταν χαμηλότερη στη διατροφή που ενίσχυε το μικροβίωμα.

Αυτό δείχνει ότι οι φυτικές ίνες μπορούν να τροφοδοτούν τα μικρόβια και να αυξάνουν τη μικροβιακή δραστηριότητα, χωρίς απαραίτητα να οδηγούν σε μεγαλύτερη συνολική ενεργειακή απορρόφηση.

Πιο ακριβής εκτίμηση από το κλασικό μοντέλο Atwater

Όταν οι ερευνητές συνέκριναν το DAMM με τα αποτελέσματα της ελεγχόμενης μελέτης, το νέο μοντέλο προσέγγισε καλύτερα την πραγματική απορρόφηση θερμίδων από ό,τι η κλασική μέθοδος Atwater.

Το παραδοσιακό σύστημα είχε την τάση να υποεκτιμά τις απορροφημένες θερμίδες. Αντίθετα, το DAMM παρήγαγε εκτιμήσεις που ταίριαζαν περισσότερο με τις μετρήσεις της μελέτης.

Ο Bruce Rittmann, καθηγητής περιβαλλοντικής μηχανικής στο Arizona State University και διευθυντής του Biodesign Swette Center for Environmental Biotechnology, τόνισε ότι το μοντέλο συνδέει ποσοτικά τον ανθρώπινο μεταβολισμό με τον μεταβολισμό των μικροοργανισμών στο παχύ έντερο.

Αυτό έχει σημασία γιατί μετατρέπει το μικροβίωμα από γενική βιολογική έννοια σε υπολογίσιμο παράγοντα της ενεργειακής ισορροπίας.

Μια πλατφόρμα για πιο εξατομικευμένη διατροφή

Οι ερευνητές εκτιμούν ότι, με περισσότερη έρευνα, το DAMM θα μπορούσε να εξελιχθεί σε εργαλείο για πιο εξατομικευμένες διατροφικές παρεμβάσεις.

Σήμερα, δύο άνθρωποι μπορεί να τρώνε την ίδια τροφή, αλλά να απορροφούν διαφορετική ποσότητα ενέργειας, επειδή έχουν διαφορετικό μικροβίωμα, διαφορετικό πεπτικό ρυθμό ή διαφορετική μεταβολική κατάσταση. Ένα μοντέλο που ενσωματώνει τον ρόλο των μικροβίων μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα αυτές τις διαφορές.

Στο μέλλον, τέτοια εργαλεία θα μπορούσαν να βοηθήσουν επαγγελματίες υγείας να σχεδιάζουν διατροφικά σχήματα για ασθενείς με παχυσαρκία, διαβήτη ή άλλες μεταβολικές διαταραχές, λαμβάνοντας υπόψη όχι μόνο τις θερμίδες της ετικέτας, αλλά και τον τρόπο με τον οποίο το σώμα και το μικροβίωμα τις διαχειρίζονται.

Ένα μοντέλο που μπορεί να εξελίσσεται μαζί με την επιστήμη

Ο Taylor Davis, πρώτος συγγραφέας της μελέτης και graduate research assistant στο Arizona State University, σημείωσε ότι το DAMM δεν αποτελεί απλώς εργαλείο χαρακτηρισμού μιας δίαιτας. Πρόκειται για πλαίσιο που έχει σχεδιαστεί ώστε να εξελίσσεται.

Καθώς οι επιστήμονες μαθαίνουν περισσότερα για τη σχέση διατροφής, μεταβολισμού και μικροβίων, τα νέα δεδομένα μπορούν να ενσωματωθούν στο μοντέλο.

Η ευελιξία αυτή είναι κρίσιμη, επειδή η επιστήμη του μικροβιώματος αναπτύσσεται με ταχύ ρυθμό. Κάθε νέο εύρημα για τον τρόπο με τον οποίο συγκεκριμένα μικρόβια επεξεργάζονται φυτικές ίνες, παράγουν μεταβολίτες ή επηρεάζουν την απορρόφηση ενέργειας μπορεί να βελτιώσει την ακρίβεια του μοντέλου.

Τι αλλάζει στην κατανόηση των θερμίδων

Η νέα μελέτη δεν ακυρώνει τη χρησιμότητα των θερμίδων ως εργαλείου διατροφικής πληροφόρησης. Δείχνει, όμως, ότι ο αριθμός στην ετικέτα δεν αποτυπώνει πλήρως την εμπειρία του οργανισμού.

Η ίδια ποσότητα ενέργειας στο πιάτο δεν σημαίνει πάντα ίδια ποσότητα ενέργειας που απορροφάται. Το είδος της τροφής, ο βαθμός επεξεργασίας, οι φυτικές ίνες, το μέγεθος των σωματιδίων και το μικροβίωμα μπορούν να αλλάξουν το τελικό αποτέλεσμα.

Η πέψη, όπως τονίζουν οι ερευνητές, είναι συνεργασία. Και σε αυτή τη συνεργασία τα μικρόβια του εντέρου δεν αποτελούν παθητικούς παρατηρητές, αλλά ενεργούς ρυθμιστές της ενεργειακής ισορροπίας.

 

 

Πηγη: https://healthpharma.gr