میکروب های روده شما ممکن است فیبر را به کالری اضافی تبدیل کنند

مجموعه ای از میکروب هایی که در دستگاه گوارش شما زندگی می کنند به عنوان میکروبیوم روده شناخته می شوند. در حالی که همه دارای یکی هستند، میکروبیوم های برخی افراد مقدار زیادی متان تولید می کنند در حالی که برخی دیگر بسیار کمی متان تولید می کنند.

انرژی پنهان در میکروب ها و فیبرها

این مطالعه نشان داد افرادی که میکروبیوم‌هایشان متان بیشتری تولید می‌کند، تمایل بیشتری به دریافت انرژی از غذاهای پرفیبر دارند. این ممکن است توضیح دهد که چرا یک غذای مشابه می تواند ارزش کالری متفاوتی را برای افراد مختلف در هنگام رسیدن به روده بزرگ فراهم کند.

محققان تاکید کردند که غذاهای پر فیبر همچنان مفید هستند. مردم معمولا کالری بیشتری را از یک رژیم غذایی معمولی غربی که سرشار از غذاهای فرآوری شده است، صرف نظر از میزان متان آنها جذب می کنند. با این حال، جذب کالری در یک رژیم غذایی غنی از فیبر بسته به میزان متان تولید شده توسط روده فرد متفاوت است.

این یافته‌ها نشان می‌دهد که متان روده ممکن است یک عامل مهم در تغذیه شخصی‌سازی شده باشد – آینده‌ای که در آن رژیم‌ها بر اساس فعالیت میکروبی منحصر به فرد در دستگاه گوارش هر فرد تنظیم می‌شوند.

بلیک دیرکس، نویسنده اصلی این مطالعه و محقق فارغ التحصیل در مرکز طراحی زیستی سلامت از طریق میکروبیوم، می گوید: “این تفاوت پیامدهای مهمی برای مداخلات غذایی دارد. نشان می دهد که افرادی که رژیم غذایی مشابهی دارند ممکن است واکنش متفاوتی نشان دهند. بخشی از این به دلیل ترکیب میکروبیوم های روده آنها است.” دیرکس همچنین دانشجوی دکترا در دانشکده علوم زیستی ASU است.

با تولیدکنندگان متان آشنا شوید

ارسال شده در مجله ISMEاین مطالعه بازیگران کلیدی را شناسایی می کند: میکروب های تولید کننده متان که به عنوان متانوژن شناخته می شوند. به نظر می رسد این میکروارگانیسم ها با هضم کارآمدتر و جذب انرژی بالاتر مرتبط هستند.

وظیفه مهم میکروبیوم تجزیه غذاهایی است که بدن به تنهایی قادر به هضم آنها نیست. میکروب ها فیبر را به اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه (SCFAs) تخمیر می کنند که منبع انرژی ارزشمندی است. در طی این فرآیند، گاز هیدروژن آزاد می شود. هیدروژن بیش از حد می تواند تخمیر را کند کند، اما سایر میکروب ها با مصرف هیدروژن از این امر جلوگیری می کنند و شیمی گوارشی را متعادل نگه می دارند.

متانوژن ها مصرف کننده هیدروژن هستند. همانطور که از هیدروژن تغذیه می کنند، متان را به عنوان یک محصول جانبی آزاد می کنند. آنها تنها میکروب هایی هستند که این گاز را در روده انسان تولید می کنند.

Rosy Krajmalnik-Brown، نویسنده مسئول این مطالعه و مدیر مرکز طراحی زیستی برای سلامتی از طریق میکروبیوم‌ها، می‌گوید: «بدن انسان خود متان تولید نمی‌کند، فقط میکروب‌ها این کار را انجام می‌دهند. بنابراین ما فرض کردیم که این می‌تواند نشانگر زیستی باشد که نشان‌دهنده تولید کارآمد میکروبی اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه است.

چگونه میکروب ها می توانند متابولیسم را شکل دهند

محققان ASU دریافتند که فعل و انفعالات بین این میکروب ها می تواند مستقیماً بر متابولیسم تأثیر بگذارد. شرکت‌کنندگانی که متان بیشتری تولید کردند، سطوح بالاتری از اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه نیز داشتند که نشان می‌دهد انرژی بیشتری در روده تولید و جذب می‌شود.

برای آزمایش این اثرات، هر شرکت کننده دو رژیم غذایی متفاوت را دنبال کرد. یکی شامل غذاهای بسیار فرآوری شده و کم فیبر بود و دیگری بر غذاهای کامل و فیبر تاکید داشت. هر دو رژیم حاوی مقادیر مساوی کربوهیدرات، پروتئین و چربی بود.

این تحقیق با همکاری موسسه تحقیقاتی ترجمه AdventHealth انجام شد که امکان دسترسی به یک مرکز اختصاصی را فراهم کرد. هر شرکت‌کننده شش روز را در یک اتاق سرپوشیده و هتل مانند به نام کالری‌سنج کل اتاق گذراند. این محیط به محققان اجازه داد تا متابولیسم و ​​خروجی متان را دقیقاً اندازه گیری کنند.

برخلاف روش‌های سنتی که بر یک تست تنفس تکیه می‌کنند، این تنظیمات با گرفتن مداوم متان آزاد شده از تنفس و سایر انتشارات (ahem) نمای دقیق‌تری از فعالیت میکروبی ارائه می‌دهد.

کارن دی کوربین، یکی از نویسندگان و محقق در این موسسه می گوید: “این مطالعه اهمیت همکاری بین دانشمندان بالینی-ترجمه و اکولوژیست های میکروبی را برجسته می کند. ترکیبی از اندازه گیری های دقیق تعادل انرژی از طریق کالری سنجی کل اتاق با تخصص اکولوژی میکروبی ASU، نوآوری های قابل توجهی را امکان پذیر کرده است.”

ردیابی انرژی و فعالیت میکروبی

داده‌های جمع‌آوری‌شده از نمونه‌های خون و مدفوع نشان داد شرکت‌کنندگان چقدر انرژی از غذای خود جذب می‌کنند و میکروب‌های روده‌شان چقدر فعال هستند. محققان سپس افرادی را با تولید متان بالا با افرادی که تولید متان کمتری داشتند مقایسه کردند.

تقریباً همه شرکت‌کنندگان در مقایسه با رژیم غذایی فرآوری‌شده، کالری کمتری را هنگام خوردن رژیم غذایی با فیبر بالا جذب کردند. اما آنهایی که تولید متان بالاتری داشتند کالری بیشتری را از غذاهای غنی از فیبر نسبت به کسانی که متان کمتری در سیستم خود داشتند جذب کردند.

گامی به سوی سلامت شخصی

این یافته ها پایه مهمی برای مطالعات آینده و کاربردهای پزشکی فراهم می کند.

این تحقیق پایه ای برای مطالعات آینده و درمان های پزشکی فراهم می کند.

دیرکس می گوید: “شرکت کنندگان در مطالعه ما نسبتاً سالم بودند. یک چیزی که فکر می کنم ارزش بررسی دارد این است که چگونه سایر جمعیت ها به این نوع رژیم ها (افراد مبتلا به چاقی، دیابت یا سایر شرایط سلامتی) واکنش نشان می دهند.”

اگرچه هدف از این مطالعه ترویج کاهش وزن نبود، اما برخی از شرکت‌کنندگان با پیروی از رژیم غذایی پر فیبر، مقدار کمی از دست دادند. تحقیقات آینده می‌تواند چگونگی تأثیر متانوژن‌ها بر تلاش‌های کاهش وزن یا برنامه‌های تغذیه‌ای خاص را بررسی کند.

کراجمالنیک-براون می گوید: «می توانید ببینید که شخصی سازی میکروبیوم چقدر مهم است. به طور خاص، رژیم غذایی که در این آزمایش برای تقویت میکروبیوم طراحی کردیم، اثرات متفاوتی بر روی هر فرد داشت، تا حدی به این دلیل که میکروبیوم‌های برخی افراد متان بیشتری نسبت به دیگران تولید می‌کردند.»

سایر اعضای تیم تحقیقاتی ASU عبارتند از پروفسور بروس ریتمن و محقق فارغ التحصیل تیلور دیویس.

این پروژه توسط موسسه ملی دیابت و بیماری های گوارشی و کلیوی موسسه ملی بهداشت تامین شده است.