Черника содержит соединения, связанные со здоровьем сердечно-сосудистой системы, но что произойдет, если из уравнения исключить кишечные бактерии? Новое исследование на мышах изучает, как связаны пищевые фитохимические вещества, микробный метаболизм и воспаление кровеносных сосудов.
Исследование: Фитохимические вещества черники модулируют работу кишечника и сосудов посредством взаимодействия микробиома и метаболома. Кредит изображения: Стиль жизни True Touch / Шаттерсток
Недавнее исследование, опубликованное в журнале Еда и функции предполагает, что фитохимические вещества черники могут модулировать сосудистое воспаление посредством взаимодействия микробиома и метаболома вдоль оси кишечник-васкуляр. У мышей, выращенных обычным способом, наблюдались более высокие концентрации метаболитов, связанных с черникой, в плазме, чем у мышей, свободных от микробов (подруга) и аналоги, получавшие антибиотики. Диетические добавки с черникой снижают потребление жиров (HFD)-индуцированное сосудистое воспаление, эффект теряется после истощения микробов. Гиппуровая кислота была обратно связана с маркерами воспаления, но исследователи не установили ее причинную роль. Полученные данные подчеркивают важность кишечных микробов в регулировании сосудистого воздействия пищевых фитохимических веществ.
Помимо производства витаминов, регулирования обмена веществ и модуляции иммунной активности, кишечные микробы метаболизируют фитохимические вещества, потребляемые в повседневной пище. После образования биоактивные метаболиты опосредуют несколько физиологических процессов в организме. Эти метаболиты могут оказывать как благотворное, так и вредное воздействие на здоровье человека.
Предыдущие исследования связывали потребление черники с усилением дилатации, опосредованной потоком крови, у здоровых взрослых, женщин в постменопаузе и людей с метаболическим синдромом. В смежных экспериментальных работах сообщалось об уменьшении воспаления эндотелия у мышей с диабетом и эндотелиальных клеток, выделенных у людей с диабетом. Однако посредническая роль кишечного микробиома в метаболизме фитохимических веществ черники остается неясной.
Об исследовании
В этом исследовании ученые изучили, как взаимодействие между микробиомом кишечника и метаболомом плазмы влияет на сосудистые эффекты фитохимических веществ черники.
GF и мышам, выращенным традиционным способом, перорально вводили лиофилизированную чернику в дозе 500 мг/кг массы тела. Исследователи подтвердили отсутствие микробов у мышей GF, продемонстрировав отсутствие амплификации 16S рибосомальной РНК (рРНК) ген фекальной дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Отдельные группы получали стандартную диету или диету с высоким содержанием жиров (HFD), с добавлением или без добавления порошка черники в количестве 3,7% по массе. По оценкам, это диетическое количество соответствует 240 г свежей черники, что эквивалентно примерно 1,5 ежедневным порциям для человека, исходя из площади поверхности тела. Для уничтожения кишечных микробов определенные группы мышей получали смесь антибиотиков, содержащую по 1,0 г/л ампициллина, метронидазола и сульфата неомицина, плюс 500 мг/л ванкомицина, в течение 12 недель.
Образцы плазмы собирали исходно и в различные моменты времени в течение 24 часов после перорального зонда для характеристики метаболитов черники с использованием сверхэффективной жидкостной хроматографии и тандемной масс-спектрометрии (СЭЖХ-МС/МС). Команда также собрала содержимое слепой кишки мышей для микробного профилирования и сосудов аорты, чтобы оценить сосудистые конечные точки. Они сравнили количество моноцитов, связанных с просветными эндотелиальными слоями сосудов аорты, и измерили сывороточные биомаркеры воспаления, чтобы оценить влияние потребления черники на воспаление сосудов. Помимо массы тела и уровня глюкозы в крови, исследователи измерили общее количество жира в организме с помощью ядерного магнитного резонанса во временной области.ТД-ЯМР).
Команда оценила микробное разнообразие и состав сообщества, используя установленные статистические показатели альфа- и бета-разнообразия. Корреляции Спирмена использовались для анализа связей между кишечными микробами и метаболитами, полученными из черники. В экспериментах использовались только мыши-самцы, чтобы уменьшить потенциальные помехи, связанные с гормональными колебаниями.
Результаты и обсуждение
После перорального приема черники концентрации некоторых связанных с черникой метаболитов в плазме увеличились у животных, выращенных традиционным способом, тогда как у мышей GF наблюдались минимальные изменения, что позволяет предположить, что кишечные микробы вносят основной вклад в фитохимический распад. У мышей GF было обнаружено мало циркулирующих метаболитов, все в низком наномолярном (нМ) уровни. Кофейная кислота достигла концентрации примерно 6,0 нМ, тогда как концентрации других соединений остались в более низких концентрациях.
Доклинические эксперименты, проведенные на животных, получавших антибиотики, подтвердили эти результаты. В группе людей, соблюдающих стандартную диету, черника повышала уровень гиппуровой кислоты и п-кумаровой кислоты в пять-шесть раз, тогда как уровень 3,4-диметоксикоричной кислоты повышался в 60 раз без лечения антибиотиками. Лечение антибиотиками значительно снизило уровень гиппуровой кислоты; Уровень 3,4-диметоксикоричной кислоты показал незначительную тенденцию к снижению, в то время как уровень p-кумаровой кислоты не снизился, что указывает на вклад метаболизма хозяина. Увеличение неклассифицированного рода в пределах Кориобактерии наблюдалось также после употребления черники, наряду со снижением Экстибактер, лактококки GCA-900066575.
Затем исследователи изучили, сопровождаются ли микробные и метаболитные изменения уменьшением воспаления сосудов у мышей, получавших HFD. В этой когорте диетическая черника ослабила связанное с HFD воспаление в кровеносных сосудах, о чем свидетельствует снижение связывания моноцитов с эндотелием сосудов. У мышей, получавших добавки, также наблюдались более низкие циркулирующие концентрации воспалительных хемокинов, таких как хемокины, полученные из кератиноцитов (КСфункциональный аналог человека Ил-8) и моноцитарный хемоаттрактантный белок-1 (МКП-1также называемый JE у мышей). Тем не менее, вызванное антибиотиками истощение микробов уменьшило циркулирующие метаболиты черники, и сосудистый противовоспалительный эффект больше не наблюдался. Вмешательство существенно не изменило массу тела, жировые отложения или уровень глюкозы в крови натощак и не натощак, что позволяет предположить, что улучшение этих метаболических показателей не объясняет сосудистые эффекты.
Микробные таксоны, количество которых увеличилось при HFD, в том числе Фаэкалимонаспоказали положительную корреляцию с воспалением сосудов. Для сравнения, гиппуровая кислота, уровень которой значительно увеличивался при приеме черники, и 3-гидроксигиппуровая кислота, уровень которой демонстрировал незначительную тенденцию к увеличению, обратно коррелировали с маркерами воспаления. Исследователи также обнаружили, что Клостридия UGC-014 и Турицибактерчисленность которых возросла после употребления черники, были положительно связаны с гиппуровой кислотой, в то время как неклассифицированный род в пределах Кориобактерии был связан с гиппуровой кислотой и п-кумаровой кислотой в когорте стандартной диеты.
И наоборот, количество микробов уменьшается при употреблении черники, например Экстибактер и GCA-900066575показали отрицательные ассоциации с такими метаболитами, как 3,4-диметоксикоричная кислота и гиппуровая кислота. Диетическая черника улучшила отдельные показатели микробного разнообразия, измененные HFD, включая филогенетическое разнообразие Фейт и наблюдаемые особенности. Фитонутриенты черники, в том числе антоцианы, плохо метаболизируются пищеварительными ферментами человека, но превращаются кишечными микробными ферментами в фенольные метаболиты, что потенциально увеличивает их биодоступность и помогает объяснить полученные результаты.
Заключение
Доклинические результаты показывают, что потребление черники изменяет микробные сообщества кишечника и увеличивает количество циркулирующих метаболитов, что связано с уменьшением воспаления сосудов. Основываясь на этих наблюдениях, пищевые фитохимические вещества могут уменьшить воспаление сосудов за счет взаимодействия микробиома и метаболома. Гиппуровая кислота не специфична для черники, поскольку ее также могут производить другие пищевые фенольные соединения и эндогенный метаболизм. Исследование не установило прямой причинной роли отдельных метаболитов или бактериальных таксонов, а его когорты исключительно самцов мышей ограничивают возможность обобщения. Необходимы клинические исследования, чтобы определить, возникают ли сопоставимые сосудистые эффекты у людей.
Будущие исследования могут сочетать целевые микробные исследования, отслеживание стабильных изотопов, прямое добавление гиппуровой кислоты и исследования на самках мышей и людях для выявления механизмов и оценки их потенциальной клинической значимости.
Источник:
Ссылка на журнал:
