Кишечник и похудение: как ваша микрофлора уменьшает вес тела

Кишечник и похудение, какая связь может быть между этими, разными на первый взгляд,  понятиями? Сегодня известно, что организм человека содержит примерно равное количество своих клеток и различных микроорганизмов (бактерий) в кишечнике и на коже. И такое огромное количество бактерий ежедневно что-то едят и вырабатывают различные продукты своей жизнедеятельности, оказывая на наш организм сильнейшее влияние. Это статья рассказывает, как микрофлора в кишечнике может повлиять на ваш вес.

Статья основана на выводах 36 научных исследований

В статье цитируются авторы:

• Национальный исследовательский институт, Аделаида, Австралия
• Кафедра молекулярной медицины, Университет Малайи, Малайзия
• Медицинский институт Говарда Хьюза и кафедра молекулярной генетики, Университет Юго-Западного медицинского центра Техаса, США
• Научно-исследовательская лаборатория по воспалению кишечника, Медицинский университет Инсбрука, Австрия
• и другие авторы.

Обратите внимание, что цифры в скобках (1, 2, 3 и т.д.) являются кликабельными ссылками на рецензируемые научные исследования. Вы можете перейти по этим ссылкам и ознакомиться с первоисточником информации для статьи.

Что такое короткоцепочечные жирные кислоты

Короткоцепочечные жирные кислоты (КЖК, КЦЖК, SCFAs; уксусная, пропионовая и масляная кислоты) образуются в процессе ферментации бактериями тех углеводов в толстой кишке, которые были в съеденной пище.

КЖК (короткоцепочечные жирные кислоты) приводят к уменьшению кислотности (рН) кишечника, начиная от подвздошной кишки (конец тонкой кишки) до слепой кишки (начало толстого кишечника), что предотвращают избыточный рост вредных бактерий (например, клостридий и энтеробактерий). (Р)

Короткоцепочечные жирные кислоты помогают предотвращать заболевания кишечника, способствуют усилению кишечной стенки за счет увеличения секреции муцина-2 (MUC2) – белка, формирующего слизь в кишечнике, которая предотвращает пересечение кишечного барьера различными липополисахаридами (компонентами грамотрицательных бактерий). (Р)

Состав короткоцепочечных жирных кислот в нашем кишечнике

Из общего количества различных короткоцепочечных жирных кислот в нашем толстом кишечнике примерно 90-95% представляют собой ацетат, пропионат и бутират (у здоровых людей).

Состав короткоцепочечных жирных кислот в кишечнике:

• Ацетат (уксусная кислота) – 60%
• Пропионат (пропионовая кислота) – 25%
• Бутират (масляная кислота) – 15%

Большинство короткоцепочечных жирных кислот всасываются в толстом кишечнике, взаимодействуя с бикарбонатом. (Р)

Короткоцепочечные жирные кислоты оказывают следующие влияния на кишечник:

• Стимулируют образование слизи в кишечнике
• Увеличивают ток крови в сосудах кишечника
• Поддерживают работу и здоровье кишечного барьера
• Улучшают всасывание натрия, калия, магния и воды
• Уменьшают кислотность pH
• Представляют собой главный источник энергии для клеток кишечника
• Влияют на дифференциацию и пролиферацию кишечных клеток.

Наиболее важной для здоровья кишечника является масляная кислота (бутират), потому, что она является основным источником энергии для клеток кишечника. Бутират оказывает противовоспалительное и анти-раковое воздействие на кишечник. В экспериментах в пробирке бутират был способен подавлять рост раковых клеток кишечника, кроме того он способен уменьшать скорость роста кровеносных сосудов через блокирования Sp1 и VEGF. [P]

Короткоцепочечные жирные кислоты и ожирение 

Существует некоторая противоречивая информация о связи между КЖК и весе тела. С одной стороны, эти кислоты увеличивают использование калорий, что потенциально может привести к переизбытку калорий. С другой стороны, они имеют некоторые эффекты против ожирения.

В целом можно констатировать, что бутират способствует похудению, пропионат имеет неоднозначные последствия, а ацетат способствует увеличению веса. (Р)

В фекалиях людей с повышенным весом содержание короткоцепочечных жирных кислот на 20% больше, чем у людей с нормальным весом тела. Но такие показатели могут отражать компенсаторный защитный механизм в борьбе с ожирением, при  котором большее количество жирных кислот выводится вместе с калом. (Р)

Вероятно, подобный механизм позволяет организму избегать увеличения количества КЖК в кишечнике, что может способствовать увеличению веса (в основном из-за действия ацетата – уксусной кислоты). (Р)

Короткоцепочечные жирные кислоты, такие, как бутират и пропионат, увеличивают образование в кишечнике гормона – глюкагоноподобного пептида-1 (ГПП-1) и пептида PYY. Они снижают потребление пищи путем уменьшения аппетита. (Р)

Следующие типы пищевых волокон способствуют производству короткоцепочечных жирных кислот в толстом кишечнике (10, 11):

• Инулин: вы можете получить инулин из артишоков, чеснока, лука-порея, лука, пшеницы, ржи и спаржи.
• Фруктоолигосахариды: находятся в различных фруктах и овощах, включая бананы, лук, чеснок и спаржу.
• Резистентный крахмал: вы можете получить устойчивый крахмал из ячменя, риса, бобов, зеленых бананов, бобовых и картошки, которые были сварены и затем сразу сильно охлаждены, например, в холодильнике.
• Пектин: хорошими источниками пектина являются яблоки, абрикосы, морковь, апельсины.
• Арабиноксиланы: находятся в злаках. Например, самое большое количество этого волокна содержится в отрубях пшеницы, составляя около 70% из всего количества пищевого волокна.
• Гуаровая камедь: можно извлечь из гуаровых бобов.

Бутират

Бутират снижает потребление пищи и приводит к уменьшению веса тела (похудению). Кроме того бутират обладает и другими значимыми преимуществами. Он способствует  уменьшению активности аутоиммунных заболеваний, предотвращению рака кишечника и предупреждению психологических расстройств. Он также эпигенетически влияет на работу нашего мозга. (Р)

Бутират уменьшает воспаление через регулирование воспалительного пути NF-kB и стимулирования выработки иммунных клеток T-рег, регулирующих воспалительную часть иммунитета.

Бутират главным образом производится бактериями в нашем кишечнике – фирмикутами. (Р) Производство бутирата зависит от количества бактерий, его производящих, и кислотности в толстой кишке. (Р)

Бутират – в основном не усваивается (не попадает в организм), потому что используется в первую очередь клетками толстого кишечника, где служит основным источником энергии для этих клеток. (Р)

Бактерии (фирмикуты), продуцирующие бутират, кажется, размножаются в более кислой среде (при низких значениях рН), в то время как бактерии, производящие ацетат и пропионат, вероятно, процветают в более щелочной среде (высокий рН). (Р)

В митохондриях клеток толстой кишки 70-90% бутирата окисляется в ацетил-КоА, который затем перерабатывается с помощью цикла трикарбоновых кислот, чтобы генерировать большое количество АТФ (ATP, аденозинтрифосфа́т или аденозинтрифосфорная кислота). (Р)

Свойства бутирата (масляной кислоты):

• Является основным источником энергии для клеток толстой кишки
• Имеет противораковые эффекты
• Увеличивает активность митохондрий в клетках
• Предотвращает пересечение кишечного барьера различными токсинами
• Уменьшает производство глюкозы в кишечнике
• Улучшает чувствительность к инсулину
• Увеличивает расход энергии за счет улучшения работы митохондрий, что предотвращает ожирение и способствует похудению
• Усиливает функции кишечного барьера, что является эффектом против воспаления
• Защищает от ожирения, провоцированного вредным питанием, не обязательно вызывая снижение калорийности рациона (а действует опосредовано через гормоны кишечника)
• Увеличивает синтез лептина (что уменьшает аппетит)

Пропионат

Пропионат (пропионовая кислота) попадает в печень через кровь и способствует производству глюкозы (в печени). (Р) Пропионат обладает свойствами как способствующими похудению, так и набору веса, но, в целом, вероятно, пропионат помогает похудеть.

Ацетат и пропионат являются главными продуктами, производящиеся бактериями микрофлоры кишечника – бактероидами. (Р)

Свойства пропионата (пропионовой кислоты): 

• Увеличивает синтез гормона лептина (снижает аппетит)
• Защищает против набора веса при вредном питании без уменьшения калорийности (через воздействие на гормоны кишечка)
• Снижает уровень производства холестерина (путем ингибирования ацетил-КоА-синтетазы, фермента, который преобразует ацетат в ацетил-КоА)
• Является предшественником глюкозы в печени, что уменьшает синтез холестерина
• Блокирует резистин (гормон жировых клеток) в жировой ткани у человека.

Ацетат

Из всех трех типов короткоцепочечных жирных кислот ацетат (уксусная кислота), кажется, вызывает наибольший прирост веса тела. Однако, она также обладает и некоторыми свойствами, которые защищают от ожирения.

Ацетат способствует накоплению жира без влияния мозга. Однако было показано, что уксусная кислота также может контролировать увеличение веса через гипоталамус (дугообразное ядро в мозге)  в гипоталамусе за счет увеличения выработки ГАМК. (Р)

Значительная часть ацетата легко всасывается в кишечнике и достигает печени, где используется для создания холестерина. (Р, Р2)

Исследование на человеке показало, что лактулоза (метаболизируется микрофлорой кишечника для получения больших количества ацетата), вводящая в рацион питания 6-ти добровольцев в течение 2-х недель, способствовала значительному увеличению ЛПНП (плохого) холестерина, аполипопротеина и ацетата в крови. (Р)

Ацетат и пропионат главные продукты жизнедеятельности бактерий кишечника – бактероидов. (Р)

Состав микрофлоры кишечника и ожирение

Животные и люди, имеющие повышенный вес или ожирение, обладают более низким разнообразием микрофлоры. У них содержится более низкий процент бактероидов, Verrucomicrobia, faecalibacterium prausnitzii (одни из основных производителей бутирата в кишечнике) и более высокий процент фирмикутов и актинобактерий.  (Р)

Другие виды бактерий микрофлоры кишечника и ожирение

Следующие бактерии имеют меньше доказательств участия в развитии ожирения.

Метанообразующие археи были обнаружены в большем количестве у мышей и людей с повышенным весом по сравнению с нормальным весом тела. (Р)

Заселение кишечника М. smithii и B. thetaiotaomicron привело к ферментации пищевых фруктанов до ацетата, что способствовало значительному увеличению жировых отложений. (Р)

М. smithii встречаются у 70% людей. Они генерируют метан. Было обнаружено, что эти бактерии увеличивают заквашивание полисахаридов и других углеводов путем извлечения атомов водорода, что приводит к большой продукции короткоцепочечных жирных кислот и, следовательно, к увеличению веса и последующего ожирения. (Р)

Количество бактерий Prevotellaceae (производящих водород) и Methanobacteriales (архей, которые образуют метан) было на высоком уровне у людей с ожирением по сравнению с людьми нормального веса, как и с людьми, прошедшими операцию по шунтированию желудка. (Р) Известно, что Prevotellaceae являются источником липополисахаридов (Р), которые вызывают воспаление.

С. ramosum в слизистой оболочке тонкой кишки у мышей способствовали увеличению жира в результате роста поглощения в кишечнике глюкозы и липидов. (Р)

У людей (и мышей) с повышенным весом и ожирением в кишечнике были обнаружены (Р):

• Низкая относительная доля Бактероидов vulgatus
• Высокая концентрация Erysipelotrichi (Фирмикуты)
• Высокое количество Clostridium ramosum (часть Erysipelotrichi)
• Повышенное количество Lactobacillus spp, которые напрямую связаны с ростом уровня С-реактивного белка
• Значительное количество Lactobacillus reuteri
• Высокая концентрация видов Стафилококков (связано с увеличением калорийности рациона питания у детей) (Р)
• Oscillibacter и Clostridium clusters XIVa и IVO (у предрасположенных к ожирению мышей)
• F. prausnitzii – связаны со снижением общего воспаления в организме при ожирении и диабете. (Р, Р, Р2)

Как увеличить уровень бутирата

Возможные способы получить или увеличить выработку бутирата кишечной микрофлорой:

• Ежедневное получение с пищей не менее 23 гр. растительной клетчатки, особенно из сырого топинамбура, листьев одуванчика, зеленых бананов, лука-порея, чеснока, спаржи. [Р] Это лучший выбор.
• Постоянное включение в свою диету ферментированных овощей (квашенной капусты, кимчи).
• Практиковать прием чая из цикория (инулин).
• Добавление к своему питанию Hi-Maize (стойкий крахмал) – специальных диетических волокон из кукурузы. [Р]
• Получение кальция и магния в достаточном количестве с помощью продуктов питания или добавок.
• Прием гидроксиметилбутирата или HMB, который синергетически с ресвератролом активирует ген SIRT1. В небольших количествах HBM содержится в рыбе и цитрусовых фруктах.
• Включение в питание полезных продуктов, богатых масляной кислотой: топленное сливочное масло (фермерское), сырое молоко, растительные масла, сыр пармезан.
• Употребление чайного гриба (чая комбуча).
• Дополнительно включить прием добавок с бутиратом.