Prace te ujawniają również istotną rolę białek z pokarmów roślinnych, które są odporne na trawienie, i które dotychczas pomijano w badaniach. Okazuje się, że sprzyjają one wytwarzaniu przez bakterie jelitowe substancji korzystnych dla zdrowia.

Dieta bogata w produkty roślinne jest generalnie uważana za zdrową – wspiera procesy trawienne, pobudza metabolizm, ale też korzystnie oddziałuje na funkcje układu odporności oraz układu krążenia. Wynika to z faktu, że wchodzące w skład roślin składniki, takie jak błonnik, pomagają utrzymać zróżnicowaną społeczność mikroorganizmów w jelitach (określaną jako  mikrobiom jelitowy lub mikrobiota jelitowa). Wiele z tych bakterii ma prozdrowotne działanie – pomagają one rozkładać składniki pokarmowe, których ludzki układ trawienny nie jest w stanie samodzielnie przetworzyć, oraz wytwarzają m.in. witaminy, których sami nie jesteśmy w stanie wyprodukować.

Błonnik jest też pożywieniem dla drobnoustrojów jelitowych.

Dwie najnowsze prace naukowców, którymi kierowali Jenna AbuSalim oraz Joshua Rabinowitz z Princeton University (Princeton, New Jersey, USA) pozwalają lepiej zrozumieć mechanizmy odpowiedzialne za korzystny wpływ błonnika i innych składników żywności pochodzenia roślinnego na zdrowie.

W pracy opublikowanej na łamach czasopisma „Proceedings of the National Academy of Sciences” naukowcy wykazali, że zarówno błonnik, jak i niepodlegające trawieniu białka roślinne – określane jako „białka naśladujące błonnik” (ang. proteins imitating fiber, w skrócie Prif) –  wpływają na to, które mikroorganizmy rozwijają się intensywniej w jelitach i jakie związki wytwarzają. Zaobserwowano, że sprzyjają one ograniczeniu produkcji szkodliwych metabolitów fenolowych, powstających z aminokwasu tyrozyny, na rzecz korzystnych dla zdrowia, pochodzących z aminokwasu fenyloalaniny.

Dotychczas wpływ białek roślinnych naśladujących błonnik na to, jakie związki wytwarza mikrobiota jelitowa, nie był badany tak intensywnie, jak wpływ samego błonnika pokarmowego. 

Teraz okazało się, że współpracują one z błonnikiem roślinnym, zmieniając sposób, w jaki bakterie jelitowe przetwarzają składniki odżywcze i przekierowując ich metabolizm w kierunku produkcji korzystnych dla zdrowia związków.

Zdaniem badaczy odkrycie to sugeruje, że wartość odżywcza pokarmów roślinnych może zależeć od czynników innych niż zawartość błonnika, witamin i minerałów. Białka roślinne, które nie ulegają strawieniu, również mogą wpływać na to, w jaki sposób żywność oddziałuje na mikrobiom jelitowy, podkreślili naukowcy.

Kolejnym ciekawym okryciem badaczy z Princeton University jest fakt, że bakterie jelitowe mogą rozkładać białka gospodarza wchodzące w skład warstwy śluzu, wyścielającej jelita i chroniącej położony głębiej nabłonek jelitowy przez uszkodzeniem. Błonnik pomaga hamować ten proces, co ogranicza jednocześnie wytwarzanie szkodliwych fenoli. Z kolei obecność niestrawnych białek roślinnych sprzyja produkcji przez mikroorganizmy jelitowe związków korzystnych dla naszego zdrowia.

Łącznie odkrycia te wskazują na dwa uzupełniające się mechanizmy, poprzez które żywność pochodzenia roślinnego może wpływać na procesy chemiczne w jelitach. Błonnik ogranicza zużywanie przez bakterie białek wchodzących w skład ochronnej warstwy śluzu, podczas gdy białka Prif stanowią alternatywne źródło składników odżywczych, sprzyjające powstawaniu zdrowszych metabolitów.

„Uważamy, że Prif stanowią nową grupę składników odżywczych, które kształtują skład mikrobiomu jelitowego i mogą mieć dalekosiężny wpływ na zdrowie metaboliczne” – skomentowała AbuSalim. W jej ocenie może to w przyszłości spowodować zmiany w treści etykiet żywieniowych i zaleceń dietetycznych. „Na opakowaniach żywności Prif mogą być w przyszłości wymieniane tuż pod błonnikiem” – podkreślił Rabinowitz.

Drugie badanie tego zespołu opublikowane w czasopiśmie „Nature Metabolism” ujawniło z kolei, że niektóre związki, które – jak sądzono dotychczas – miały produkować wyłącznie mikroorganizmy wchodzące w skład mikrobioty jelitowej, mogą być również wytwarzane przez komórki naszego organizmu. Dotyczy to np. metabolitów indolowych, które powstają z tryptofanu, aminokwasu obecnego w białkach zawartych w pożywieniu.

Wiadomo, że związki z te modulują procesy zapalne, wpływają na aktywność układu odpornościowego oraz ryzyko różnych chorób. Badacze analizowali ich rolę w rozwoju w nieswoistych zapaleniach jelit, chorobach neurodegeneracyjnych i nowotworach. Ustalono również, że niektóre metabolity indolowe wpływają na rozprzestrzenianie się nowotworów oraz na zdolność układu odpornościowego do zwalczania guzów nowotworowych.

Dotychczas zakładano, że źródłem tych związków w naszym organizmie są bakterie jelitowe.

Badacze zastosowali metodę znakowania izotopowego u myszy, szczurów oraz w ludzkich komórkach, co pozwoliło prześledzić proces powstawania poszczególnych metabolitów.

Wyniki te podważyły dotychczasowe przekonania. Komórki ssaków okazały się zdolne do wytwarzania szeregu metabolitów fenolowych i indolowych, niezależnie od bakterii jelitowych. Jednak niektóre związki były produkowane wyłącznie przez drobnoustroje obecne w jelitach.

Wyniki te dostarczyły dowodów na to, że niektóre metabolity zależą od bakterii jelitowych, podczas gdy inne mogą być również wytwarzane w wyniku własnych procesów metabolicznych organizmu.

Zdaniem autorów pracy rozróżnienie to ma znaczenie, ponieważ może zmienić sposób, w jaki naukowcy opracowują metody leczenia mające na celu zwiększenie ilości korzystnych metabolitów lub redukcję szkodliwych.

Oba badania razem oferują głębsze zrozumienie interakcji między dietą, mikrobami jelitowymi i metabolizmem organizmu. Mają one znaczenie dla badań nad chorobami metabolicznymi, zdrowiem układu pokarmowego, nowotworami oraz innymi schorzeniami, w których istotną rolę odgrywa mikrobiota jelitowa.

Zdaniem badaczy wyniki te wskazują również, że próby modyfikowania procesów biochemicznych w jelitach za pomocą diety, probiotyków czy innych metod terapeutycznych muszą uwzględniać zarówno aktywność drobnoustrojów, jak i własne zdolności metaboliczne organizmu.

Naukowcy liczą, że rezultaty ich badań przełożą się w przyszłości na stworzenie lepszych zaleceń dietetycznych, zwłaszcza w profilaktyce różnych chorób oraz na opracowanie nowych strategii terapeutycznych.

jjj/ zan/