عصر کرد - سلامت نیوز / پژوهش‌های جدید نشان می‌دهد وقتی باکتری‌های روده با کمبود فیبر روبه‌رو می‌شوند، ممکن است برای تأمین مواد مغذی به تجزیه لایه مخاطی محافظ روده روی بیاورند؛ فرایندی که می‌تواند تولید ترکیبات بالقوه زیان‌آور را افزایش دهد. محققان همچنین دریافته‌اند برخی پروتئین‌های گیاهی غیرقابل‌هضم، در کنار فیبر، می‌توانند با تغییر فعالیت میکروب‌های روده به تولید ترکیبات مفیدتر کمک کنند.
پژوهش‌های جدید نشان می‌دهد وقتی باکتری‌های روده به اندازه کافی فیبر دریافت نمی‌کنند، ممکن است برای تأمین مواد مغذی مورد نیاز خود به سراغ لایه مخاطی محافظ روده بروند. این فرایند می‌تواند به تولید ترکیبات بالقوه زیان‌آور منجر شود. در مقابل، فیبر و برخی پروتئین‌های گیاهی که به‌طور کامل هضم نمی‌شوند، می‌توانند فعالیت باکتری‌های روده را به سمت تولید ترکیبات مفیدتر هدایت کنند.
مصرف بیشتر مواد غذایی گیاهی همواره با سلامت بهتر ارتباط داشته است، اما دانشمندان همچنان در حال کشف سازوکارهای این اثر هستند. یافته‌های تازه نشان می‌دهد فیبر تنها عامل مؤثر نیست و برخی پروتئین‌های گیاهی مقاوم به هضم نیز می‌توانند نقش مهمی در ترکیب میکروبیوم روده و نوع مواد تولیدشده توسط باکتری‌ها داشته باشند.
رژیم‌های غذایی گیاهی به سلامت دستگاه گوارش، عملکرد سیستم ایمنی، سوخت‌وساز بدن و سلامت قلب و عروق کمک می‌کنند. یکی از دلایل این موضوع، تأثیر آن‌ها بر حفظ تنوع میکروارگانیسم‌های ساکن روده است؛ مجموعه‌ای که به نام میکروبیوم روده شناخته می‌شود. بسیاری از این باکتری‌ها مفید هستند و به تجزیه ترکیبات غذایی کمک می‌کنند که دستگاه گوارش انسان به‌تنهایی قادر به هضم آن‌ها نیست.
فیبر اهمیت ویژه‌ای دارد، زیرا غذای مورد نیاز بسیاری از میکروب‌های روده را فراهم می‌کند. گیاهان همچنین حاوی ترکیباتی به نام فیتوکمیکال‌ها هستند؛ موادی طبیعی که اغلب رنگ میوه‌ها و سبزیجات را ایجاد می‌کنند و از گیاهان در برابر عوامل محیطی محافظت می‌کنند. این ترکیبات می‌توانند برای سلامت انسان نیز مفید باشند. با این حال، دانشمندان هنوز در ابتدای راه شناخت تعاملات پیچیده شیمیایی میان باکتری‌های روده و مواد غذایی گیاهی هستند.
دو مطالعه به سرپرستی جنا ابوسلیم و جاشوا رابینوویتز، مدیر شعبه پرینستون مؤسسه تحقیقات سرطان لودویگ، اطلاعات تازه‌ای درباره این فرایندها ارائه کرده‌اند. یکی از این مطالعات که در نشریه Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) منتشر شده، نشان می‌دهد فیبر و برخی پروتئین‌های گیاهی چگونه می‌توانند باکتری‌های روده را به سمت تولید ترکیبات مفیدتر و دور شدن از تولید مواد بالقوه زیان‌آور سوق دهند. مطالعه دیگر که در ماه ژوئن در نشریه Nature Metabolism منتشر شد، این باور دیرینه را به چالش می‌کشد که بسیاری از ترکیبات شیمیایی موجود در بدن، منحصراً توسط میکروب‌های روده تولید می‌شوند.
رابینوویتز می‌گوید: «علاقه به دستکاری میکروبیوم انسان یا استفاده درمانی از محصولات متابولیکی آن رو به افزایش است. رژیم غذایی ظرفیت زیادی برای کنترل میکروبیوم و محصولات حاصل از فعالیت آن دارد، اما برای طراحی مداخلات درمانی مؤثر، باید بدانیم کدام اجزای رژیم غذایی بر تولید کدام ترکیبات میکروبی تأثیر می‌گذارند.»
مواد غذایی گیاهی چگونه ترکیبات تولیدشده در روده را تغییر می‌دهند؟
در مطالعه منتشرشده در PNAS، پژوهشگران گروهی از مواد به نام متابولیت‌های فنولی را بررسی کردند. متابولیت‌ها ترکیبات شیمیایی هستند که هنگام تجزیه و پردازش مواد مغذی توسط بدن یا میکروارگانیسم‌ها تولید می‌شوند. برخی از آن‌ها برای عملکرد طبیعی بدن ضروری‌اند، اما تجمع برخی دیگر ممکن است به مشکلات سلامتی منجر شود.
متابولیت‌های فنولی مورد بررسی در این پژوهش زمانی تولید می‌شوند که باکتری‌های روده دو اسیدآمینه به نام‌های تیروزین و فنیل‌آلانین را تجزیه می‌کنند. اسیدهای آمینه واحدهای سازنده پروتئین‌ها هستند، اما ترکیبات حاصل از تجزیه آن‌ها می‌توانند اثرات متفاوتی بر سلامت داشته باشند.
دو متابولیت حاصل از فنیل‌آلانین، یعنی فنیل‌پروپیونات و اسید هیپوریک، با وزن سالم‌تر و سلامت بهتر روده ارتباط دارند. در مقابل، دو ترکیب حاصل از تیروزین، یعنی پی‌کرزول سولفات و فنول سولفات، با پیامدهای نامطلوب‌تر در بیماران مبتلا به سرطان و اثرات زیان‌بار در سراسر بدن افراد مبتلا به بیماری کلیوی مرتبط دانسته شده‌اند.
پژوهشگران می‌خواستند بدانند آیا اجزای مختلف مواد غذایی گیاهی می‌توانند بر نوع ترکیبات تولیدشده توسط میکروب‌های روده تأثیر بگذارند یا خیر.
ابوسلیم می‌گوید: «مطالعات ما نشان دادند که هم فیبر و هم پروتئین‌های گیاهی غیرقابل‌هضم که آن‌ها را پروتئین‌های شبه‌فیبر یا Prif می‌نامیم، تعادل متابولیت‌های فنولی را از انواع زیان‌آور حاصل از تیروزین به سمت انواع مفیدتر حاصل از فنیل‌آلانین تغییر می‌دهند.»
نقش کمتر شناخته‌شده پروتئین‌های گیاهی در کنار فیبر
اگرچه فواید فیبر غذایی به‌طور گسترده بررسی شده است، دانشمندان توجه کمتری به پروتئین‌های گیاهی داشته‌اند که بدون تجزیه کامل از دستگاه گوارش عبور می‌کنند.
پژوهشگران دریافتند این پروتئین‌های غیرقابل‌هضم که Prif نامیده شده‌اند، می‌توانند به میکروبیوم روده برسند و به‌عنوان ماده اولیه برای فعالیت متابولیکی باکتری‌ها مورد استفاده قرار گیرند. این پروتئین‌ها با تأثیر بر نوع میکروب‌هایی که رشد می‌کنند، بر ترکیبات شیمیایی تولیدشده در روده نیز اثر می‌گذارند.
نکته مهم این است که این پروتئین‌ها به‌تنهایی عمل نمی‌کنند، بلکه در کنار فیبر گیاهی، نحوه پردازش مواد مغذی توسط باکتری‌های روده را تغییر می‌دهند و فعالیت آن‌ها را به سمت تولید متابولیت‌های فنولی مفیدتر سوق می‌دهند.
این یافته نشان می‌دهد ارزش تغذیه‌ای مواد غذایی گیاهی ممکن است فراتر از میزان فیبر، ویتامین‌ها و مواد معدنی آن‌ها باشد. مقدار و نوع پروتئینی که از هضم کامل فرار می‌کند نیز می‌تواند تعیین کند یک ماده غذایی چه تأثیری بر میکروبیوم روده می‌گذارد.
وقتی فیبر کم باشد، باکتری‌های روده ممکن است مخاط محافظ روده را مصرف کنند
یکی از جالب‌توجه‌ترین یافته‌های پژوهش به منشأ مواد اولیه‌ای مربوط می‌شود که باکتری‌های روده برای تولید متابولیت‌های زیان‌آور استفاده می‌کنند.
برای بررسی این موضوع، پژوهشگران پروتئین‌ها را با ایزوتوپ‌های پایدار و غیررادیواکتیو نشانه‌گذاری کردند تا بتوانند مسیر حرکت آن‌ها و نحوه پردازششان را در دستگاه گوارش موش‌ها دنبال کنند. این روش با ایجاد یک نشان شیمیایی قابل‌شناسایی در مولکول‌ها، امکان ردیابی آن‌ها را بدون استفاده از مواد رادیواکتیو فراهم می‌کند.
آزمایش‌ها تفاوت مهمی میان منابع تولید ترکیبات فنولی مفید و زیان‌آور نشان دادند.
ترکیبات فنولی بالقوه زیان‌آور از تجزیه پروتئین‌های متعلق به بدن میزبان توسط باکتری‌های روده به وجود می‌آمدند؛ از جمله پروتئین‌هایی که در لایه مخاطی پوشاننده روده وجود دارند. این لایه مخاطی نقش محافظتی مهمی دارد، زیرا میان میکروب‌های روده و سلول‌های پوشاننده دیواره روده فاصله ایجاد می‌کند و بخشی از دفاع طبیعی بدن در برابر عوامل آسیب‌زا است.
در مقابل، ترکیبات فنولی مفید تقریباً به‌طور کامل از پروتئین‌های غیرقابل‌هضم موجود در مواد غذایی تولید می‌شدند.
فیبر به مهار تجزیه مخاط محافظ روده توسط باکتری‌ها کمک کرد و در نتیجه، تولید ترکیبات فنولی زیان‌آور کاهش یافت. از سوی دیگر، پروتئین‌های گیاهی غیرقابل‌هضم (Prif) منبع جایگزینی از پروتئین را در اختیار باکتری‌های روده قرار دادند و آن‌ها را به تولید ترکیبات مفیدتر تشویق کردند.
این یافته‌ها نشان می‌دهند مواد غذایی گیاهی از دو مسیر مکمل بر ترکیبات تولیدشده در روده اثر می‌گذارند: فیبر مانع از آن می‌شود که باکتری‌ها برای تأمین مواد مغذی به پروتئین‌های موجود در لایه مخاطی روده روی بیاورند و پروتئین‌های غیرقابل‌هضم گیاهی نیز منبع غذایی جایگزینی برای تولید متابولیت‌های مفید فراهم می‌کنند.
ابوسلیم می‌گوید: «ما معتقدیم پروتئین‌های شبه‌فیبر، گروه تازه‌ای از مواد مغذی هستند که می‌توانند ترکیب میکروبیوم روده را شکل دهند و تأثیر گسترده‌ای بر سلامت متابولیک داشته باشند.»
این کشف حتی ممکن است در آینده بر اطلاعات درج‌شده روی برچسب مواد غذایی و توصیه‌های تغذیه‌ای تأثیر بگذارد. رابینوویتز می‌گوید: «ممکن است در آینده میزان Prif در بسته‌بندی مواد غذایی، درست در کنار میزان فیبر درج شود.»
کشف دوم؛ آیا همه ترکیبات منتسب به باکتری‌های روده واقعاً توسط آن‌ها تولید می‌شوند؟
مطالعه دوم که در نشریه Nature Metabolism منتشر شده، پرسش مهم دیگری را بررسی کرده است: آیا باکتری‌های روده واقعاً مسئول تولید تمام متابولیت‌هایی هستند که به‌طور سنتی به آن‌ها نسبت داده می‌شود؟
پژوهشگران علاوه بر متابولیت‌های فنولی، ترکیباتی به نام متابولیت‌های ایندولی را نیز بررسی کردند. این مواد از تجزیه اسیدآمینه تریپتوفان، یکی دیگر از اسیدهای آمینه موجود در پروتئین‌های غذایی، به وجود می‌آیند.
این ترکیبات به دلیل نقش احتمالی‌شان در فرایندهای زیستی مرتبط با التهاب، فعالیت سیستم ایمنی و بیماری‌ها، توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند. پژوهشگران نقش آن‌ها را در بیماری التهابی روده، اختلالات تحلیل‌برنده عصبی و سرطان بررسی کرده‌اند. برخی متابولیت‌های ایندولی حتی ممکن است بر گسترش سرطان و توانایی سیستم ایمنی برای حمله به تومورها تأثیر بگذارند.
دانشمندان عموماً تصور می‌کردند که باکتری‌های روده منبع تولید این ترکیبات هستند. همین باور باعث شده بود تلاش‌هایی برای تولید پروبیوتیک‌ها و مداخلات غذایی با هدف افزایش متابولیت‌های ایندولی بالقوه مفید انجام شود.
اما این رویکرد بر یک فرض مهم استوار است: اینکه میکروب‌های روده مسئول تولید بیشتر یا تمام ترکیباتی هستند که پژوهشگران قصد دارند میزان آن‌ها را تغییر دهند.
اگر سلول‌های خود بدن نیز مقدار قابل‌توجهی از این متابولیت‌ها را تولید کنند، دستکاری میکروبیوم ممکن است مؤثرترین راه برای کنترل سطح آن‌ها نباشد.
بدن انسان نیز می‌تواند ترکیباتی را تولید کند که پیش‌تر به باکتری‌های روده نسبت داده می‌شدند
پژوهشگران برای بررسی این موضوع از روش ردیابی ایزوتوپی در موش‌ها، موش‌های صحرایی و سلول‌های انسانی استفاده کردند تا مسیر تولید متابولیت‌های مختلف را دنبال کنند.
نتایج، باورهای رایج را به چالش کشید. مشخص شد سلول‌های پستانداران می‌توانند بسیاری از متابولیت‌های فنولی و ایندولی را بدون دخالت باکتری‌های روده تولید کنند.
از جمله این ترکیبات می‌توان به ایندول-۳-لاکتات و ایندول-۳-استات اشاره کرد؛ دو ماده زیست‌شناختی مهم که پیش‌تر تصور می‌شد محصولات متابولیسم میکروبی باشند.
پژوهشگران همچنین بررسی کردند که با برهم خوردن میکروبیوم روده در اثر مصرف آنتی‌بیوتیک چه اتفاقی می‌افتد. اگر تولید برخی متابولیت‌ها کاملاً به باکتری‌های روده وابسته بود، انتظار می‌رفت با کاهش جمعیت این باکتری‌ها، میزان ترکیبات موردنظر نیز به‌شدت افت کند.
با این حال، بسیاری از این متابولیت‌ها حتی در خون موش‌هایی که آنتی‌بیوتیک دریافت کرده بودند، همچنان در سطح قابل‌توجهی باقی ماندند. الگوی مشابهی نیز در نمونه‌های افراد تحت درمان با آنتی‌بیوتیک، از جمله برخی بیماران مبتلا به سرطان، مشاهده شد.
البته رفتار همه ترکیبات یکسان نبود. میزان ایندول-۳-پروپیونات و پی‌کرزول سولفات که تولید آن‌ها منحصراً به فعالیت میکروب‌ها وابسته است، پس از درمان با آنتی‌بیوتیک کاهش یافت.
این نتایج شواهد بیشتری ارائه می‌کنند که نشان می‌دهد برخی متابولیت‌ها به باکتری‌های روده وابسته‌اند، در حالی که برخی دیگر می‌توانند از طریق فرایندهای متابولیکی خود بدن نیز تولید شوند.
این تفاوت اهمیت زیادی دارد، زیرا ممکن است شیوه طراحی درمان‌هایی را تغییر دهد که با هدف افزایش ترکیبات مفید یا کاهش مواد زیان‌آور انجام می‌شوند.
این یافته‌ها چه معنایی برای تغذیه و درمان‌های آینده دارند؟
مجموع این دو مطالعه، درک دقیق‌تری از تعامل میان رژیم غذایی، میکروب‌های روده و سوخت‌وساز بدن ارائه می‌دهد.
مطالعه نخست، گروهی کمتر شناخته‌شده از پروتئین‌های گیاهی را معرفی می‌کند که در کنار فیبر بر فعالیت باکتری‌ها اثر می‌گذارند و ممکن است تعادل تولید ترکیبات متابولیکی را از مواد زیان‌آور به سمت ترکیبات مفیدتر تغییر دهند. مطالعه دوم نیز نشان می‌دهد بدن می‌تواند بسیاری از موادی را تولید کند که پیش‌تر تصور می‌شد منشأ آن‌ها صرفاً باکتری‌های روده است.
این یافته‌ها می‌توانند برای پژوهش‌های آینده درباره بیماری‌های متابولیک، سلامت دستگاه گوارش، سرطان و سایر بیماری‌های مرتبط با میکروبیوم اهمیت داشته باشند.
همچنین نشان می‌دهند تلاش برای تغییر ترکیبات شیمیایی روده از طریق رژیم غذایی، پروبیوتیک‌ها یا درمان‌های دیگر باید هم فعالیت میکروب‌ها و هم توانایی متابولیکی خود بدن را در نظر بگیرد.
بخش زیادی از شواهد آزمایشی این پژوهش‌ها از مطالعات حیوانی و آزمایشگاهی به دست آمده است؛ بنابراین برای مشخص شدن تأثیر این سازوکارها بر سلامت بلندمدت انسان، به تحقیقات بیشتری نیاز است.
با این حال، شناخت بهتر ارتباط میان اجزای مختلف مواد غذایی و فعالیت متابولیکی میکروب‌ها می‌تواند در آینده به ارائه توصیه‌های تغذیه‌ای دقیق‌تر و شناسایی راهکارهای درمانی جدید کمک کند.
رابینوویتز در پایان می‌گوید: «درک روشن‌تر از نحوه تعامل مواد غذایی مختلف با میکروبیوم و تأثیر آن‌ها بر تولید متابولیت‌های باکتریایی، به متخصصان تغذیه و پزشکان کمک می‌کند توصیه‌های دقیق‌تری برای پیشگیری و درمان بیماری‌ها ارائه دهند.»