Sacharidy přístupné pro mikroflóru - Microbiota-accessible carbohydrates - Wikipedia

Sacharidy dostupné pro mikroflóru (MAC) jsou sacharidy které jsou odolné vůči trávení metabolismem hostitele a jsou k dispozici pro střevní mikroby, tak jako prebiotika, do kvasit nebo metabolizovat na prospěšné sloučeniny, jako je např mastné kyseliny s krátkým řetězcem.[1] Pojem „sacharidy přístupné pro mikrobioty“ přispívá ke koncepčnímu rámci pro zkoumání a diskusi o množství metabolické aktivity, kterou může určitá potravina nebo sacharid přispět k hostiteli. mikrobiota.[1]

MAC mohou pocházet z rostliny, houby, zvířecí tkáně nebo z potravin mikroby, a musí být metabolizovány mikrobiom.[1] Významné množství celulóza lidé konzumují, není metabolizován střevními mikroby, a proto je nelze považovat za MAC.[2] Množství dietních MAC nalezených ve zdroji potravy se bude u každého jedince lišit, protože které sacharidy jsou metabolizovány, závisí na složení mikrobioty každého člověka. Například mnoho japonských jedinců vlastní geny pro konzumaci řas polysacharid porfyr v jejich mikrobiomech, které se zřídka vyskytují u severoamerických a evropských jedinců.[3][4] Pro jednotlivce, kteří mají v sobě takový kmen degradující porfyran, by byl porfyr MAC. Porfyr by však nebyl MAC pro ty bez adaptace na mikrobioty mořským řasám. Podobným způsobem by myši bez bakterií bez mikrobioty mohly konzumovat stravu s velkým množstvím potenciálních MAC, ale žádný ze sacharidů by nebyl považován za MAC, protože by unikly z trávicího traktu, aniž by byly metabolizovány mikroby.[1]

Nedostatek dietních MAC má za následek mikrobiotu závislou na endogenních MAC odvozených od hostitele, jako jsou mucinové glykany.[5] Různé genotypy hostitele mohou ovlivnit identitu MAC dostupných pro mikrobiotu několika způsoby. Například geny hostitele mohou ovlivňovat hladinu struktur hlenu, jako je nepřítomnost zbytků alfa-1-2 fukózy v hlenu nesekretorových jedinců, kterým chybí aktivita alfa-1-2-fukosyltransferázy ve střevě.[6] Podobně může mít hostitel geny, které mohou určovat účinnost trávení a vstřebávání sacharidů v tenkém střevě. Například laktóza je přístupná mikroflóře u lidí, kteří intolerují laktózu, a měla by být proto pro tyto osoby považována za MAC. U kojených dětí jsou dietní MAC, které se přirozeně nacházejí v mateřském mléce, známé jako oligosacharidy lidského mléka (HMO).[7][8][9] U kojenců s umělou výživou se dietní MAC, jako jsou galakto-oligosacharidy, uměle přidávají do výživy.[10] Proto může být výzkum, diskuse a kvantifikace MAC a jejich dopadu na mikrobiotu hostitele zásadní pro určení jejich dopadu na lidské zdraví.[1]

Rozmanitost střevní mikrobioty

Diéty ve vyspělých zemích ztratily sacharidy přístupné pro mikrobioty, což je příčinou podstatného vyčerpání taxonů střevní mikrobioty. Tato ztráta rozmanitosti mikroflóry se pravděpodobně podílí na zvyšující se náchylnosti k širokému spektru zánětlivých onemocnění, jako jsou alergická onemocnění, astma, zánětlivé onemocnění střev (IBD), obezita a související nepřenosné nemoci (NCD). Venkovské lidské komunity z Jižní Ameriky a Afriky mají nízkou prevalenci NCD a tato skutečnost souvisela s vyšší rozmanitostí střevní mikrobioty.[11]Některé z těchto ztracených taxonů patří do čeledí Bacteroidales (Bacteroides fragilis, B. ovatus, B. uniformis, B. distasonis, Parabacteroides gordonii ), Clostridiales (Ruminococcus gnavus, Blautia producta, Faecalibacterium prausnitzii ) a Verrucomicrobiales (Akkermansia muciniphila ).[Citace je zapotřebí ]Zavedení dietních MAC ve stravě není dostatečné k opětovnému získání ztracených taxonů, obnovení původního stavu střevní mikrobioty vyžaduje podávání chybějících taxonů, čehož lze dosáhnout podáváním probiotik (potraviny) nebo živých bioterapeutik (léky), v v kombinaci s dietní konzumací MAC. Obohacení přísunu potravin vlákninou může mít zásadní roli v prevenci ztráty některých prospěšných bakteriálních druhů.[12]

Reference

  1. ^ A b C d E Sonnenburg, Erica D .; Sonnenburg, Justin L. (2014). „Hladovějící naše mikrobiální já: škodlivé důsledky stravy s nedostatkem sacharidů přístupných pro mikrobioty“. Buněčný metabolismus. 20 (5): 779–786. doi:10.1016 / j.cmet.2014.07.003. ISSN  1550-4131. PMC  4896489. PMID  25156449.
  2. ^ Chassard, Christophe; Delmas, Eva; Robert, Céline; Bernalier-Donadille, Annick (2010). „Mikrobiální komunita lidského střeva degradující celulózu se mění podle přítomnosti nebo nepřítomnosti methanogenů“. Ekologie mikrobiologie FEMS. 74 (1): 205–213. doi:10.1111 / j.1574-6941.2010.00941.x. ISSN  0168-6496. PMID  20662929.
  3. ^ Hehemann, Jan-Hendrik; Correc, Gaëlle; Barbeyron, Tristan; Helbert, William; Czjzek, Mirjam; Michel, Gurvan (2010). „Přenos enzymů aktivních ze sacharidů z mořských bakterií na japonskou střevní mikroflóru“. Příroda. 464 (7290): 908–912. doi:10.1038 / nature08937. ISSN  0028-0836. PMID  20376150.
  4. ^ Hehemann, J.-H .; Kelly, A. G .; Pudlo, N. A .; Martens, E. C .; Boraston, A. B. (2012). „Bakterie lidského střevního mikrobiomu katabolizují červené mořské řasy glykany aktualizací enzymů aktivních ze sacharidů z vnějších mikrobů“. Sborník Národní akademie věd. 109 (48): 19786–19791. doi:10.1073 / pnas.1211002109. ISSN  0027-8424. PMC  3511707. PMID  23150581.
  5. ^ Sonnenburg, J. L. (2005). „Glycan Foraging in Vivo by a Intestine-Adapted Bacterial Symbiont“. Věda. 307 (5717): 1955–1959. doi:10.1126 / science.1109051. ISSN  0036-8075. PMID  15790854.
  6. ^ Kashyap, P. C .; Marcobal, A .; Ursell, L. K .; Smits, S. A .; Sonnenburg, E. D .; Costello, E. K .; Higginbottom, S. K .; Domino, S.E .; Holmes, S. P .; Relman, D. A .; Knight, R .; Gordon, J. I .; Sonnenburg, J. L. (2013). „Geneticky diktovaná změna v hostitelském hlenovém uhlohydrátovém prostředí má na střevní mikroflóru účinek závislý na stravě“. Sborník Národní akademie věd. 110 (42): 17059–17064. doi:10.1073 / pnas.1306070110. ISSN  0027-8424. PMC  3800993. PMID  24062455.
  7. ^ Bode, L. (2012). „Lidské mléčné oligosacharidy: Každé dítě potřebuje cukrovou matku“. Glykobiologie. 22 (9): 1147–1162. doi:10.1093 / glycob / cws074. ISSN  0959-6658. PMC  3406618. PMID  22513036.
  8. ^ Marcobal, Angela; Barboza, Mariana; Sonnenburg, Erica D .; Pudlo, Nicholas; Martens, Eric C .; Desai, Prerak; Lebrilla, Carlito B .; Weimer, Bart C .; Mills, David A .; Němec, J. Bruce; Sonnenburg, Justin L. (2011). „Bakteroidy v kojeneckém střevě konzumují mléčné oligosacharidy prostřednictvím cest k využití hlenu“. Mobilní hostitel a mikrob. 10 (5): 507–514. doi:10.1016 / j.chom.2011.10.007. ISSN  1931-3128. PMC  3227561. PMID  22036470.
  9. ^ Marcobal, A; Kashyap, PC; Nelson, TA; Aronov, PA; Donia, MS; Spormann, A; Fischbach, MA; Sonnenburg, J L (2013). „Metabolomický pohled na to, jak lidská střevní mikrobiota ovlivňuje metabolomu hostitele pomocí humanizovaných a gnotobiotických myší“. Časopis ISME. 7 (10): 1933–1943. doi:10.1038 / ismej.2013.89. ISSN  1751-7362. PMC  3965317. PMID  23739052.
  10. ^ Alliet, Philippe; Scholtens, Petra; Raes, Marc; Hensen, Karen; Jongen, Hanne; Rummens, Jean-Luc; Boehm, Guenther; Vandenplas, Yvan (2007). „Vliv prebiotické galakto-oligosacharidu, kojenecké výživy s dlouhým řetězcem pro frukto-oligosacharidy na hladinu sérového cholesterolu a triacylglycerolu“. Výživa. 23 (10): 719–723. doi:10.1016 / j.nut.2007.06.011. ISSN  0899-9007. PMID  17664059.
  11. ^ „Ochrana a obnova lidského střevního mikrobiomu zvýšením spotřeby vlákniny - Gut Microbiota for Health“. 9. května 2016. Citováno 16. června 2016.
  12. ^ Sonnenburg, Erica D .; Smits, Samuel A .; Tichonov, Michail; Higginbottom, Steven K .; Wingreen, Ned S .; Sonnenburg, Justin L. (14. ledna 2016). „Vyhynutí způsobená stravou ve sloučenině střevní mikroflóry po generace“. Příroda. 529 (7585): 212–215. doi:10.1038 / příroda16504. PMC  4850918. PMID  26762459.