Od lat wiadomo, że dieta bogata w warzywa, owoce, rośliny strączkowe i produkty pełnoziarniste korzystnie wpływa na zdrowie jelit, układu odpornościowego, metabolizmu oraz serca. Kluczową rolę odgrywają w tym błonnik pokarmowy oraz fitochemikalia – naturalne związki wytwarzane przez rośliny. Coraz więcej badań pokazuje jednak, że lista składników odpowiedzialnych za te korzyści jest znacznie dłuższa.
Dwa nowe badania naukowców z Ludwig Princeton, opublikowane w prestiżowych czasopismach Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) oraz Nature Metabolism, pokazują, że dieta roślinna zmienia sposób funkcjonowania mikroorganizmów jelitowych. Efektem jest zwiększona produkcja metabolitów korzystnych dla organizmu oraz ograniczenie powstawania związków, które mogą sprzyjać rozwojowi chorób. Wyniki badań mogą otworzyć drogę do opracowania nowych strategii żywieniowych i terapeutycznych wykorzystujących mikrobiom jelitowy.
Z tego artykułu dowiesz się…
- W jaki sposób diety oparte na roślinach wpływają na mikrobiom jelitowy i dlaczego zwiększają produkcję korzystnych metabolitów.
- O wynikach dwóch nowych badań opublikowanych w „PNAS” i „Nature Metabolism”, które zmieniają wiedzę o zależności między dietą a zdrowiem.
- Czym są niestrawne białka roślinne (Prif) i dlaczego mogą stać się nową ważną grupą składników odżywczych.
- Jakie znaczenie odkrycia mogą mieć dla profilaktyki i leczenia chorób metabolicznych, nowotworowych oraz zapalnych.
Mikrobiom jelitowy to jeden z najważniejszych regulatorów zdrowia
Mikrobiom jelitowy tworzą biliony bakterii, wirusów i innych mikroorganizmów zamieszkujących przewód pokarmowy. Odpowiadają one nie tylko za trawienie składników pokarmowych, ale również uczestniczą w regulacji odporności, metabolizmu, funkcjonowania mózgu oraz procesów zapalnych.
Podczas rozkładu składników diety bakterie produkują liczne metabolity – niewielkie cząsteczki biologicznie czynne, które mogą oddziaływać na praktycznie każdy narząd organizmu. Nie wszystkie metabolity działają jednak korzystnie. Część wspiera zdrowie jelit i metabolizm, natomiast inne wiążą się z większym ryzykiem przewlekłych chorób.
Naukowcy chcieli zrozumieć, jak dieta kontroluje produkcję metabolitów
Autorzy badań podkreślają, że zainteresowanie wykorzystaniem mikrobiomu w medycynie stale rośnie.
W różnych dyscyplinach medycznych rośnie zainteresowanie manipulacją mikrobiomem ludzkim lub wykorzystaniem jego produktów metabolicznych w terapii. Dieta jest niezwykle obiecująca w kontrolowaniu mikrobiomu i jego produktów. Aby jednak opracować skuteczne interwencje terapeutyczne, musimy zrozumieć, które aspekty diety kontrolują poszczególne produkty mikrobiologiczne – zaznaczył Joshua Rabinowitz, dyrektor Ludwig Princeton.
To właśnie odpowiedź na to pytanie była celem obu opublikowanych prac.
Dieta roślinna zwiększa produkcję korzystnych metabolitów
Pierwsze badanie, opublikowane w PNAS, koncentrowało się na metabolitach fenolowych powstających podczas rozkładu aminokwasów przez bakterie jelitowe. Badacze wykazali, że dieta bogata w składniki roślinne przesuwa równowagę w kierunku metabolitów korzystnych dla zdrowia. Do najważniejszych z nich należą:
- fenylopropionian,
- kwas hipurowy.
Związki te powstają z aminokwasu fenyloalaniny i są kojarzone z:
- lepszym zdrowiem jelit,
- korzystniejszym metabolizmem,
- utrzymaniem prawidłowej masy ciała.
Jednocześnie dieta roślinna ogranicza produkcję metabolitów powstających z tyrozyny, takich jak:
- siarczan p-krezolu,
- siarczan fenolu.
Ich wysokie stężenia wiązano wcześniej z gorszym rokowaniem u pacjentów onkologicznych oraz większą toksycznością ogólnoustrojową u osób z przewlekłą chorobą nerek.
Nie tylko błonnik. Kluczową rolę odgrywają także niestrawne białka roślinne
Jednym z najciekawszych odkryć było zidentyfikowanie nowej grupy składników odżywczych. Naukowcy nazwali je Prif (Protein Resembling Indigestible Fiber), czyli niestrawnymi białkami roślinnymi przypominającymi działaniem błonnik.
Dotychczas największą uwagę poświęcano błonnikowi pokarmowemu. Tymczasem badania wykazały, że również niestrawne białka roślinne docierają do jelita grubego, gdzie stają się pożywką dla bakterii.
Nasze badania wykazały, że zarówno błonnik, jak i niestrawne białka roślinne – które nazywamy „białkami imitującymi błonnik” lub Prif – zaburzają równowagę metabolitów fenoli ze szkodliwej formy powstającej z tyrozyny na zdrową formę pochodzącą z fenyloalaniny – powiedział AbuSalim.
Badacze wykazali również, że połączenie błonnika z Prif jeszcze skuteczniej przeprogramowuje metabolizm bakterii jelitowych.
Jak błonnik i Prif zmieniają pracę bakterii jelitowych?
Aby dokładnie prześledzić procesy zachodzące w jelitach, naukowcy wykorzystali znakowanie białek stabilnymi izotopami. Badania wykazały, że:
- szkodliwe metabolity powstają głównie wtedy, gdy bakterie rozkładają białka gospodarza obecne w śluzie wyściełającym jelita,
- błonnik ogranicza rozkład tej ochronnej warstwy śluzu,
- niestrawne białka roślinne dostarczają bakteriom alternatywnego źródła składników odżywczych,
- dzięki temu wzrasta produkcja korzystnych metabolitów.
To oznacza, że dieta roślinna nie tylko zmienia skład mikrobiomu, ale również wpływa na sposób wykorzystania dostępnych składników przez bakterie.
Prif może stać się nową kategorią składników odżywczych
Zdaniem autorów odkrycie może mieć duże znaczenie dla dietetyki i technologii żywności.
Uważamy, że Prifs reprezentują nową klasę składników odżywczych, które kształtują skład mikrobiomu jelitowego i mogą mieć daleko idący wpływ na zdrowie metaboliczne – powiedział AbuSalim.
Jeszcze dalej idzie Joshua Rabinowitz:
W przyszłości na opakowaniach żywności nazwa Prif może się znaleźć tuż pod błonnikiem.
Jeżeli kolejne badania potwierdzą te obserwacje, Prif może stać się nowym parametrem uwzględnianym przy ocenie wartości odżywczej produktów spożywczych.
Drugie badanie podważa dotychczasowe przekonania dotyczące mikrobiomu
Drugie badanie, opublikowane w Nature Metabolism, dotyczyło metabolitów fenoli oraz indoli, które powstają z aminokwasu tryptofanu. Dotychczas powszechnie uważano, że związki te są niemal wyłącznie produkowane przez bakterie jelitowe. Badania przeprowadzone na myszach, szczurach oraz ludzkich komórkach wykazały jednak, że wiele ważnych metabolitów może być również syntetyzowanych przez organizm ssaków. Dotyczy to m.in.:
- indolo-3-mleczanu,
- indolo-3-octanu.
Odkrycie może zmienić sposób interpretacji wcześniejszych badań nad mikrobiomem oraz wpłynąć na rozwój nowych terapii.
Antybiotyki potwierdziły udział organizmu w produkcji metabolitów
Aby zweryfikować swoje obserwacje, naukowcy przeanalizowali wpływ antybiotykoterapii. Okazało się, że po zaburzeniu mikrobiomu:
- metabolity produkowane wyłącznie przez bakterie, takie jak indolo-3-propionian czy siarczan p-krezolu, znacząco się zmniejszały,
- natomiast metabolity, które mogą być produkowane przez organizm ssaków, utrzymywały się na wysokim poziomie.
Podobne wyniki uzyskano również u pacjentów onkologicznych otrzymujących antybiotyki. Wskazuje to, że organizm człowieka odgrywa znacznie większą rolę w produkcji niektórych metabolitów niż dotychczas przypuszczano.
Wyniki mogą pomóc w opracowaniu nowych terapii
Autorzy podkreślają, że oba badania mają znaczenie nie tylko dla dietetyki, ale również dla medycyny spersonalizowanej. Lepsze poznanie mechanizmów regulujących produkcję metabolitów może umożliwić:
- projektowanie bardziej precyzyjnych diet terapeutycznych,
- opracowanie nowych probiotyków,
- tworzenie terapii ukierunkowanych na konkretne metabolity,
- skuteczniejsze zapobieganie chorobom metabolicznym, zapalnym i nowotworowym.
Szczególne znaczenie może to mieć w leczeniu nieswoistych zapaleń jelit, chorób neurodegeneracyjnych, nowotworów oraz zaburzeń metabolicznych.
Dieta przyszłości może być projektowana z myślą o mikrobiomie
Nowe badania znacząco poszerzają wiedzę o tym, w jaki sposób dieta roślinna wpływa na organizm. Pokazują, że korzyści zdrowotne wynikają nie tylko z obecności błonnika, ale również z działania niestrawnych białek roślinnych oraz złożonych interakcji pomiędzy składnikami diety, mikrobiomem i metabolizmem gospodarza.
Wyniki sugerują również, że część metabolitów przypisywanych dotychczas wyłącznie bakteriom jelitowym może być wytwarzana także przez organizm człowieka. To odkrycie może zmienić sposób projektowania przyszłych terapii oraz zaleceń żywieniowych. Jak podsumowuje Joshua Rabinowitz:
Poza tym – powiedział Rabinowitz – jasniejszy obraz tego, w jaki sposób różne produkty spożywcze oddziałują na mikrobiom, modulując produkcję metabolitów bakteryjnych, pomoże udoskonalić wskazówki, jakie dietetycy i lekarze będą mogli udzielać ludziom w zakresie zapobiegania chorobom i ich leczenia.
Główne wnioski
- Dwa badania opublikowane w „Proceedings of the National Academy of Sciences” (PNAS) oraz „Nature Metabolism” wykazały, że dieta roślinna przeprogramowuje metabolizm bakterii jelitowych, zwiększając produkcję korzystnych metabolitów i ograniczając powstawanie związków potencjalnie szkodliwych.
- Naukowcy zidentyfikowali nową grupę składników odżywczych – Prif (niestrawne białka roślinne), które wraz z błonnikiem zmieniają skład mikrobiomu i wspierają produkcję zdrowych metabolitów fenolowych.
- Badanie wykazało, że część metabolitów fenoli i indoli, wcześniej uznawanych za produkty wyłącznie mikrobiomu jelitowego, jest również wytwarzana przez metabolizm ssaków, co może zmienić podejście do badań nad mikrobiomem i terapiami opartymi na jego modulacji.
- Autorzy podkreślają, że lepsze poznanie wpływu diety na mikrobiom może pomóc w opracowaniu precyzyjnych zaleceń żywieniowych oraz nowych strategii profilaktyki i leczenia chorób metabolicznych, zapalnych i nowotworowych.
Źródło:
- https://www.nature.com/articles/s42255-026-01550-8
- https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2605226123
- Ludwig Institute for Cancer Research
