만성폐쇄성폐질환의 섬유소 대사

식이 섬유는 소화되지 않는 탄수화물로 콩, 콩류, 전곡 제품, 통 과일 및 채소와 같은 여러 일일 식품에 존재합니다. 미국식품의약국(Food and Drug Administration)은 일일 섬유소 섭취량을 25g으로 권장합니다. 그러나 2009-2010년 미국 성인의 평균 섬유질 섭취량은 17g/일이었습니다. 섬유질은 인간 효소에 의해 소화될 수 없으며 소화되지 않은 상태로 결장에 도달합니다. 섬유소의 화학적 구조(용해성, 중합도)에 따라 장내 세균에 의해 발효될 수도 있고 불가능할 수도 있습니다. 셀룰로오스와 같은 불용성, 발효되지 않은 섬유질은 배변과 대변의 통과 시간을 향상시켜 변비 예방에 도움이 됩니다. 이눌린과 같은 대부분의 수용성 섬유질은 장내 세균에 의해 발효될 수 있습니다. 박테리아 발효 동안 아세테이트(C2), 프로피오네이트(C3) 및 부티레이트(C4)와 같은 단쇄 지방산(SCFA)이 생성됩니다. 생산은 섬유질이 가장 풍부한 근위 결장에서 가장 높습니다. 결장 세포는 SCFA의 90% 이상을 흡수하고 나머지는 대변으로 배설됩니다. 부티레이트의 대부분은 결장 세포에서 산화되어 주요 에너지원이 됩니다. 프로피오네이트는 간에서 대사됩니다. 특히 아세테이트는 전신 순환계로 들어가 항염증 및 면역 조절 효과가 있을 수 있습니다. 인돌 및 이소발레레이트는 박테리아 아미노산 발효의 산물입니다. 인돌은 필수 아미노산인 트립토판(TRP)과 분지쇄 아미노산의 이소발레레이트로부터 박테리아 효소에 의해서만 생산됩니다.

COPD에서 강화된 폐 염증 반응은 소기도 질환(예: 폐쇄성 세기관지염) 및/또는 폐 실질 파괴(폐기종)의 조합을 유발합니다. 이로 인해 점진적이고 지속적인 기류 제한이 발생합니다. 건강한 전반적인 식단과 섬유질이 많은 식단이 좋은 폐 기능 및 COPD 유병률 감소와 관련될 수 있는 것으로 나타났습니다. 발효성 섬유질이 풍부한 식이는 주로 Firmicutes-to-Bacteroidetes 비율의 감소를 통해 생쥐의 내장 및 폐 미생물 구성을 변경했으며, 이는 순환하는 SCFA의 농도 상승을 동반했습니다. 이 마우스는 폐의 알레르기성 염증으로부터 보호되었습니다. 이전의 인간 연구는 장내 미생물의 구성이 천식 위험에 영향을 미치고 장-폐 혼선을 나타내는 낭포성 섬유증의 조기 악화와 관련이 있음을 입증했습니다. Halneset al. 위약 식사에 비해 수용성 섬유소와 프리바이오틱스를 함유한 식사를 섭취한 지 4시간 후에 천식 환자의 기도 염증이 상당히 감소한 것을 발견했습니다. 건강한 대상과 아픈 대상에서 SCFA의 결장 생성 및 대사 운명을 조사하기 위해서는 안정적인 추적자 연구가 필요합니다.

노인의 장내 미생물군은 젊은 성인에 비해 덜 다양하고 개인 간 변동성이 더 높으며 SCFA 생산 능력이 낮습니다. 따라서 장내 미생물의 불균형은 근감소증 및 낮은 근육 품질 또는 인지 기능 장애와 같은 여러 연령 관련 만성 전신 질환의 발병에 관여할 수 있습니다. 이러한 연령 관련 장애는 신체 활동 감소 및 낙상, 골절, 신체 장애 및 사망 위험 증가와 관련이 있습니다. 장내 미생물의 Dysbiosis(즉, 변경된 미생물 구성 및 기능)는 근육 크기, 구성 및 기능을 조절하여 근감소증의 발병에 기여할 수 있습니다. 또한 유익한 박테리아에 의해 생성되는 대사 산물인 SCFA는 항염증 및 유전자 조절 특성을 통해 인지 기능과 심리적 웰빙을 유지하는 데 도움이 됩니다. 따라서 섬유질 보충과 같은 영양 개입은 미생물 구성 및 SCFA 생산 속도의 조절자로서 연구되어야 하며 근육 및 인지 건강과 전반적인 웰빙에 대한 후속 효과가 있어야 합니다.