Метаболизм волокон при хронической обструктивной болезни легких

Пищевые волокна представляют собой неперевариваемые углеводы, которые присутствуют в некоторых повседневных продуктах, таких как фасоль, бобовые, цельнозерновые продукты, цельные фрукты и овощи. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов рекомендует ежедневно потреблять 25 г клетчатки. Однако в 2009-2010 годах среднее потребление клетчатки взрослым населением США составляло 17 г/день. Клетчатка не может быть переварена человеческими ферментами и достигает толстой кишки непереваренной. В зависимости от химической структуры (растворимости, степени полимеризации) волокна оно может ферментироваться или не ферментироваться кишечными бактериями. Нерастворимые, неферментированные волокна, такие как целлюлоза, помогают предотвратить запоры, улучшая перистальтику кишечника и время прохождения фекалий. Большинство растворимых волокон, таких как инулин, могут ферментироваться кишечными бактериями. Во время бактериальной ферментации образуются жирные кислоты с короткой цепью (SCFA), такие как ацетат (C2), пропионат (C3) и бутират (C4). Производство является самым высоким в проксимальном отделе толстой кишки, где обилие клетчатки является самым высоким. Колоноциты поглощают более 90 % КЦЖК, остальное выводится с калом. Большая часть бутирата окисляется в колоноцитах, являясь их основным источником энергии. Пропионат метаболизируется в печени. В частности, ацетат попадает в системный кровоток и может оказывать противовоспалительное и иммуномодулирующее действие. Индол и изовалерат являются продуктами бактериальной ферментации аминокислот. Индол производится исключительно бактериальными ферментами из незаменимой аминокислоты триптофана (TRP) и изовалерата из аминокислот с разветвленной цепью.

При ХОБЛ усиленный воспалительный ответ в легких вызывает сочетание поражения мелких дыхательных путей (например, обструктивного бронхиолита) и/или разрушения паренхимы легких (эмфиземы). Это приводит к прогрессирующему и стойкому ограничению воздушного потока. Было показано, что здоровая диета в целом, а также диета с высоким содержанием клетчатки могут быть связаны с хорошей функцией легких и снижением распространенности ХОБЛ. Диета, богатая ферментируемой клетчаткой, изменила состав микробиоты кишечника и легких у мышей, в основном за счет снижения отношения Firmicutes к Bacteroidetes, что сопровождалось повышенными концентрациями циркулирующих SCFAs. Эти мыши были защищены от аллергического воспаления в легких. Предыдущие исследования на людях показали, что состав кишечной микробиоты влияет на риск астмы, и это было связано с обострениями муковисцидоза в раннем возрасте, что демонстрирует перекрестную связь между кишечником и легкими. Халнес и др. обнаружили значительное уменьшение воспаления дыхательных путей у пациентов с астмой через четыре часа после приема пищи, содержащей растворимую клетчатку и пребиотики, по сравнению с приемом плацебо. Необходимы исследования стабильных индикаторов для изучения продукции КЦЖК в толстой кишке и метаболической судьбы у здоровых и больных субъектов.

Кишечная микробиота пожилых людей менее разнообразна, имеет более высокую межиндивидуальную изменчивость и более низкую способность к продукции SCFAs по сравнению с более молодыми людьми. Следовательно, дисбиоз кишечной микробиоты может быть связан с развитием ряда возрастных хронических системных заболеваний, таких как саркопения и снижение качества мышц или когнитивная дисфункция. Эти возрастные нарушения связаны со снижением физической работоспособности и повышенным риском падений, переломов, инвалидности и смертности. Дисбактериоз кишечной микробиоты (то есть измененный микробный состав и функция) может способствовать развитию саркопении за счет изменения размера, состава и функции мышц. Кроме того, SCFAs, метаболиты, вырабатываемые полезными бактериями, помогают поддерживать когнитивную функцию и психологическое благополучие благодаря своим противовоспалительным и генно-регулирующим свойствам. Следовательно, пищевые вмешательства, такие как добавки с клетчаткой, должны изучаться как модулятор микробного состава и скорости выработки SCFA, а также их последующее влияние на мышечное и когнитивное здоровье и общее самочувствие.