Здорове харчування ефективніше за трансплантацію мікробіому

Дослідники з Чиказького університету та Фонду Саймонса опублікували у журналі Nature результати дослідження, яке показує, що здорове харчування є більш ефективним способом відновлення кишкового мікробіому, ніж фекальна трансплантація. Це відкриття може кардинально змінити підходи до лікування захворювань, пов'язаних із порушенням мікробної спільноти кишечника.

У людському організмі живуть трильйони мікроорганізмів, які утворюють різноманітну та життєво важливу спільноту. Ці мікроби підтримують травлення, зміцнюють імунну систему та захищають від шкідливих патогенів. Коли мікробна спільнота пошкоджується або виснажується через запальні захворювання кишечника, вживання антибіотиків або трансплантацію кісткового мозку, її відновлення стає критично важливим.

Джой Берґелсон, виконавчий віцепрезидент відділу наук про життя Фонду Саймонса, пояснює: «Зараз велика увага приділяється лікуванню виснаженого мікробіому за допомогою фекальних трансплантацій, але наше дослідження показує, що це не буде успішним без здорового харчування, і фактично, саме здорове харчування все ще перевершує цей метод».

Юджин Чанг з Чиказького університету, який очолював дослідження разом із Берґелсон, зазначає: «Це дослідження є чудовим прикладом клінічно значущого відкриття, яке випливає з дуже фундаментальної, базової науки. Воно визначає спосіб природного відновлення мікробіому, який є легким, безпечним та швидким».

Ідея дослідження виникла, коли Меґан Кеннеді, перший автор статті, працювала над проектом, спрямованим на покращення відновлення після лікування антибіотиками. Під час підготовчих досліджень вона зрозуміла, що один важливий фактор відсутній у нашому розумінні процесу відновлення: дієта.

Багато американців дотримуються західної дієти, яка зазвичай містить мало клітковини та багато жирів. Відомо, що такий тип харчування негативно впливає на мікробіом. Кеннеді була здивована, виявивши, що мало дослідників серйозно вивчали, як така дієта може впливати на мікробіом, який намагається відновитися після виснаження.

Працюючи зі своїми науковими керівниками Чангом та Берґелсон, Кеннеді розпочала дослідження. Команда почала з простого експерименту. Мишей годували протягом кількох тижнів або дієтою, розробленою для імітації західної дієти, або здоровою, збалансованою дієтою. Після цього їхні мікробіоми були знищені, і дослідники відстежували, наскільки добре вони відновлювалися.

«У мишей, які дотримувалися здорової дієти, протягом тижня після лікування антибіотиками вони відновилися майже до свого нормального стану», — каже Кеннеді. «Для порівняння, мікробіоми мишей на західній дієті залишалися повністю знищеними. У них залишився лише один тип бактерій, який домінував протягом тижнів. Вони ніколи справді не повернулися до того місця, з якого почали».

Дієта з високим вмістом простих цукрів не підтримує розвиток різноманітної мікробної спільноти. Зазвичай мікробні екосистеми формуються через послідовний процес: деякі мікроби спочатку розщеплюють складні вуглеводи, виробляючи побічні продукти, які інші організми використовують для росту та процвітання. Цей цикл повторюється, створюючи яскраву взаємопов'язану мережу організмів, які залежать один від одного для підтримки своєї спільноти.

У західній дієті «цукри настільки прості з самого початку, що вам не потрібен хтось, хто прийде і розщепить складні», — каже Берґелсон. «Тому ви отримуєте один організм, який має широку метаболічну нішу і може просто прийти і з'їсти все, що там є. Це набагато менш багата спільнота і, у свою чергу, не така універсальна».

Команда потім задалася питанням, чи матиме дієта такий самий вплив, якщо спільнота здорових мікробів потрапить в організм через фекальну трансплантацію мікробіоти.

«Ідея фекальної трансплантації полягає в тому, що ви можете взяти хороші мікроби від когось, хто здоровий, помістити їх всередину, і це їх виправить», — каже Кеннеді. «Це викликало великий ентузіазм, але ми не були впевнені, як це взаємодіятиме із західною дієтою».

Відповідь виявилася негативною. «Це зовсім не приживається», — каже Кеннеді. «На здоровій дієті трансплантація працює, але на нездоровій миші практично не показують ознак відновлення».

Результати можуть пролити світло на непослідовні клінічні результати фекальних трансплантацій. «Фекальні трансплантації досить непередбачувані на практиці: іноді вони працюють, а іноді ні», — каже Чанг. «І можливо, це тому, що ми не звертали уваги на дієту».

Дослідники також звернули увагу на іншу функцію мікробіому: захист від патогенів. Команда досліджувала так звані «опортуністичні патогени», які використовують вразливу систему для завдання шкоди. Вони задалися питанням, чи можуть виснажені мікробіоми на нездоровій дієті стати основною мішенню для цих патогенів і на як довго.

Вчені знову давали мишам із виснаженими мікробіомами або західну, або здорову дієту. Цього разу вони ввели опортуністичний патоген — бактерії сальмонели — через два тижні після знищення мікробіомів мишей.

«Миші на західній дієті хворіють набагато сильніше», — каже Кеннеді. «Вони сильно втрачають вагу і страждають від жахливої діареї. Два тижні можуть здатися коротким терміном, але це еквівалент місяців для людей. Це просто показує, що ці мікробіоми перебувають у вразливому стані протягом тривалого періоду».