Az étrend hatása a bél mikrobiomjára és következményei az emberi egészségre

Rasnik K. Singh

1 Kaliforniai Egyetem, Los Angeles, David Geffen Orvostudományi Kar, UCLA, Los Angeles, CA 90095 USA

Hsin-Wen Chang

2 Dermatológiai Tanszék, Kaliforniai Egyetem, San Francisco, 2340 Sutter St. Room N431, Box 0808, San Francisco, CA 94115 USA

Di Yan

2 Dermatológiai tanszék, Kaliforniai Egyetem, San Francisco, 2340 Sutter St. Room N431, Box 0808, San Francisco, CA 94115 USA

Kristina M. Lee

2 Dermatológiai tanszék, Kaliforniai Egyetem, San Francisco, 2340 Sutter St. Room N431, Box 0808, San Francisco, CA 94115 USA

Derya Ucmak

2 Dermatológiai tanszék, Kaliforniai Egyetem, San Francisco, 2340 Sutter St. Room N431, Box 0808, San Francisco, CA 94115 USA

Kirsten Wong

2 Dermatológiai Tanszék, Kaliforniai Egyetem, San Francisco, 2340 Sutter St. Room N431, Box 0808, San Francisco, CA 94115 USA

Michael Abrouk

3 Kaliforniai Egyetem, Irvine, Orvostudományi Kar, Irvine, CA 92697 USA

Benjamin Farahnik

4 Vermonti Egyetem Orvostudományi Főiskolája, Burlington, VT 05405, USA

Mio Nakamura

2 Dermatológiai tanszék, Kaliforniai Egyetem, San Francisco, 2340 Sutter St. Room N431, Box 0808, San Francisco, CA 94115 USA

Tian Hao Zhu

5 University of Southern California Keck School of Medicine, Los Angeles, CA 90033 USA

Tina Bhutani

2 Dermatológiai tanszék, Kaliforniai Egyetem, San Francisco, 2340 Sutter St. Room N431, Box 0808, San Francisco, CA 94115 USA

Wilson Liao

2 Dermatológiai tanszék, Kaliforniai Egyetem, San Francisco, 2340 Sutter St. Room N431, Box 0808, San Francisco, CA 94115 USA

Társított adatok

A cikk következtetéseit alátámasztó adatokat a cikk tartalmazza.

Absztrakt

A legújabb tanulmányok szerint a bél mikrobioma fontos szerepet játszik számos krónikus betegség kockázatának modulálásában, beleértve a gyulladásos bélbetegségeket, az elhízást, a 2-es típusú cukorbetegséget, a szív- és érrendszeri betegségeket és a rákot. Ugyanakkor ma már felismerték, hogy az étrendnek jelentős szerepe van a mikrobiom kialakításában, a kísérletek azt mutatják, hogy az étrendi változások 24 órán belül nagy, átmeneti mikrobiális elmozdulásokat indukálhatnak. Tekintettel erre az összefüggésre, jelentős terápiás haszna lehet a mikrobiális összetétel étrenden keresztül történő megváltoztatásának. Ez az áttekintés szisztematikusan értékeli a jelenlegi étrend több összetevőjének a bél mikrobiotájára gyakorolt hatásával kapcsolatos jelenlegi adatokat. Megmutatjuk, hogy bizonyos típusú élelmiszerek fogyasztása kiszámítható elmozdulásokat eredményez a meglévő gazda baktérium nemzetségekben. Ezenkívül e baktériumok azonossága befolyásolja a gazdaszervezet immun- és anyagcsere-paramétereit, széles körű kihatással van az emberi egészségre. Ezeknek az asszociációknak a megismerése óriási hasznot fog jelenteni a gyakorlónak és a betegnek egyaránt.

Háttér

A bél mikrobioma

Az emberi bélmikrobiom 10 14 rezidens mikroorganizmust foglal magában, köztük baktériumokat, vírusokat, gombákat és protozoákat, amelyek arányosak az emberi bélrendszerrel [1]. Ezek közül a baktériumok képviselik a legjobban tanulmányozott csoportot, és ezekre az áttekintésekre fókuszálnak. Összességében a mikrobiom domináns baktériumcsoportjai gram-pozitív Firmicutes és gram-negatív Bacteroidetes baktériumok [2, 3]. A közelmúltban bebizonyosodott, hogy a mikrobiota hatékonyan felosztható különböző enterotípusokra, amelyek mindegyikét bizonyos baktérium nemzetek gazdagítják, de úgy tűnik, hogy mindegyiküknek magas a funkcionális egységessége [4]. Ez az egységesség számos gazda tulajdonságtól, például kortól, nemtől, testtömeg-indextől és nemzetiségtől függetlenül létezik [5].

A mikroorganizmusok többsége az emésztőrendszer távolabbi részein helyezkedik el, ahol biomasszájuk meghaladja a 10 11 sejtet grammonként [6]. A distális bélben lévő mikrobák hozzájárulnak a gazda egészségéhez a vitaminok és az esszenciális aminosavak bioszintézisén keresztül, valamint fontos metabolikus melléktermékek előállításával a vékonybél által megemésztetlen étrendi összetevőkből [7]. A rövid láncú zsírsav (SCFA) melléktermékek, mint például a butirát, a propionát és az acetát, a bél hámsejtjeinek fő energiaforrásaként működnek, ezért erősíthetik a nyálkahártya gátját [8]. Ezenkívül csíra nélküli egerek felhasználásával végzett vizsgálatok arra utalnak, hogy a mikrobiota közvetlenül elősegíti a helyi bél immunitását azáltal, hogy hatással van a toll-szerű receptor (TLR) expressziójára [9], az antigént bemutató sejtekre, a differenciálódott T-sejtekre és a nyirokhagymákra [10, 11]., valamint a szisztémás immunitás befolyásolásával megnövekedett lépi CD4 + T-sejtek és szisztémás antitest expresszió révén [12].

Ezek a rögzített előnyök és még sok más növekvő érdeklődést eredményezett a bél mikrobiotájának módosítása iránt. Az étrend heveny változása - például szigorúan állati vagy növényi alapú - megváltoztatja a mikrobiális összetételt a beavatás kezdetétől számított 24 órán belül, az étrendre való visszatérés pedig 48 órán belül a diéta leállítása után [13]. Továbbá a magas zsírtartalmú vagy magas cukortartalmú étrenddel táplált állatok bélmikrobiomája hajlamosabb a cirkadián ritmus megzavarására [14]. A tanulmányok azt is sugallják, hogy az elsöprő szisztémás stressz és gyulladás - például a súlyos égési sérülés által kiváltott - szintén jellegzetes akut változásokat okozhat a bél mikrobiotájában a tartós sértéstől számított egy napon belül [15].

A mikrobiom betegségben

Ebben az áttekintésben átfogóan feltárjuk a befogadó étrend azon képességét, hogy modulálja a bélbaktériumokat, abban a reményben, hogy ez a tudás segíteni fog abban, hogy megértsük, hogyan befolyásolják az étkezési döntések az emberi egészséget a gyomor-bélrendszer ökoszisztémájának megváltoztatásával (1. ábra: 1. ábra, Asztal 1 ).

Az étrend hatása a bél mikrobiomjára és az emberi egészségre