Європа стикається з епідемією ожиріння через надмірно оброблену їжу EFE

допомагає

Ентоні Фарде та Жерар Фонті

Багато хронічних захворювань пов’язані з поганою дієтою, особливо з прийомом ультра-оброблених продуктів. Також з порушенням функціонування спільноти мікроорганізмів, встановлених у нашому травному тракті (мікробіота кишечника): ожиріння, діабет 2 типу, серцево-судинні захворювання, рак, психологічні та травні захворювання. Ці асоціації, що спостерігаються вченими з різних, але взаємодоповнюючих дисциплін, змушують задуматися про зв'язки, які були встановлені протягом еволюції між абіотичними факторами (особливостями нашої їжі) та біотикою (мікроорганізмами) кишкової екосистеми людини.

Якщо дієта впливає на наше здоров’я, це частково тому, що вона впливає на різноманітність мікробіоти кишечника та його діяльність. Також важливо мати різноманітне харчування, багате фруктами, овочами та іншими рослинними продуктами, харчовий вміст яких повинен бути якомога подібнішим до вмісту перед збором урожаю.

Які поживні речовини містяться в овочах? Його стінка утворює складну мережу, що складається в основному з вуглеводних полімерів (до 90% целюлози, геміцелюлози, пектинів), а також невуглеводних полімерів (лігнін, білки, ліпіди), мінералів та різних речовин, що змінюються залежно від виду. Саме в першій зосереджена значна частина енергії фотосинтезу.

Зчеплення між компонентами стіни гарантується хімічними зв’язками, складність яких ще не зовсім зрозуміла. Однак відомо, що він утворений групою целюлозних мікрофібрил, які вставляються в матрикс геміцелюлози та пектину.

Стіна також містить лігнін: це підвищує її жорсткість і надає їй велику механічну та хімічну стійкість. Нарешті, залежно від виду спостерігається мінералізація (діоксид кремнію, кальцій) або гелеутворення (камеді, слизи) стінок завдяки накопиченню речовин, які відкладаються шляхом інкрустації або адкрустації (воски, суберини, кутін, спорополенін).

Рослинна матриця, їжа для мікробіоти

Целюлоза - це лінійний гомополімер, що складається з одиниць D-глюкози. Ступінь полімеризації становить від 250 до 15000, а паралельне збирання від 16 до 18 целюлозних ланцюгів становить мікрофібрилу. Кожна мікрофібрила має кристалізовані, добре структуровані ділянки та інші так звані аморфні області, де ланцюги не є впорядкованими. Що стосується волокон, то це макрофібрильні структури, утворені об’єднанням мікрофібрил.

Натомість геміцелюлоза є гетерополімером. Він зв’язується з целюлозними мікрофібрилами, в яких може потрапити в пастку, за допомогою водневих зв’язків. Його структура характеризується основним лінійним ланцюгом глюкози, маннози або ксилози. Більшість хребтів пов’язані і містять пентози, гексози та уронові кислоти. Залежно від їх первинної структури, їх поділяють на чотири групи: ксилоглікани (ксилани та арабіноксилани), маноглікани (глюкоманнан та галактоманнани), β-глюкани та ксилоглікани, частка яких змінюється залежно від видів рослин та біологічної тканини.

Пектин, ще одна необхідна сполука в стінці рослини, багата галактуроновою кислотою (70% молекули). Можна знайти до сімнадцяти різних моносахаридів, з більш ніж двадцятьма типами зв’язків. Крім того, він може бути сильно етерифікований метильною та ацетильною групами: отже, існують високометильовані (DM> 50%) та низькометильовані (DM

Нарешті, пектинові полімери класифікуються на три групи: гомогалактуронани (HG), рамногалактуронани I (RGI) та рамногалактуронани II (RGII), хоча в рідкісних випадках вони можуть бути заміщені іншими галактуронанами (ксилогалактуронами та апіогалактуронами).

Більше процедур, менше клітковини

Технологічні обробки - такі як переробка зерна або пресування фруктів - зменшують вміст клітковини в рослинних продуктах. У харчових продуктах з надмірною обробкою, які часто складаються з рекомбінацій очищених інгредієнтів разом з добавками, вміст значно зменшується.

За підрахунками, французи поглинають близько 20 г клітковини на день, коли доцільно споживати близько 30 г. Слід зазначити, що у вигляді дієтичних добавок клітковина не має структурної складності, а отже, багатства натуральних продуктів. Споживання клітковини недостатнє щодо потреб нашої мікробіоти кишечника.

Однак ця мікробіота виконує багато важливих функцій.

Для людей, як і для інших тварин, він характеризується великою різноманітністю (існує кілька сотень видів, що належать до архей і бактерій, але також віруси бактерій). Він також відповідає за основні функції, які можуть виконувати лише мікроорганізми, такі як перетравлення основних компонентів рослин та синтез вітамінів, а також за виробництво різних метаболітів, таких як бутират, який є джерелом енергії для клітини епітелію кишечника і захисна роль яких проти раку товстої кишки добре вивчена.

Ланцюгова робота з перетравлення клітковини

Мікробіота кишечника не рівномірно розподілена по травному тракту. Насправді його концентрація та різноманітність є найвищими (10 мільярдів клітин на мілілітр вмісту) в товстій кишці, і саме там перетравлюються рослинні волокна, що забезпечуються фруктами та овочами. У тонкому кишечнику мікробна спільнота набагато менш поширена, і вона бере участь головним чином у розвитку та стимулюванні нашої імунної системи.

Треба наголосити, що перетравлення рослинної клітковини обробляється лише мікроорганізмами. Оскільки, крім останнього, у всіх живих істот, включаючи людину, бракує ферментів, що здійснюють деградацію різних полімерів, що її складають, тобто целюлози, геміцелюлози та пектинів.

Процес складний. У ньому беруть участь кілька мікробних груп, організованих у трофічний ланцюг для протидії великій спеціалізації мікроорганізмів. Цей ланцюг забезпечує циркуляцію речовини (і, отже, біохімічної енергії) між різними компонентами екосистеми, забезпечуючи її згуртованість і стабільність, і здійснюється в кілька етапів.

По-перше, гідролітичні (фібролітичні) мікроорганізми розкладають поліголозиди стінок рослин і вивільняють прості молекули, що піддаються бродінню, переважно численні осидові фрагменти. Потім за допомогою інших бактерій, які складають другу ланку харчового ланцюга, ці гідролітичні види використовують розчинні сполуки як джерела енергії для бродіння. Ці процеси утворюють коротколанцюгові жирні кислоти (SCFA), проміжні метаболіти (молочну, бурштинову та мурашину кислоти) та гази (H2 та CO2).

Хоча перші є відомими джерелами енергії для людини, другі швидко споживаються бактеріями. Водень використовують гідрогенотрофні мікроорганізми, які складають третю ланку в ланцюзі. Нарешті, залежно від кожної особини, ми знаходимо археї, які зменшують СО2 до метану, бактерії, що утворюють ацетат, та інші мікроорганізми, що виробляють сірководень.

Чому мікробна різноманітність важлива?

Відповідь полягає головним чином у безлічі функцій, які мікробіота повинна виконувати для деградації та бродіння їжі. Але ми також повинні брати до уваги інші функції, які він виконує, не менш важливі для нашого харчування та нашого здоров'я: стимуляція імунної системи, вироблення вітамінів, вироблення необхідних метаболітів для нашої серцево-судинної системи та нашого мозку. Коротше кажучи, різні мікробні спільноти високо спеціалізуються на функціях, які вони виконують.

У межах кожної функціональної групи види займають екологічні ніші, які змінюються залежно від певних параметрів. Перш за все, залежно від фізіологічних особливостей: спорідненості до субстрату, енергоефективності, енергії підтримки, адгезійної здатності субстрату, стійкості до кислотності, реакції на градієнти концентрації субстрату тощо. Далі, залежно від характеру багатьох взаємодій, які породили види між собою: конкуренція, синергія, перенос водню, харчова взаємодоповнюваність.

Складність рослинних структур, їх велика неоднорідність, їх властивості, різноманітність хімічних зв’язків як усередині полімерів, так і між ними, або навіть дуже різноманіття рослинних тканинних сполук вимагають широкого спектру мікроорганізмів, безліч ідеально пристосованих стратегій та механізмів: дотримання до волокон, послаблення та деконструкція тканин, а також множинність та взаємодоповнюваність гідролітичних ферментів.

Ці механізми, які відрізняються від одного виду до іншого, доповнюють один одного. Вони засновані на просторовій, функціональній та метаболічній організації видів мікробів з незліченними екологічними нішами, кожна відповідає певному мікробному біотипу.

Який вплив мають продукти, перероблені ультра?

За своєю природою, формою подачі, кількістю та частотою вживання в їжу вся їжа обов’язково впливає на баланс мікробіоти кишечника. Від цього залежить надходження поживних речовин та енергії до спільноти мікроорганізмів. У міру деградації та бродіння він впливає на фізико-хімічні параметри середовища, що, в свою чергу, визначає весь баланс популяцій мікробів.

З цієї точки зору, ультраоброблена їжа не має таких властивостей, як натуральний продукт. Хоча він може мати еквівалентний склад макроелементів, йому часто не вистачає ефекту "матриці". Крім того, оскільки взаємодія між його сполуками та вмістом клітковини неоднакова, вона не пропонує такої великої кількості екологічних ніш. Це змінить потік енергії в екосистемі. Як результат, природа та концентрація метаболітів, що утворюються бактеріями, будуть різними (наприклад, із меншим вмістом SCFA). Нарешті, як підсолоджувачі та емульгатори, деякі добавки можуть змінити мікробний баланс.

Відомо, що мікробіота великих мавп (горил, бонобо, шимпанзе) набагато різноманітніша, ніж у людей. Він також багатий на Fibrobacter, рід бактерій, який сильно бере участь у деградації рослинних поліголосидів, тоді як мікробіота людини може містити багато бактеріодів, бактерій, що беруть участь у перетравленні білків і жирів. Ці відмінності можна пояснити зміною дієти, оскільки людиноподібні мавпи харчуються переважно натуральною рослинною їжею. Що стосується зменшення різноманітності, то воно більш виражене у високоіндустріальних країнах, особливо в США, де частка надмірно оброблених продуктів у продуктах харчування вища, ніж у Європі чи Азії.

Зменшення різноманітності мікробіомів кишкового тракту людини між різними популяціями: середнє значення бактеріальних генів, що спостерігаються на людину у диких мавп та в популяціях людини (бали похибки відповідають 95% ДІ, а зірочки вказують на суттєві відмінності з P D'après Moeller et al.) 2014)

Загалом, протягом еволюції людина знижувала свою здатність засвоювати рослинні сполуки. Внаслідок цього втрата різноманітності мікробіоти кишечника зменшує стійкість до харчових продуктів або екологічних проблем, роблячи його більш вразливим.

Як ми щойно згадували в цій статті, тому існує сильний зв’язок між характеристиками нашої їжі та нашою мікробіотою в кишечнику. Завдяки метаболітам, які вона виробляє, руйнуючи те, що ми їмо, ця колонія мікробів безпосередньо впливає на наше харчування. Але його функціонування залежить від природи та властивостей їжі, і особливо від її волокнистої матриці.

Така висновок, узгоджена між мікробіологами, додає сили дискурсу дієтологів: вони рекомендують вживати мало оброблених і дуже різноманітних рослинних продуктів (правило 3 В), щоб внести велику кількість різних волокон до мікробіоти, в збережена матрична форма.

Але, звичайно, є й інші параметри, які можуть змінити функціонування мікробіоти, такі як антибіотикотерапія та стрес. Тому ми повинні запобігати накопиченню його наслідків або, що ще гірше, діючи у взаємодії. Цілісне уявлення про харчові проблеми (ефект "матриці" їжі, способи виробництва та споживання), спосіб життя та здоров'я зараз є як ніколи важливим.

Ентоні Фарде - "C hargé de recherche, UMR 1019 - Unité de Nutrition humaine, University of Clermont-Auvergne Inrae і Gérard Fonty -" Directeur de recherche émérite, Center National de la recherche scientifique (CNRS) ".

Харчовий лабіринт

Ознайомтесь із нашими спеціальними пропозиціями щодо їжі та стабільності тут.

Цього літа, незалежно від місця призначення, підтримайте незалежну журналістику та отримайте вдома наш спеціальний пакет: два паперові журнали, не платячи більше. Отримайте "Харчовий лабіринт" та "Технологія: дані, гроші та сила" вже сьогодні.