Ретельні дослідження на експериментальних моделях, що не містять мікробів, показують важливість прийому всередину натуральної клітковини для захисту життєво важливого бар'єру слизу шлунково-кишкового тракту, запобігання мікробіотам руйнувати слизову оболонку товстої кишки та захищати від інфекції, як це детально викладено у статтіКлітинка'.

бактеріям

Коли мікроби в травній системі не отримують природних волокон, від яких вони залежать для їжі, вони починають перетравлювати природний шар слизу, що вистилає кишечник, розмиваючи його до такої міри, що небезпечні вторгнення бактерії можуть інфікувати стінку товстої кишки.

Міжнародна група дослідників демонструє вплив дефіциту клітковини на кишечник спеціально виведених моделей тварин. Тварини народились і вирощувались без власних кишкових мікробів, потім отримали трансплантацію 14 бактерій, які зазвичай ростуть в кишечнику людини.

Вчені знають повний генетичний підпис кожного з них, що дає змогу відстежувати їх активність з часом. Результати мають значення для розуміння не тільки ролі клітковини в нормальному харчуванні, але й потенціалу використання клітковини для протидії наслідкам розладів травного тракту.

"Урок, який ми вивчаємо під час вивчення взаємодії клітковини, кишкових мікробів і системи кишкових бар’єрів, полягає в тому, що якщо ви не годуєте їх, вони можуть вас з’їсти", - говорить Ерік Мартенс, доцент кафедри мікробіології Університету Каліфорнійська медична школа, Мічиганський університет (Університет), який керував дослідженням разом зі своїм екс-кандидатом в доктори Махешем Десаї, який зараз працює в Люксембурзькому інституті охорони здоров'я.

Використовуючи спеціальний гнотобіотик UM або тварин, що не містять мікробів, та передові генетичні методи, щоб визначити, які бактерії були присутні та активні в різних умовах, автори вивчали вплив дієт з різним вмістом клітковини та інших без клітковини. Вони також заразили деяких гризунів бактеріальним штамом, який робить для мишей те, що певні штами 'Escherichia coli' можуть зробити для людини: вони викликають кишкові інфекції, що призводять до подразнення, запалення, діареї та інших розладів.

Шар слизу залишався товстим, а зараження не було повноцінним у мишей, які отримували дієту, яка складала приблизно 15 відсотків клітковини з мінімально оброблених зерен і рослин. Але коли дослідники перейшли на дієту без клітковини, навіть на кілька днів, деякі мікроби в кишечнику почали пережовувати слиз.

Чотири штами бактерій розмножуються з невеликою кількістю клітковини

Вони також протестували дієту, багату пребіотичними клітковинами - очищеними формами розчинної клітковини, подібними до того, що містять деякі перероблені харчові продукти та добавки, - що призвело до тієї ж ерозії шару слизу, що спостерігається при нестачі клітковини. Дослідники виявили, що суміш бактерій змінювалася залежно від того, чим годували мишей, навіть з дня на день. Деякі види бактерій у трансплантованому мікробіомі були більш поширеними - це означає, що вони більше розмножувались - в умовах з низьким вмістом клітковини, інші в ситуаціях з високим вмістом клітковини.

Чотири штами бактерій, які найбільше процвітали в умовах з низьким вмістом клітковини та без клітковини, були єдиними, хто виробляє ферменти, здатні розщеплювати довгі молекули, звані глікопротеїни, що складають шар слизу. На додаток до дослідження бактерій за допомогою генетичної інформації, дослідники змогли побачити, які ферменти, що перетравлюють клітковину, бактерії, виявивши понад 1600 різних ферментів, здатних розщеплювати вуглеводи, подібно до складності, яка спостерігається в нормальному кишечнику людини.

Подібно суміші бактерій, суміш ферментів змінювалась залежно від того, чим годували мишей, навіть випадкове позбавлення клітковини призводило до збільшення вироблення ферментів, які розщеплюють слиз, вистилаючи кишечник.

Зображення шару слизу та клітин чашечки в стінці товстої кишки, які постійно продукують слиз, показали, що шар тонший, чим менше клітковини отримують миші. Хоча слиз постійно руйнується і виробляється в нормальному кишечнику, зміна активності бактерій в умовах нижчих клітковин означало, що швидкість деградації була швидшою, ніж швидкість продукування.

Коли дослідники заразили мишей 'Citrobacter rodentium' - бактеріями, подібними до 'E. Coli'– виявив, що ці небезпечні бактерії більше процвітали в кишечнику мишей, які харчувалися без клітковини. Багато з цих гризунів почали проявляти ознаки хвороби та втрати ваги.

Коли вчені досліджували зразки кишкової тканини, вони не тільки бачили значно тоншу або навіть нерегулярну слизову, але вони також виявляли запалення на широкій ділянці. Миші, яких до зараження годували дієтою з високим вмістом клітковини, також мали певне запалення, але на значно меншій площі.