04:00 
На этикетках продуктов питания калории кажутся простыми. Они показывают количество калорий на порцию, которое рассчитывается исходя из того, сколько жиров, углеводов и белков содержится в пище.
Но внутри организма пищеварение гораздо сложнее. Пища проходит через живую микробную экосистему, которая может влиять на то, сколько калорий на самом деле усваивается людьми.
Новая математическая модель, разработанная исследователями из Университета штата Аризона, более детально рассматривает эту скрытую часть пищеварения. Модель под названием DAMM (для пищеварения, всасывания и микробного метаболизма) отслеживает пищу через пищеварительный тракт, оценивая, что организм поглощает напрямую, что достигает толстой кишки и как кишечные микробы помогают перерабатывать оставшийся материал в продукты, которые либо усваиваются, либо выводятся из организма.
Модель в конечном итоге может помочь исследователям лучше понять ожирение, диабет и другие нарушения обмена веществ, показав, как различные диеты влияют как на организм человека, так и на микробное сообщество внутри толстой кишки.
При дополнительных исследованиях он может стать инструментом, который поможет медицинским работникам разрабатывать более персонализированные диеты для своих пациентов.
Пищеварение — это не просто человеческий процесс, это сотрудничество между нашим телом и триллионами микробов, живущих в кишечнике. DAMM дает нам новый мощный способ количественной оценки того, как эти микробные партнеры способствуют здоровью человека и энергетическому балансу, а также указывает на важность правильного питания наших кишечных микробов».
Профессор Роза Краймальник-Браун
Краймальник-Браун руководит Центром биодизайна здоровья через микробиомы. Она также является профессором Школа устойчивой инженерии и искусственной среды АГУ.
К ней присоединились коллеги из АГУ, в том числе профессор Брюс Риттманн, который руководит Центром экологической биотехнологии Биодизайна Светта и является профессором экологической инженерии в АГУ, а также первый автор Тейлор Дэвис, научный сотрудник АГУ. Работа проводилась в сотрудничестве с Институтом трансляционных исследований AdventHealth в Орландо, Флорида.
Исследование опубликовано в текущем выпуске журнала PLOS One.
Не только подсчет калорий
Более века ученые полагались на параметры Этуотера для оценки энергии, которую люди получают из пищи, измеряемой в калориях. Этот метод умножает количество белков, углеводов и жиров в пище на среднее количество метаболизируемых калорий на грамм каждого из них.
Система проста и полезна, но это действительно так. не отражают микробную сторону пищеварения, в том числе то, как различные диеты питают кишечные микробы или как эти микробы производят соединения, такие как короткоцепочечные жирные кислоты, из клетчатки и другой непереваренной пищи в толстой кишке.
Новое исследование основано на исследовании контролируемой диеты, в ходе которого изучалось, как кишечный микробиом влияет на энергетический баланс человека. Кишечный микробиом — это обширное сообщество бактерий и других микробов, живущих в пищеварительном тракте.
В ходе исследования здоровые взрослые потребляли два тщательно разработанных продукта. диеты: диета, улучшающая микробиом, богатая клетчаткой и резистентным крахмалом (меньше обработанных продуктов и продуктов с более крупным размером частиц) по сравнению с более типичной западной диетой с меньшим содержанием этих компонентов (больше обработанных продуктов и меньший размер частиц). Люди, придерживающиеся западной диеты, поглощали примерно на 116 калорий больше в день, чем люди, придерживающиеся диеты с высоким содержанием клетчатки. Однако группа с высоким содержанием клетчатки не чувствовала себя более голодным.
"Что действительно уникально в модели DAMM, так это то, что она количественно связывает метаболизм человека с метаболизмом человека. микроорганизмов в толстой кишке таким образом, который соответствует результатам клинического исследования и дает фундаментальное представление о том, как микробное сообщество работает в партнерстве с человеком-хозяином», — сказал Риттманн.
Отслеживание скрытой энергии
DAMM начинается с разделения рациона на питательные вещества, составляющие белки, углеводы и жиры; затем он оценивает, сколько полезной энергии этих компонентов поглощается в верхних отделах пищеварительного тракта.
Затем он следует за материалом в В процессе этого они производят короткоцепочечные жирные кислоты, которые могут всасываться в толстой кишке и использоваться организмом в качестве дополнительных калорий. Модель также учитывает выработку метана некоторыми микробами, известными как метаногены.
Этот микробный вклад является значительным. Около 85% полезной энергии поступает из верхних отделов желудочно-кишечного тракта, а около 15% поступает из нижних отделов желудочно-кишечного тракта, где микробная активность играет центральную роль.
