Ученые пошагово разобрали, как именно растительный белок влияет на состав крови и микрофлору.
О пользе растительного рациона для иммунитета, сердца и обмена веществ известно давно. Традиционно этот эффект связывали с клетчаткой и фитонутриентами, которые служат пищей для полезной микрофлоры нашего кишечника. Однако точные биохимические механизмы этого процесса оставались загадкой. Два новых взаимосвязанных исследования, проведенных под руководством Дженны Абу-Салим и Джошуа Рабиновича из Принстонского университета, изменили представления о взаимодействии еды, бактерий и нашего собственного тела. Результаты вышли в PNAS и Nature Metabolism.
Открытие Prif
В ходе первого исследования ученые сосредоточились на фенольных метаболитах — соединениях, которые бактерии производят при переваривании аминокислот. Оказалось, что эти вещества делятся на «хорошие» (фенилпропионат и гиппуровая кислота), помогающие удерживать здоровый вес, и «плохие» (п-крезол сульфат и фенол сульфат). Выяснилось, что растительная диета способна смещать этот баланс в полезную сторону.
Главным открытием стали трудноперевариваемые растительные белки, которые авторы назвали «протеинами, имитирующими клетчатку» (Prif — Proteins imitating fiber). Ранее их роль в питании практически игнорировалась. Однако эксперименты с изотопными метками на мышах показали: когда бактерии голодают без клетчатки, они начинают поедать белки защитной слизистой оболочки самого кишечника, выделяя токсичные фенолы. Но когда в рационе есть клетчатка и белки Prif, микробиом переключается. Клетчатка защищает слизистую, а белки Prif снабжают бактерии сырьем для производства исключительно «добрых» фенолов.
Ученые шутят, что вскоре аббревиатура Prif появится на упаковках продуктов прямо под строчкой «клетчатка».
Пока же главным источником «протеинов, имитирующими клетчатку» (Prif) авторы назвали рис. Ученые обнаружили, что фракция неперевариваемого белка в рисе в 20 раз выше, чем в животном молоке. В качестве второго важного источника назвали белок морских водорослей, который также продемонстрировал высокую устойчивость к перевариванию в тонком кишечнике.
Сюрприз от нашего тела
Второе исследование преподнесло еще больший сюрприз. Ученые изучали происхождение индольных и фенольных метаболитов (производных триптофана), которые активно исследуются для лечения воспалений кишечника, рака и нейродегенеративных болезней. Ранее считалось, что эти важные молекулы производятся исключительно бактериями.
Команда Рабиновича решила проверить это утверждение с помощью изотопного трекинга клеток млекопитающих, а также на грызунах и людях, принимающих антибиотики. Результаты оказались поразительными: даже когда антибиотики полностью уничтожали микробиом кишечника, уровень ключевых метаболитов, таких как индол-3-лактат и индол-3-ацетат, в крови оставался высоким. Это доказало, что организм млекопитающих способен самостоятельно синтезировать эти ценные вещества в огромных количествах без какой-либо помощи бактерий.
Эти открытия дают врачам и диетологам принципиально новые инструменты. Понимание того, какие именно компоненты пищи запускают нужные программы бактерий, а какие метаболиты наше тело производит само, позволит создавать точечные терапевтические диеты для профилактики болезней и поддержки онкобольных. Наука сделала огромный шаг от общих советов «ешьте больше овощей» к персонализированной медицине будущего.