[Перевод] Что ваш микробиом хочет на ужин
Признаемся, что мало кто из нас размышляет, и уж тем более говорит о своём кишечнике. Но вас может удивить важность того, что попадает в кишечник и что происходит внутри него. Эта наименее любимая из всех частей вашего тела похожа не на переносное мусорное ведро, а на аптечку.
Существует достаточно медицинских доказательств того, что диета сильно влияет на здоровье, а новые научные открытия показывают нам, почему это так. Кроме того, они же показывают нам, почему сторонники палеодиет и вегетарианства не понимают, как работает наша всеядная пищеварительная система.
В вашей толстой кишке живёт большая часть вашего микробиома — сообщества микробной жизни, живущей как на вас, так и внутри вас. По сути всё, что вы едите, питает ваш микробиом. А то, что они производят на основе съеденной вами пищи, может поддерживать ваше здоровье или развивать хронические заболевания.
Чтобы как следует оценить толстую кишку человека и роль микробов в пищеварительном тракте стоит проследить метаболическую судьбу еды. Но сначала договоримся о терминах. Под пищеварительным трактом мы будем понимать желудок, тонкую кишку и толстую кишку. Хотя, «толстая кишка» — это неправильный термин. Она является толстой версией тонкой кишки не больше, чем змея является увеличенной версией земляного червя.
Лучше было бы называть желудок растворителем, тонкую кишку — поглотителем, а толстую — преобразователем. Эти раздельные функции помогают объяснить, почему микробные сообщества в желудке, тонкой и толстой кишке отличаются друг от друга не меньше, чем лес от реки. Такие условия окружающей среды, как температура, влажность и солнечный свет влияют на различия в сообществах животных и растений, наблюдаемых туристом на вершинах гор и в долинах. Вот так и микробиом меняется на всём протяжении пищеварительного тракта.
Представьте, что вы отправились на пикник, и жарите рёбрышки на гриле. Вы подходите к грилю, чтобы оценить прогресс. Свиные рёбрышки отлично выглядят, поэтому вы подцепляете парочку и добавляете к ним небольшую кучку квашеной капусты. Берёте себе кучку кукурузных чипсов и немного сельдерея. Добираете до кучи красиво выглядящий шампур с овощами. Ну и конечно не стоит забывать о салате с макаронами и пироге.
Вы подносите рёбрышки ко рту и начинаете их глодать. Капуста хорошо идёт с мясом, и вы добавляете немного капусты в рот. Макароны легко пережёвываются, а вот над сельдереем приходится постараться. Всё это проскальзывает в люк и приземляется в кислотный бак вашего желудка, где кислота начинает растворять кусочки еды. По шкале pH где 7 — это нейтральное состояние, и чем меньше цифра, тем кислотнее среда, желудок весьма впечатляет. Его кислотность варьируется от 1 до 3. К примеру, кислотность лимонного сока и белого уксуса примерно равна 2.
После того, как кислота в желудке поработала над едой, полученная жидкая смесь попадает в верхнюю часть тонкой кишки. Печень выделяет желчь, которая сразу начинает работать над жирами, разбивая их на составляющие. Соки поджелудочной железы присоединяются к пищеварительной вечеринке. Ваша еда находится по пути к полной декомпозиции на простейшие молекулы — простые и сложные углеводы (сахара), жиры и белки. В среднем между размером и сложностью этих молекул и их судьбой в пищеварительном тракте существует обратная зависимость. Мелкие молекулы, обычно простые (быстрые) углеводы, взятые из рафинированных углеводов в макаронах, пироге и чипсах, впитываются относительно быстро. Более сложные и большие молекулы перевариваются дольше, поэтому впитываются в нижних частях тонкой кишки.
Три части пищеварительного тракта и количество бактерий на миллиметр
Петли тонкой кишки обеспечивают совершенно другие условия существования микробиома, нежели кишечник. Кислотность быстро падает, и благодаря питательным веществам количество бактерий резко возрастает, и их становится в 10 000 раз больше, чем в желудке. Но окружающая среда для бактерий там всё-таки неидеальна. Она похожа на обильную реку. И это естественно, если учесть, что каждый день через неё проходит порядка семи литров жидкостей, в числе которых слюна, желудочный и поджелудочный сок, желчь и кишечная слизь. И это не учитывая ещё пары литров других жидкостей, которые вы употребляете за день. Поток жидкостей увлекает за собой молекулы еды и бактерии и уносит их вниз по течению. Из-за постоянного движения там ничего не задерживается, и у бактерий нет шансов закрепиться и поучаствовать в пищеварении.
На подходе к средним и нижним участкам вашей тонкой кишки жиры, белки и некоторые углеводы вашего питательного раствора уже достаточно расщепились, чтобы их можно было впитать и передать в кровоток через стенки кишечника. Обратите внимание — мы сказали, «некоторые углеводы». Очень много углеводов вообще не расщепляются. Судьба этих сложных углеводов, которые ваш доктор называет клетчаткой, сильно отличается от простых.
Они в непереваренном виде проваливаются в вязкую среду толстой кишки. pH у этой среды нейтрален, порядка 7, и там развиты райские условия для всяческих бактерий, по сравнению с кислотным баком желудка или быстрыми потоками в тонкой кишке, с пониженным pH.
В святая святых наших внутренностей, находящиеся в безопасности сообщества микробов-алхимиков используют нашу толстую кишку как преобразующий котёл, в котором бродят не переваривающиеся, богатые клетчаткой сложные углеводы. Но для этого нужны определённые микробы. К примеру Bacteroides thetaiotaomicron создают более 260 ферментов, расщепляющих сложные углеводы. По сравнению с ними человеческий геном выглядит жалким — мы способны производить порядка 20 ферментов для расщепления сложных углеводов.
Зерновая катастрофа
Наш встроенный котёл и управляющие им ферментеры похожи на персональных фармацевтов. Они могут производить огромное количество веществ, жизненно важных для нашего здоровья и нормальной работы клеток кишечника. Но мы получим пользу от бутиратов (солей масляной кислоты) и других алхимических продуктов работы нашего микробиома, только если будем сыпать в люк большое количество клетчатки.
Рассуждая о таких связях внутри организма, неплохо будет начать с семян самых популярных в мире злаков, поскольку именно они составляют львиную долю поглощаемой людьми еды. К счастью, в зерновых содержится почти идеальный набор питательных веществ. Пшеница, ячмень, рис — у всех них есть основные вещества, белки, жиры и углеводы, а также полезные витамины, минералы и другие питательные вещества. Но каким образом большая часть поглощаемой человечеством еды может подорвать наше здоровье?
Всё дело в структуре семян растений и с тем, что мы делаем с ними после сбора урожая. Рассмотрим зерно пшеницы. Внешняя оболочка, или семенная кожура, и внутренний зародыш — небольшие по сравнению с общим весом зерна. Семенная кожура отвечает за 14% общей массы, зародыш — за 3%. Несмотря на малый вес, эти части зерна нашпигованы питательными веществами. Семенная кожура особенно богата сложными углеводами, хотя химики зовут их полисахаридами — длинными цепочками молекул сахара.
Оставшиеся 83% веса зерна — это эндосперм. В нём содержится большая часть простых углеводов и почти все белки. Эндосперм — это, по сути, плацента растения. Если зерно падает в землю и прорастает, то богатый простыми углеводами эндосперм даёт зерну питательные вещества, пока оно не вырастит корни и листья, и не сможет питаться самостоятельно. И хотя прорастающим растениям очевидно нужен такой заряд энергии, в больших количествах он нам не полезен.
Когда мы говорим о рафинированных злаках, мы имеем в виду, что семенная кожура и зародыш удалены при помоле. Остаётся только эндосперм. Если размолоть эндосперм пшеницы, вы получите белую муку — это легко усваиваемый сахар для вашего тонкого кишечника.
Перерабатывают все семена злаков. Это основа всего того удивительного разнообразия продуктов в продуктовых магазинах по всему миру, особенно в западных странах. Рафинируйте кукурузу, добавьте жиров, посыпьте солью — и вы получите кукурузные чипсы. Сделайте то же с пшеницей, и получите крекеры или хлеб.
Частично злаки обрабатывают потому, что жиры протухают –, а то, что сделано из рафинированной муки, хранится дольше. Также пекари не любят отруби в муке, они нарушают эластичность теста и препятствуют его подъёму. Удаление этих досадных примесей решает проблему. Но причиняет много проблем нашим телам. Когда зерно проходит через помол и обработку, его идеальный набор питательных веществ разваливается.
Оглядываясь на потребление углеводов за последние сто лет, можно выделить интересные тенденции. Американцы в 1997 году едят примерно столько же углеводов, сколько в 1909 — только не таких же самых. За это время содержание в диете углеводов из необработанных зёрен упало с более чем половины до примерно трети. Их заменила еда, сделанная из переработанных зёрен. Иначе говоря, впервые во всей истории человечества мы в основном едим часть зерна с простыми сахарами (эндосперм), и потребляем очень мало частей зерна со сложными углеводами (зародыш и семенная кожура).
Тонкая и толстая кишка переваривают необработанное зерно совсем не так, как обработанное. Когда сложные углеводы остаются связанными вместе с другими молекулами в необработанном зерне, ферментам требуется больше времени на поиск углеводов и их расщепление. Это всё равно, что пытаться открыть картонку, обмотанную в три слоя клейкой лентой, вместо коробки с удобным клапаном для открытия. Также молекулам сахара из необработанного зерна приходится бороться за место с молекулами белков и жиров, чтобы вступить в контакт с поглощающими клетками тонкой кишки, что также задерживает процесс поглощения сахара. В общем, если зерно остаётся нетронутым, ваше тело поглощает сахар гораздо медленнее. А непереварившаяся часть зёрен (и другая еда растительного происхождения) поступает в толстую кишку, где ею наслаждаются ферментеры, выдающие огромное количество бутиратов.
Обработанное же зерно выделяет горы глюкозы, которую наша тонкая кишка покорно впитывает и отправляет в кровоток. Это заставляет поджелудочную железу вырабатывать инсулин, чтобы передать глюкозу из крови в клетки. Но использование клеток в качестве склада сахара может приводить к другим проблемам. И наше удивительно эффективное тело пытается решать проблему, превращая излишки сахара в жир и перенаправляя избыток в хранилище, жировые клетки. Когда нам понадобится эта энергия, допустим, ночью, когда завтрак ещё далеко, она будет доступна для использования. Но обилие переработанных углеводов, превращающихся в жир, превышает нужды среднего американца. Это рецепт для воспалений, путь к диабету 2 типа, ожирению и другим неприятностям.
Количество мяса в западной диете также может приводить к проблемам. Если есть его достаточно много, животный белок не расщепляется полностью, достигая окончания тонкой кишки. В этом случае частично переваренный белок будет поступать в толстую кишку. А когда бактерия толстой кишки встречается с частично переваренным белком, начинается другая алхимия — гниение белков.
Проблема с гниением возникает из-за состава животного белка — в нём достаточно много азота и немного серы. Аммиак, нитрозамины, сероводород — эти понятия мало что говорят среднему человеку. Но именно их создают бактерии в процессе гниения. А эти соединения токсичны для клеток, выстилающих толстую кишку. Они мешают поглощению бутиратов, что лишает клетки толстой кишки энергии, необходимой им для работы. Пространство между клетками начинает увеличиваться, содержимое кишечника начинает просачиваться в окружающие ткани и возникает повышенной кишечной проницаемости [наличие синдрома признаётся не всеми учёными-медиками — прим. перев.]. Клетки, недополучающие питание, прекращают работать нормально, и отходы начинают накапливаться в клетках, что препятствует выполнению ими других функций. Кроме того, бокаловидные клетки, чья основная задача состоит в выделении слизи, обволакивающей и защищающей кишечник, производят её медленнее. Стенки кишечника становятся более подвержены воздействию патогенов и физических повреждений. И это не шутки: толстая кишка — место активное, выстилающие её клетки постоянно регенерируют. Если их не заменять регулярно, эффект получается такой же, как у неремонтируемого дома. Множество мелких проблем приводят к появлению больших, и дом начинает разваливаться.
В толстой кишке появляются и другие проблемные побочные продукты. Большое содержание жира в пище стимулирует печень к производству желчи. Желчь нужна нам, она работает как детергент, расщепляющий жиры на меньшие молекулы, пригодные к усвоению. Почти вся желчь, использовавшаяся в тонкой кишке, после расщепления жиров передаётся обратно в печень. Но ключевое слово — почти. 5% желчи двигается по пищеварительному тракту и оказывается в толстой кишке. Если человек есть больше жира, у него выделяется больше желчи, и больше желчи в результате попадает в толстую кишку.
И, конечно, эту желчь принимает и преобразует микробиом. Они превращают её в очень нехорошие соединения, вторичные желчные кислоты. Они, как и продукты гниения, токсичны для клеток толстой кишки.
Всеядное животное внутри нас
Как любят напоминать нам приверженцы палеодиеты, люди уже давно едят мясо. Они указывают, что мясо — прекрасный источник питательных веществ, особенно если поедаемое животное росло без антибиотиков и питалось естественно. Вегетарианцы и веганы предостерегают нас, указывая, что люди на растительной диете обычно реже страдают от сердечно-сосудистых заболеваний и диабетов 2-го типа. Также они указывают, что у растений, в отличие от животных, есть потрясающий набор веществ, препятствующих развитию рака.
Иначе говоря, обе эти диетические перспективы содержат в себе зёрна правды. Рассмотрим же иной вариант — комбинирование обеих диет имеет смысл с учётом того, как поступит наш микробиом с мясом, жиром и растениями.
Вот, как всё может происходить. Представьте, что побочные продукты гниения непереваренного мяса и вторичные желчные кислоты пропитывают клетки толстой кишки. Происходят мутации ДНК, и несколько ненормальных клеток начинают неконтролируемую регенерацию, игнорируя инструкции от клеток иммунитета на самоуничтожение. Но оросите эту сцену при помощи цунами из бутиратов, и клетки кишечника воспрянут духом. Клетки-изменники поддаются клеткам иммунитета. Огромные количества непереваренных сложных углеводов, полученных из растительной пищи, попадают в толстую кишку, зачищают её от вторичных желчных кислот, уменьшая взаимодействие этих канцерогенов с клетками кишки. Восстанавливается нормальный рост и работа клеток, они поддерживают здоровье «котла» и всего тела в целом.
Этот сценарий идеален с точки зрения как здоровья, так и экологии. У бактерий, перерабатывающих клетчатку, есть решения проблем, создаваемых бактериями, разлагающими белки. Плюс, все жители котла кормятся — либо сложными углеводами, либо остатками непереваренного белка и желчных кислот. Пока в толстой кишке преобладают продукты деятельности ферментеров клетчатки, она работает аптечкой, а не свалкой токсичных отходов.
Мы — самые всеядные существа на планете, нам доступно огромное разнообразие одомашненных зерновых, животных и диких растений. Мало есть такого, что люди не едят: от китового жира, кишечника свиней, гусениц, гнилой рыбы, сырой рыбы и водорослей, до мяса, молочных продуктов, хлеба, фруктов, орехов и овощей. Но многие диеты и гуру диет избегают нашей всеядности. Они постоянно предлагают питаться малым (и постоянно изменяющимся) набором продуктов. Идеи по поводу того, что нам надо есть, бросаются из крайности в крайность наподобие маятника — то больше мяса, то больше овощей, то меньше жиров, то больше определённых жиров, то необработанные злаки, то вообще без злаков.
Неудивительно, что многие люди заболели от таких диет, или устали от них, или всё это одновременно. Чтобы получить некие преимущества, нужно заботиться о том, чем именно мы кормим наших персональных алхимиков. Механика довольно проста. Выберите среднего размера тарелку и пусть главными ингредиентами вашей еды будут овощи, бобовые, зелень, фрукты и неперемолотые злаки. По желанию добавьте мяса и немного полезных жиров. Десерты и сладости — это особая еда, поэтому приберегите её для особых случаев.
Конечно, такой стиль питания плохо «продаётся». Он располагает к оценке еды с точки зрения микробиома, не ограничивает список еды, не призывает считать калории и «садиться на диету». Этот совет не выглядит неожиданным и не рушит никаких основ.
Естественно, люди с особыми проблемами с кишечником или с аллергией на определённые продукты должны особенным образом подходить к диете. Но для большинства из нас ключ к здоровому питанию — это просто баланс и разнообразие, плюс устранение рафинированных углеводов. Иначе говоря, больше травы для ваших ферментеров клетчатки, чтобы они выделяли больше питательных веществ, чем выделяют побочных продуктов ваши бактерии, способствующие гниению белков и переработке желчи. Потребление клетчатки в больших количествах означает подпитку вашего котла топливом для брожения, благодаря которому в нём будут появляться полезные для вас вещи.
Если к этому времени вы ещё не выработали уважения к вашему кишечнику и его возможностях, попробуйте представить его по-другому. Кишечник каждого из нас похож на сад. Как известно садовникам, растения в саду будут хорошо жить и сопротивляться вредителям и паразитам, только если они будут расти на хорошей почве. Ключ к живому и здоровому саду — внутри и снаружи наших тел — в культивации легионов полезных бактерий. Несекретный ингредиент для этого — мульча. Именно так — растительный материал так же важен для крохотных алхимиков нашего кишечного котла, как и для садовой почвы. Питая их таким кормом, мы пожинаем медицинскую аптечку с хорошим ассортиментом.
