تأثیر رژیم غذایی بر ترکیب میکروبیوتای روده
(مقاله علمی و تخصصی)
تفاوت ترکیب میکروبیوتاهای روده بین افرادی که وگان، وجترین و همه چیز خوار هستند به خوبی ثبت و طبقه‌بندی شده است. مشخص شده یک رژیم کاملاً گیاهی به علت ایجاد میکروبیوتاهای متنوع‌تر و پایدارتر برای سلامت افراد مفید است. به علاوه وگان‌ها و وجترین‌ها در مقایسه با همه چیز خواران میزان بیشتری از چند باکتریوئید مربوط به واحدهای طبقه بندی عملیاتی (برای دسته بندی بر اساس شباهت توالی استفاده میشود) را دارند.
فیبر (کربوهیدارتی غیر قابل هضم است که صرفاً در سبزیجات پیدا میشود) که به طور مداوم باکتری‌های اسید لاکتیک مثل گونه‌های باکتری‌های رومینوکوک (ruminococcos)، ای.رکتال (E. rectale) و روزبوریا (roseburia) را بالا برده؛ و کلستریدیوم (Clostridium) و انتروکوک (Enterococcus) را کاهش می‌دهد.
همچنین پلی‌فنول‌ها (دسته‌ای از مواد شیمیایی هستند که به‌طور طبیعی در گیاهان وجود دارند.) در گیاهان فراوان هستند. پلی‌فنول‌ها سطح بیفیدوباکتریوم (گروهی از باکتری‌های پروبیوتیک هستند که به طور معمول در روده و معده شما زندگی می کنند. آنها به بدن شما کمک می کنند عملکردهای اساسی مانند هضم و دفع باکتری های مضر را انجام دهد) و لاکتوباسیلوس (نوعی از باکتری‌های دوستانه با گونه‌های متفاوت که به طور معمول در سیستم هاضمه ما زندگی می‌کنند) را که خاصیت ضد بیماری و ضد التهاب و محافظت از قلب و عروق دارند، بالا می‌برد.
فواید اسیدهای چرب کوتاه زنجیر برای سلامتی بی شمار است، از این فواید میشود به بهبود مصونیت در مقابل عوامل بیماری‌زا، یکپارچگی سد خون و مغز، بسترهای انرژی و تنظیم عملکردهای حیاتی روده اشاره کرد. دریافت بالای فیبر، پتانسیل به وجود آمدن گونه‌هایی از باکتری‌ها که فیبر را تخمیر کرده و به متابولیت‌هایی مثل اسیدهای چرب کوتاه زنجیر (SCFAs) مثل استات، پروپیونات، بوتیرات تبدیل می‌کنند، فراهم میسازد.
نتیجه این است که یک رژیم غذای وجترین یا وگان در ایجاد اکوسیستمی متنوع از باکتری‌های مفید برای حمایت از میکروبیوم روده و سلامت کلی انسان موثر است. این مطالعه روی تأثیر رژیم‌های مختلف از جمله یک رژیم وِگان بر ترکیب میکروبیوتا روده و تولید متابولیت‌های میکروبی تمرکز می‌کند.
معرفی: چرا میکروبیوتای روده مهم است؟
مطالعات اخیر بر روی میکروبیوم انسان، علاقه عموم مردم را نیز برانگیخته است. سال‌ها تحقیقات، تأثیر میکروبیوتای روده بر فیزیولوژی را نشان داده‌اند. همین‌طور به شکل غیر منتظره‌ای مشخص شده میکروبیوتا روده بر سلامت و بیماری افراد هم تأثیر گذارند.
میکروبیوتای انسانی شامل کل گونه‌های میکروبی مرتبط با انسان است (یعنی باکتری‌ها، ویروس‌ها، قارچ‌ها، تک‌یاخته‌ها ، آرکئاها). یک تخمین جدید می‌گوید ۱۰۱۳ × ۳ (تریلیون) گونه در بدن هر فرد وجود دارد. زیاد پیش می‌آید که افراد به اشتباه میکروبیوم (microbiome) را به جای میکروبیوتا (microbiota) استفاده کنند. اما میکروبیوم به دسته این میکروب‌ها و ژن‌های آنها اشاره دارد. روده انسان حدود ۳.۳ میلیون ژن میکروبیوم دارد که اضافی هم نیستند. این تعداد ۱۵۰ برابر بیشتر از ۲۱،۰۰۰ ژنوم انسانی است که داریم.
جالب است بدانید که تنوع میکروبیوم دو فرد در مقایسه با تنوع ژن انسانی آنها بسیار بیشتر است. انسان‌ها از نظر ژنی %۹۹.۹ درصد شبیه هم هستند. اما میکروبیوم روده آنها می‌تواند %۸۰ تا %۹۰ درصد متفاوت باشد.
پیشرفت‌های اخیر در تکنیک‌های آزمایشگاهی ارتباط عملکرد میکروبیوتای روده انسان با سیستم ایمنی، دستگاه گوارش، مغز و سیستم قلب و عروقی را بر ملا کرده‌اند. همچنین این تحقیقات تأثیر عمیق میکروبیوتای روده بر سلول‌ها و ژن‌های انسان را نشان می‌دهند. این تعامل گسترده نشان می‌دهد عملکرد میکروبیوم به اندازه یک عضو مجزای بدن تأثیر گذار است.
چندین مطالعه نشان داده‌اند ۳ انتروتیپ (طبقه بندی موجودات زنده بر اساس اکوسیستم باکتریولوژیک آن در میکروبیوم روده است) باکتریایی پایه‌ای وجود دارد.
۱- پرووتلا (Prevotella): هم یک محافظ است هم ضد التهاب؛ اما بیشتر به عنوان ضد التهاب شناخته میشود.
۲- بَکتِرُیدیز (Bacteroides): التهاب آور است و ممکن است با سندرم متابولیک و دیگر موارد آسیب‌زا هم مرتبط باشد.
۳- رومینوکوک (Ruminococcus): اهمیت بیولوژیکی کمی دارد.
مشخص شده عدم تعادل میکروبیتای روده با مشکلات گوارشی مثل رفلاکس، زخم معده، سندروم روده تحریک‌پذیر، استئو هپاتیت غیر الکلی و بیماری‌های التهابی روده ارتباط دارد. علاوه بر این‌ها با مشکلات سیستمی مثل چاقی، تصلب شرایین، دیابت نوع دو، سرطان، آلزایمر و پارکینسون، اسکلروز جانبی آمیوتروفیک، اختلال طیف اوتیسم و آتوپی مرتبط است. همچنین حتی با تغییرات نامطلوب در ترکیب میکروبیوتای روده هم مرتبط می‌باشد.
مجموعه‌ای از شواهد میکروبیتای روده را به عنوان واسطه‌ای برای تأثیر رژیم غذایی بر وضعیت متابولیک فرد می‌دانند. تحقیقات اخیر بر یافتن روابط علّی پایداری در افراد و ایجاد مداخلات درمانی مانند تغییر تغذیه متمرکزند.
مشخص شده چیزهایی که می‌خوریم دارای اثر بلند مدت و شدیدی بر اکوسیستم میکروبیوتا روده است. الگوهای غذایی طولانی مدت مثل رژیم غذایی وِگان و وجترین در مقابل همهچیزخواری تأثیر به سزایی بر ترکیب میکروبیوتای روده دارد. مشخص شده میکروبیوتاهای مختلف روده متابولیت‌های مغذی متفاوتی را فراهم می‌کنند و اصطلاحاً به آنها پُست‌بیوتیک گفته میشود. برای مثال اسیدهای چرب کوتاه زنجیر، فیتواستروژن‌ها و ایزوتیوسیانات‌ها ارتباط بیشتری با غذاهای گیاهی دارند. اما TMAO و اسیدهای صفراوی ثانویه با گوشت ارتباط دارند. این‌ها و سایر پُست‌بیوتیک‌ها به روش‌های مختلف بر متابولیسم فرد تأثیر می‌گذارند
میکروبیوتا روده: جنبه‌های کلی
علاوه بر باکتری‌ها، روده میزبان آرکئاها، ویروس‌ها، یوکاریوت‌ها و گونه‌های قارچی هم هست. میکروبیتای روده نماینده بیش از ۱۰۰۰ گونه میکروبی است که به دو دسته اصلی تعلق دارند: باکتریوئیدها و فیرمیکوت‌ها. بر اساس نمونه‌های مدفوع انسان باکتریوئیدها، پرووتلا، بیفیدوباکتریوم، اوباکتریوم، کلستریدیوم، استرپتوکوک و انتروباکتریاسه بیشتر از همه در آزمایش‌ها از مدفوع انسان پیدا شده‌اند. باید اشاره شود که میشود با نمونه مدفوع از میکروبیت روده برآوردی منطقی اما غیر کامل انجام داد. دلیل هم این است که گونه‌های بی هوازی به طور معمول به مخاط روده چسبیده‌اند و این شناسایی کل گونه‌های باکتری را که در روده بزرگ وجود دارند را دشوارمی‌کند. همچنین احتمال دارد که اهمیت بیولوژیکی جنس یا گونه با نسبت نسبی آن در کل اکوسیستم مشخص نشود. بلکه اهمیت آن از طریق متابولیسم یا پست بیوتیک‌ها، اثرات آن بر سیستم عصبی روده، مصونیت محلی، مغز و ژن‌ها شناخته میشود.
تأثیر رژیم غذایی بر ترکیب میکروبیوتا روده
تفاوت ترکیب میکروبیوتاهای روده بین افراد وگان، وجترین و همه‌چیز‌خوار به خوبی ثبت و طبقه‌بندی شده است. تحقیقات نشان می‌دهد یک رژیم غذایی وجترین یا وِگان در مقایسه با همهچیزخواری باعث پرورش میکروبیوتای متفاوتی در روده میشود. البته تفاوت کمی هم بین وجترین‌ها و وِگان‌ها دیده شده است. تفاوت ترکیب میکروبیوتای روده می‌تواند به دلیل تفاوت باکتری‌هایی که به طور مستقیم از غذا دریافت شده‌اند باشد. (تفاوت در بسترهای مصرف شده!) تغییر زمان انتقال از دستگاه گوارش، سطح پی اچ، ترشحات فرد تحت تأثیر الگوهای غذایی، تنظیم بیان ژن خود میزبان و یا میکروبیوت فرد (تنظیم بیان ژن به ساز و کارهایی گفته میشود که توسط سلول‌ها برای افزایش یا کاهش یک محصول خاص ژن انجام می‌گیرد).
مشخص شده که یک رژیم غذایی کاملاً گیاهی می‌تواند به دلیل توسعه سیستم میکروبی متنوع‌تر در روده و یا حتی توزیع گونه‌های مختلف، برای سلامت انسان مفید باشد.
تنوع و غنی بودن میکروبیوتا روده
مشخص شده تنوع میکروبیوتا رابطه مهمی با شاخص توده بدنی (BMI)، چاقی و انطباق شریانی دارد. اکثر تحقیقات نشان می‌دهند که یک رژیم غذایی کاملاً گیاهی باعث ایجاد تنوع میکروبی بیشتری میشود. دانشمندان ارتباط مثبتی بین تنوع آلفا یا غنی بودن میکروبی محیطی و دریافت طولانی‌مدت میوه و سبزی‌ها پیدا کردند. همچنین در آزمایشی روی داوطلبان مشاهده کردند که مصرف دانه کامل جو دوسر یا برنج قهوه‌ای یا ترکیبی از هردوی آنها باعث افزایش تنوع میکروبی روی افراد میشود. همچنین رابطه‌ای منفی بین تنوع آلفا و شاخص توده بدنی پیدا کردند. (در اکولوژی تنوع آلفا میانگین تنوع گونه‌ای در زیستگاه‌ها در مقیاس محلی است.)
با این حال مداخله کوتاه مدت و افزایش فیبر دریافتی منجر به کاهش جزئی اما قابل توجه تنوع میشود. محققان می‌گویند این کاهش در تنوع می‌تواند از تغییر در رژیم غذایی باشد که باعث اختلال موقتی در ترکیب میکروبی میشود. این فرضیه استرس میکروبی موقت افزایش جزئی اما قابل توجه انتروباکتریاسیا (باکتری از رده گاماپروتئوباکتریا که می‌تواند بیماری‌زا هم باشد) به عنوان نتیجه تغییر را نیز توضیح می‌دهد. سطح انتروباکتریاسیا معمولاً در افراد با رژیم غذایی وِگان پایین‌تر از همه‌چیز‌خواران است. محتمل است که دلیل این موضوع وجود باکتری‌های تولید کننده بوتیرات در رژیم غذایی با فیبر بالاتر است که می‌تواند کاهش دهنده پی اچ روده بزرگ باشد. و در نتیجه جلوگیری از رشد باکتری‌های بیماری‌زا مثل انتروباکتریاسیا.
دانشمندان تنوع میکروبی افراد چاق و غیر چاق را بین شرکت‌کنندگان در مطالعه مقایسه کردند. باکتروئیدهای شرکت کنندگان چاق کاهش یافته درباره باکتریوئیدها به این صورت بود که Firmicutes ratio و سطح پروتئو باکتری‌ها که یک باکتری التهاب‌زا و سمی است را افزایش داد. همچنین یک افزایش در پروتئین واکنشی C هم مشاهده شد که با باکتروئیدها (سطح فیرمیکوت‌ها) رابطه معکوس دارد؛ که خاصیت التهاب آوری میکروبیوتا مربوط به چاقی را نشان می‌دهد. از طرفی دیگر شرکت کنندگاه در مطالعه دیگری که همگی وِگان بودند در مقایسه با وجترین‌ها و همه‌چیز‌خواران کمترین شاخص توده بدنی را داشتند. این یافته‌ها نشان داد یک رژیم غذایی وِگان با وزن کمتر مرتبط است و این ممکن است تنوع میکروبی را بالا برده و با التهاب مقابله کند.
همچنین مشاهده کردند در زنان سرعت موج نبض کاروتید-ران (PWV) که اندازه‌ای برای سفتی شریانی است با تنوع میکروبیوم ارتباط منفی دارد. این همبستگی تا تنظیم برای مقاومت به انسولین و چربی احشایی قابل توجه ماند. سفتی شریانی معمولاً به دلیل افزایش قند خون یا انسولین ایجاد میشود. و به طور قابل توجهی با سطح آدیپوکین التهابی مرتبط است. محققان می‌گویند بخشی از رابطه بین سفتی شریانی و تنوع میکروبی را می‌توان توسط نقش روده در تعدیل التهاب سیستمیک توضیح داد. به این ترتیب افزایش تنوع میکروبی ممکن است التهاب سیستمیک را بهبود بخشد و در نتیجه سفتی شریانی را کاهش دهد.
به طور کلی وِگان‌ها و وجترین در مقایسه با همه‌چیز‌خواران آلفاهای متنوع و غنی‌تری دارند. به خصوص در گونه های خاصی از واحدهای عملیاتی مرتبط با باکتروئیدها (OTUs). به نظر می‌رسد که دلیل مفید بودن یک رژیم غذایی وِگان یا وجترین فقط به خاطر فراوانی نسبی (OTUs) در بدنشان که در حال حاضر به عنوان محافظ در نظر گرفته می‌شوند نیست (باکتریوئید، پرووتلا ، روزبوریا و …) و تا حدی به واسطه تغییر میکروبیوتای روده است. همچنین این فواید سلامتی به خاطر اثر پست‌بیوتیک و اپی‌ژنتیک بر روی عوامل مختلف خطر برای التهاب مزمن و بیماری‌های مزمن تحلیل برنده است.
تأثیر رژیم غذایی بر باکتروئیدها (نسبت فیرمیکوت‌ها)
بجز تفاوت فاحش افراد با هم، میکروبیوم روده یک فرد بالغ و سالم با تسلط گونه‌های خاصی از واحدهای عملیاتی مرتبط با باکتروئیدها و دسته فیرمیکوت‌ها ارزیابی میشود. تحقیقات نشان داده‌اند میزان غلظت این دسته‌ها تحت تأثیر شدید رژیم غذایی است. مخصوصاً نسبت بین یک رژیم غذایی همهچیزخواری معمول در آمریکای شمالی در مقابل یک رژیم غذایی وِگان یا وجترین. یک تحقیق ترکیب باکتریایی افراد بالغ هندی و چینی را با هم مقایسه کرد. رژیم غذایی چینی‌ها و هندی‌ها حول محور کربوهیدرات می‌چرخد اما رژیم غذایی چینی‌ها چربی و پروتئین حیوانی بیشتر و رژیم غذایی هندی‌ها غلات کامل و غذاهای گیاهی و وجترین بیشتری داشت. درصد باکتروئیدهای داخل میکروبیوم‌های شرکت‌کنندگان هندی ۴ برابر شرکت‌کنندگان چینی بود (هندی‌ها ۱۶.۳۹% و چینی‌ها ۴.۲۷%). فرضیه این است که سطح بیشتر باکتروئیدها در هندی‌ها به خاطر مصرف کمتر محصولات حیوانی توسط آنها است. بنابر این نشان داده شد یک رژیم غذایی با محصولات حیوانی کمتر با فراوانی باکتروئیدها مرتبط است.
یک مطالعه دیگر میکروبیوتای مدفوع کودکان ایتالیایی را با میکروبیوتای مدفوع کودکان روستایی در غرب آفریقا در کشور بورکینافاسو مقایسه کرد. بیشتر کودکان ایتالیایی از یک رژیم غذایی غربی با پروتئین حیوانی، شکر، نشاسته و چربی بالا و فیبر پایین پیروی می‌کردند. کودکان آفریقایی رژیم غذایی با چربی و پروتئین حیوانی کم و غنی از نشاسته، فیبر و پروتئین گیاهی داشتند. نتیجه این بود که میزان فیرمیکوت‌ها در کودکان آفریقایی ۲ برابر کودکان ایتالیایی بود (به ترتیب %۶۳.۷ و %۲۷.۳). میزان باکتروئیدهای کودکان آفریقایی هم بیش از ۲ برابر باکتروئیدهای کودکان ایتالیایی بود (به ترتیب %۲۲.۴ و %۵۷.۷). کاهش سطح فیرمیکوت‌ها به نفع باکتروئیدها و بیفیدوباکتری‌ها است و در مقابل افزایش نشاسته مقاوم اتفاق می‌افتد. این موضوع ممکن است در پیشگیری و درمان چاقی مفید باشد. وقتی این همبستگی بین رژیم غذایی و میکروبیوتا در جوامع مختلف مشاهده‌شده است مهم است که شاخص‌های دیگر مثل قومیت، ژنوتیپ‌های افراد، عوامل محیطی و … که ممکن است در این موضوع مؤثر باشند در نظر گرفته شوند.
نتیجه
تحقیقات اخیر نشان داده‌اند رژیم غذایی تأثیر مهمی بر ترکیب میکروبیوتای روده می‌گذارد. نقش مهمی که رژیم در این میان دارد فعالسازی مواد مغذی برای سوخت و ساز پُست‌بیوتیک‌های میزبان است. علم جدید می‌گوید یک رژیم غذایی وِگان می‌تواند راهی مؤثر برای ایجاد اکوسیستمی متنوع از میکروب‌های مفیدی باشد که به سلامت کلی کمک می‌کند. با این وجود به خاطر پیچیدگی و تفاوت‌های فردی نیاز است مطالعات بیشتر تعاملات بین رژیم غذایی، میکروبیوم و سلامتی را مشخص‌تر کند.
مترجم: علیرضا فرجامی
