Роль пищевых волокон в поддержании иммунитета

По данным Европейского агентства по безопасности пищевых продуктов (EFSA), которое занимается установлением референсных значений для различных компонентов питания на основе имеющихся данных о функции кишечника, рекомендуется потребление пищевых волокон в количестве не менее 25 г в сутки для поддержания нормального уровня перистальтики.

Наиболее богатым источником пищевых волокон являются пшеничные отруби. Также высоким содержанием волокон отличаются изделия из твердых сортов пшеницы, гречневая, перловая и овсяная крупы, фасоль, а также некоторые овощи, например, капуста, морковь и свекла.

Функции пищевых волокон включают набухание, повышение вязкости и ферментацию.

Объемные волокна, которые подвергаются лишь минимальной ферментации, обеспечивают объемный эффект, отлично впитывая воду, и могут значительно увеличить массу и регулярность стула. Это приводит повышению моторики кишечника и ускорению пассажа кишечного содержимого. Регулярное очищение кишечника крайне важно для поддержания нормального микроокружения и оптимального функционирования эпителиальных клеток ЖКТ и обитающих в кишечнике бактерий. Объемные волокна могут быть растворимыми (например, псиллиум) или нерастворимыми (например, целлюлоза и гемицеллюлоза).

Вязкие волокна способствуют повышению вязкости содержимого кишечного тракта. Их функция заключается в замедлении всасывания углеводов и липидов, снижении выраженности постпрандиальной гипергликемии. Некоторые вязкие волокна также могут быть частично или полностью ферментированы в кишечном тракте (гуаровая камедь, бета-глюкан, глюкоманнан и пектины) или не подвергаться ферментации вовсе (модифицированная целлюлоза, такая как метилцеллюлоза и псиллиум).

Ферментируемые волокна потребляются микробиотой в толстой кишке. Они слегка увеличивают объем фекалий, а также в процессе жизнедеятельности производят короткоцепочечные жирные кислоты, обладающие широким спектром физиологической активности. Более того, ферментация может влиять на экспрессию множества генов в толстой кишке, оказывая воздействие на пищеварительную функцию, метаболизм липидов и глюкозы, а также на иммунную систему, воспаление и многое другое.

Некоторые типы растворимых волокон обладают дополнительными эффектами, например, связываются с желчными кислотами в тонком кишечнике, что уменьшает вероятность повторного попадания желчи в организм. Это, в свою очередь, снижает уровень холестерина в крови. Кроме того, было показано, что растворимые пищевые волокна стимулируют увеличение выработки противовоспалительного белка интерлейкина-4, в функции которого входит увеличение секреции антител и укрепление иммунитета.

Регулярное употребление нерастворимой клетчатки снижает риск развития сахарного диабета, но механизм, с помощью которого это достигается, до сих пор неизвестен. Тем не менее, было доказано, что резистентный крахмал, один из видов нерастворимых волокон, может повышать чувствительность к инсулину у здоровых людей, у лиц с диабетом второго типа и лиц с инсулинорезистентностью, что, возможно, способствует снижению риска диабета второго типа.

Многие эффекты пищевых волокон только предстоит изучить. В том числе, повышенное внимание специалистов в настоящее время вызывает их влияние на иммунную систему человека.

ЖКТ постоянно взаимодействует с внешней средой и подвергается воздействию огромного количества инородных антигенных раздражителей, которые поступают с пищей. В функции этого органа входит не только переваривание пищи и ее всасывание в кровоток, но также защитная и барьерная функции.

Эпителиальный барьер и компоненты врожденной иммунной системы являются важными первичными механизмами защиты от инфекции. При попадании чужеродного микроорганизма в ЖКТ, они мгновенно реагируют на него с целью предотвратить дальнейшее проникновение. Но с учетом постоянного взаимодействия ЖКТ с внешней средой и новыми антигенами, эта система органов дополнительно имеет большое количество клеток лимфоидной ткани, обеспечивающих специфический иммунный ответ на поступающие стимулы, и объединенных в общее понятие лимфоидной ткани, ассоциированной с кишечником (GALT). Объем лимфоидной ткани в ЖКТ, по различным оценкам, достигает 70% всех иммунных клеток организма. Очень важно, чтобы потенциальные патогены вызывали адекватный уровень защитного иммунного ответа, а антигены компоненты пищи не вызывали реакции гиперчувствительности.

GALT состоит из агрегированной лимфоидной ткани в виде Пейеровых бляшек и одиночных лимфоидных фолликулов, а также неагрегированных клеток собственной пластинки и интраэпителиальных областей кишечника и мезентериальных лимфатических узлов.

Пейеровы бляшки, представляющие собой скопления лимфоидных фолликулов в тонкой кишке, а также одиночные лимфоидные фолликулы, присутствующие по всей длине кишечника, распознают антигены и захватывают их для дальнейшего представления иммунокомпетентным клеткам в мезентериальных лимфоузлах и, при необходимости, активации иммунного ответа.

Появляется все больше доказательств того, что ферментируемые пищевые волокна могут модулировать различные свойства иммунной системы, включая свойства лимфоидной ткани, ассоциированной с кишечником (GALT).

Уже не является новостью тот факт, что кишечник человека густо колонизирован бактериями, живущими с человеком в симбиозе. Взаимодействие микрофлоры с хозяином важно в том числе для правильного функционирования иммунной системы. Развитие иммунных клеток, выработка эффекторных растворимых молекул, таких как антитела и антимикробные пептиды, а также другие защитные иммунные механизмы регулируются кишечной микрофлорой. Нарушение взаимодействия между компонентами иммунной системы и микрофлоры кишечника связано с развитием инфекций и некоторых воспалительных заболеваний.

Множество исследований продемонстрировало, что пищевые волокна способствуют нормализации пищеварения, стимулируя регулярное опорожнение ЖКТ и обеспечивая энергией бактерии кишечника, которые имеют ферменты для их расщепления. Получая АТФ из пищевых волокон, кишечные бактерии продуцируют короткоцепочечные жирные кислоты (SCFA), которые обладают способностью стимулировать иммунную систему и предотвращать воспаление.

SCFA являются связующим звеном между микрофлорой и иммунной системой. Это продукты бактериальной ферментации, которые состоят из фрагмента карбоновой кислоты и небольшой углеводородной цепи. Наиболее распространенными и изученными из них являются уксусная, пропионовая и масляная кислоты, которые имеют, соответственно, два, три и четыре атома углерода в своей химической структуре.

SCFA обнаруживаются в высоких концентрациях в тех частях ЖКТ, где есть плотная популяция бактерий, метаболизирующих неперевариваемые волокна с высвобождением SCFA в качестве конечных продуктов процесса ферментации. Наибольшее количество SCFA вырабатывается в проксимальном отделе ободочной кишки.

SCFA оказывают комплексное влияние на разные компоненты иммунной системы.

Во-первых, SCFA являются важным энергетическим субстратом для эпителиальных клеток. Одно исследование продемонстрировало, что дистрофические изменения колоноцитов регрессировали при добавлении к ним масляной кислоты. В дополнение к этому, SCFA улучшают барьерные свойства слизистой оболочки толстой кишки, подавляя воспалительные и адгезионные раздражители и способствуя поддержанию иммунных функций. Так, например, бутират увеличивает экспрессию антимикробных пептидов эпителиальными клетками толстой кишки.

Другой важный компонент врожденной иммунной защиты — это нейтрофилы. Эти клетки одними из первых прибывают к месту воспаления, где вызывают ответ на инфекционные агенты и продуцируют цитокины, активирующие последующий каскад иммунных реакций. SCFA взаимодействуют с нейтрофилами и модулируют их рекрутирование за счет увеличения выработки хемоаттрактантов клетками эпителия. Другим эффектом SCFA является воздействие на эффекторную функцию нейтрофилов за счет активации их способности к фагоцитозу и выработки паракринных агентов, таких как активные формы кислорода и оксид азота. Выживаемость нейтрофилов в различных тканях также может изменяться под влиянием SCFA.

Множество исследований говорит о влиянии SCFA на адаптивный иммунный ответ посредством влияния на активацию и эффекторную функцию Т-клеток. SCFA могут стимулировать выработку Т-хелперов, антител, лейкоцитов и цитокинов, а также способствовать запуску каскадов, играющих решающую роль в иммунной защите. В некоторых других ситуациях, например при воспалительных заболеваниях кишечника, эти метаболиты пищевых волокон, наоборот, индуцируют противовоспалительную активность Т-клеток и способствуют развитию иммунологической толерантности, что может способствовать облегчению тяжести заболевания.

Механизмы описанных явлений еще до конца не изучены, данные некоторых исследователей разнятся, однако эта актуальная тема продолжает развиваться, что, скорее всего, приведет к открытию новых положительных свойств пищевых волокон. Поэтому в современном мире, где иммунная система ежедневно встречается с большой нагрузкой, обнадеживающим является тот факт, что поддержание иммунитета можно начать с простых вещей: например, рациональной диеты с регулярным потреблением пищевых волокон и других компонентов.