Роль пищевых волокон в поддержании иммунитета

Что такое пищевые волокна

Пищевыми волокнами называют любые молекулы, которые не расщепляются в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) человека в связи с отсутствием специфических ферментов. Различные типы волокон могут оказывать различные эффекты на здоровье.

Где можно найти пищевые волокна

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.

Для чего нужны пищевые волокна

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.

Дополнительные эффекты пищевых волокон

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.

Почему питание может влиять на иммунную систему

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.

Как работает GALT

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).

Зачем в кишечнике нужны бактерии

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.

Как пищевые волокна влияют на микрофлору кишечника

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.

Что такое короткоцепочечные жирные кислоты

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.

Каким образом короткоцепочечные жирные кислоты влияют на иммунитет

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.

Заключение

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.
 

Список использованных источников:

  1. EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition, and Allergies (NDA). Scientific opinion on dietary reference values for carbohydrates and dietary fibre //EFSA Journal. 2010; 8 (3): 1462.
  2. Simpson H. L., Campbell B. J. dietary fibre—microbiota interactions //Alimentary pharmacology & therapeutics. 2015; 42 (2): 158-179.
  3. Robertson M. D. et al. Prior short-term consumption of resistant starch enhances postprandial insulin sensitivity in healthy subjects //Diabetologia. 2003; 46 (5): 659-665.
  4. Abreu-Martin M. T., Targan S. R. Regulation of immune responses of the intestinal mucosa //Critical Reviews™ in Immunology. 1996; 16 (3).
  5. Ferreira C. M. et al. The central role of the gut microbiota in chronic inflammatory diseases //Journal of immunology research. 2014; 2014.
  6. Schley P. D., Field C. J. The immune-enhancing effects of dietary fibres and prebiotics //British Journal of Nutrition. 2002; 87 (S2): S221-S230.
  7. Corrêa‐Oliveira R. et al. Regulation of immune cell function by short‐chain fatty acids //Clinical & translational immunology. 2016; 5 (4): 73.
  8. Donohoe D. R. et al. The microbiome and butyrate regulate energy metabolism and autophagy in the mammalian colon //Cell metabolism. 2011; 13 (5): 517-526.
  9. Raqib R. et al. Efficacy of sodium butyrate adjunct therapy in shigellosis: a randomized, double-blind, placebo-controlled clinical trial //BMC infectious diseases. 2012; 12 (1): 1-11.
  10. Parada Venegas D. et al. Short chain fatty acids (SCFAs)-mediated gut epithelial and immune regulation and its relevance for inflammatory bowel diseases //Frontiers in immunology. 2019; 10: 277.
 

Вам может быть интересно

Достижения в аллергенной иммунотерапии бронхиальной астмы

Переводы

Актуальные рекомендации по применению иммунотерапии при бронхиальной астме. Какие методы сегодня применяют в мире, и каким пациентам подходит эта терапия.

Читать статью

Главные медицинские открытия 2021 года

Актуальное

Ежегодно ученые совершают десятки открытий в области физиологии и медицины. 2021-й не стал исключением. О важных достижениях — в этом материале.

Читать статью

Мобильные устройства для мониторинга уровня глюкозы в крови. Как они работают?

Актуальное

Число пациентов с сахарным диабетом во всем мире растет год за годом. Из них доля пациентов с сахарным диабетом второго типа составляет около 90%, и каждый пятый из них получает инсулин.

Читать статью

Пересадка буроподобных адипоцитов поможет в лечении диабета

Актуальное

Ученые взяли обычные белые адипоциты и изменили их геном, чтобы те получили свойства бурых. Считается, что это открытие станет одним из прорывных в лечении сахарного диабета.

Читать статью

Перспективы интраназального введения окситоцина при аутизме

Актуальное

Многообещающие результаты интраназального применения окситоцина у детей с аутизмом при проверке на большой выборке не подтвердили эффективность метода.

Читать статью

Френология: псевдонаука о формах черепа

Актуальное

Некоторые мыслители и врачи XVIII и XIX веков полагали, что форма черепа человека может служить ключом к разгадке его психологии.

Читать статью

Образ жизни супружеских пар влияет на риск развития диабета

Переводы

Почему сахарных диабет часто встречается у обоих супругов? На этот вопрос ответили на ежегодном собрании Европейской ассоциации по изучению диабета в сентябре 2020 г.

Читать статью

Лишний вес способствует нарушению когнитивных функций

Актуальное

Исследование показало, что ожирение повышает уязвимость нервной ткани, приводя к нарушению когнитивных функций.

Читать статью

Бактериотерапия при атопическом дерматите прошла 1 фазу исследований

Актуальное

Терапия микробиомом кожи для защиты от Staphylococcus aureus у пациентов с атопическим дерматитом показала положительные результаты в рандомизированном клиническом исследовании фазы 1

Читать статью

Частота употребления алкоголя или количество выпитого: что является наиболее важной причиной развития онкологии желудочно-кишечного тракта?

Актуальное

Алкоголь — психоактивная субстанция, причина зависимости и многих заболеваний. В тексте на основе недавнего исследования разбираемся, какую роль в развитии онкологических заболеваний ЖКТ играет алкоголь.

Читать статью

Вышла вторая лекция бесплатного курса о науке общения с пациентами

Актуальное

С мая пользователи платформы Медицина360 могут бесплатно стать слушателями курса об особенностях общения между врачами и пациентами.

Читать статью

Названы ведущие факторы окружающей среды, влияющие на качество жизни пациентов с ХОБЛ

Актуальное

Согласно новому исследованию Барселонского института глобального здравоохранения, загрязнение воздуха и большее расстояние до зеленых или водных пространств отрицательно влияет на здоровье пациентов с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ).

Читать статью

Комментарии: 0

или

чтобы оставить комментарий.

Мы собираем и обрабатываем пользовательские данные, в том числе файлы cookies для оптимизации сайта и подбора для Вас релевантного контента. Нажав «Принять» или оставаясь на сайте, Вы разрешаете их использование. Подробнее: Политика конфиденциальности.

Принять