כיצד מעבר המעי וה-pH מעצבים את תפקיד המיקרוביום בחילוף החומרים ובבריאות, ומציעים תובנות לאסטרטגיות תזונה מותאמות אישית.
מחקר: פיזיולוגיה וסביבה של המעיים מסבירים שינויים בהרכב המיקרוביום של המעיים ובחילוף החומרים. קרדיט תמונה: ניו אפריקה / Shutterstock
במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת מיקרוביולוגיה של הטבעחוקרים חקרו כיצד פיזיולוגיה של המעי וגורמים סביבתיים תורמים לשונות בהרכב המיקרוביום של המעי האנושי ובחילוף החומרים.
רֶקַע
התזונה משפיעה על הרכב המיקרוביום של המעי ועל חילוף החומרים, אך גם עם דיאטות זהות, נותרה שונות משמעותית, מה שמצביע על גורמים תורמים נוספים.
זמן מעבר במעיים הוכח כמשפיע על הרכב המיקרוביום, כאשר מעבר ארוך יותר קשור עם פירוק חלבון מיקרוביאלי מוגבר וייצור מתאן.
חומצות שומן קצרות שרשרת (SCFAs) מועילות בדרך כלל, בעוד שמטבוליטים מפרוטאוליזה, כגון מימן גופרתי ואמוניה, קשורים לתוצאות בריאותיות שליליות. שינויים ב-pH במעיים משפיעים גם על קהילות חיידקים.
הבנת הדינמיקה הזו היא קריטית לעיצוב אסטרטגיות תזונה יעילות אישית המשפרות את בריאות המעיים. דרוש מחקר נוסף כדי לחקור כיצד גורמים פיזיולוגיים כמו זמן מעבר ו-pH מתקשרים עם התזונה כדי להשפיע על המיקרוביוטה של המעיים ועל בריאות המארח, מה שמאפשר אסטרטגיות תזונה מותאמות אישית.
על המחקר
מחקר תצפיתי בן תשעה ימים, "המלצות תזונתיות מותאמות אישית המבוססות על האינטראקציה בין תזונה, מיקרוביום ומצבים אביוטיים במעיים (PRIMA)", נערך באוניברסיטת קופנהגן בין אפריל לדצמבר 2021. הוא רשם 63 משתתפים בריאים מ- דנמרק.
המשתתפים סיפקו הסכמה מדעת בכתב תוך הקפדה על הנחיות אתיות. מתוך הקבוצה הראשונית, 61 השלימו את המחקר, כאשר שניים לא נכללו עקב מחלה ושימוש באנטיביוטיקה.
משתתפים (גילאי 18-75, אינדקס מסת גוף (BMI) 18.5-29.9 ק"ג/מ"ר) לא נכללו אם היו להם מצבים כמו מחלות מעי דלקתיות או נטלו אנטיביוטיקה לאחרונה. הם קיבלו פיצוי בכרטיסי מתנה והתבקשו לשמור על התזונה הרגילה שלהם תוך הימנעות מתירס מתוק, אלכוהול, עישון ופעילות גופנית אינטנסיבית לפני איסוף הדגימות.
נאספו דגימות צואה יומיות, תיעוד תזונתי, דגימות שתן ומדידות אחרות כמו דפוסי עשיית צרכים, תסמינים במערכת העיכול ובדיקות דם ונשימה בצום. המשתתפים נטלו קפסולת תנועתיות אלחוטית (SmartPill), שסיפקה נתונים מפורטים על ה-pH, הטמפרטורה והלחץ של האור כדי למדוד זמני מעבר במעיים.
כמו כן נערכו מדידות אנתרופומטריות ובדיקת ארוחה סטנדרטית. פרופיל מטבולי בוצע על דגימות שתן וצואה, ופרופיל מיקרוביום השתמש ברצף 16S ריבוזום RNA (rRNA).
תוצאות המחקר
המשתתפים, בני 39 ± 13.5 שנים עם BMI ממוצע של 23.6 ± 2.8 ק"ג/מ"ר, קיבלו הוראה לשמור על התזונה ואורח החיים הרגילים שלהם לאורך כל תקופת המחקר. המחקר כלל שני ביקורים, במהלכם נלקחו דגימות דם בצום למדידת רמות גלוקוז, אינסולין ו-C-פפטיד. דגימות נשימה נאספו כדי להעריך ריכוזי מימן ומתאן.
בביקור הראשון, המשתתפים קיבלו ארוחת בוקר סטנדרטית, המהווה 25% מצרכי האנרגיה היומי שלהם, כדי להבטיח עקביות לפני שתת-קבוצה (n=50) בלעתה כדור Smart. ה-SmartPill מדד זמני מעבר ו-pH של כל המעי והמגזר. בניגוד למחקרים קודמים המשתמשים בארוחות פשוטות לניטור מעבר, מחקר זה השתמש בארוחה מורכבת כדי לשקף טוב יותר אינטראקציות בין דיאטה למיקרוביוטה. דגימות שתן ונשימה לאחר ארוחה נאספו כדי לספק תובנה נוספת לגבי התגובות המטבוליות של המשתתפים.
המשתתפים גם רשמו רשומות תזונתיות יומיות של 24 שעות ביממה באמצעות פלטפורמת Myfood24 וציינו הרגלי יציאות כגון עקביות צואה (באמצעות סולם בריסטול צואה), תדירות הצואה וזמן עשיית הצרכים.
נאספו שתן יומי (דגימת בוקר ראשון) ודגימות צואה (יציאות ראשונה). תכולת מים צואה, סמן פרוקסי של זמן מעבר ולחות צואה, הוערכה עבור כל הדגימות.
מטבולומים של שתן וצואה תועדו באמצעות כרומטוגרפיית מסה נוזלית לא ממוקדת (LC-MS), והרכב המיקרוביום של המעי נקבע באמצעות רצף גנים rRNA 16S, מותאם לעומס החיידקים כדי להבטיח דיוק כמותי.
המחקר חשף שינויים תוך-אישיים ביציבות סביבת המעיים, כפי שנצפתה בתנודות יומיומיות של גורמים כמו pH של הצואה, לחות בצואה ועומס חיידקים.
מדידות זמן מעבר ו-pH מקטעים שסופקו על ידי SmartPill הראו מגוון רחב של ערכים, והדגישו שונות מהותית בדינמיקה של מערכת העיכול בין המשתתפים.
הממצאים הצביעו על כך שלחות צואה ו-pH היו תורמים משמעותיים לשונות תוך-פרטיים וגם בין-אישיים במיקרוביום המעי ובמטבולומים. תובנות אלו מדגישות את התפקיד המרכזי של זמן מעבר המעי ו-pH המעי הגס כקובעות מפתח של הרכב החיידקים והפעילות המטבולית.
מטבולומיקה לא ממוקדת זיהו מספר מטבוליטים מיקרוביאליים, מארח ומזון שמקורם בקורלציה עם זמן מעבר ו-pH. לדוגמה, מוצרי תסיסה מיקרוביאליים כמו SCFAs היו קשורים לזמני מעבר קצרים יותר, בעוד שתוצרי לוואי פרוטאוליטיים היו נפוצים יותר עם זמני מעבר ארוכים יותר.
מסקנות
לסיכום, מחקר זה הראה שונות משמעותית בזמן מעבר ו-pH בקרב אנשים בריאים, והסביר את ההבדלים בהרכב המיקרוביום ובחילוף החומרים המארח-מיקרוביוטה.
גורמים כמו זמן מעבר ו-pH השפיעו על פעילות החיידקים, והדגישו את החשיבות של סביבת המעי בעיצוב תגובות מיקרוביוטה. מטבוליטים ספציפיים נקשרו לזמני מעבר ארוכים יותר, עם השלכות קליניות אפשריות לניהול מצבים כמו עצירות.
ממצאים אלה סוללים את הדרך למחקר עתידי של התערבויות תזונתיות מותאמות, המתחשבות בגורמים פיזיולוגיים ומיקרוביאליים כאחד למיטוב בריאות המעיים.
