Search
Study: Dietary fibre directs microbial tryptophan metabolism via metabolic interactions in the gut microbiota. Image Credit: Tatjana Baibakova / Shutterstock.com

צריכת סיבים תזונתיים מעצבת מחדש את חילוף החומרים של טריפטופן, מקדמת את בריאות המעיים ומפחיתה סיכוני מחלות

טריפטופן היא חומצת אמינו מרכזית בתזונה האנושית שמתפרקת על ידי מיקרואורגניזמים במעיים, הממירים אותה למספר מטבוליטים שיש להם השפעות שונות על בריאות האדם. מחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת מיקרוביולוגיה של הטבע בוחן את חילוף החומרים של טריפטופן בתגובה לצריכה מוגברת של סיבים תזונתיים.

לימוד: סיבים תזונתיים מכוונים את חילוף החומרים של טריפטופן מיקרוביאלי באמצעות אינטראקציות מטבוליות במיקרוביוטה של ​​המעי. קרדיט תמונה: Tatjana Baibakova / Shutterstock.com

מטבוליזם טריפטופן במעיים

במערכת העיכול, טריפטופן מתפרק לאינדול, אינדול חומצה לקטית (ILA), או אינדול פרופיונית חומצה (IPA). רמות אינדול גבוהות קשורות למחלת כליות כרונית, בעוד של-ILA יש השפעות הגנה מפני אלרגיות תזונתיות. IPA קשור באופן הפוך לסוכרת מסוג 2 והוכח כמטיב עם שלמות רירית המעי ומפחית את הסיכון לטרשת עורקים.

מטבוליטים אחרים של טריפטופן שומרים על מחסומי אפיתל ותפקוד אימונולוגי, מווסתים דלקת ומסלולים מטבוליים מרכזיים ומספקים הגנה מפני מחלות זיהומיות. לעומת זאת, חלק מהמולקולות, כמו אינדול, עוברות חילוף חומרים על ידי הכבד לרעלן המצטבר במחלת כליות כרונית, ובהמשך מחמיר את המצב. רמות אינדול גבוהות במעי גם מעלות את הסיכון להתמשכות Clostridiodes difficile זיהום של המעי הגס.

אינדול הוא המטבוליט הטריפטופן הנפוץ ביותר בבני אדם ועכברים, מכיוון שהוא מהווה עד 75% מכלל מטבוליטי הטריפטופן. מיקרואורגניזמים מרובים מפרקים טריפטופן לאינדול דרך טריפטופנאז או ל-ILA/IPA דרך מסלולים אחרים.

מספר מחקרים הציעו את היתרונות של סיבים תזונתיים בהפחתת פירוק החלבון לתוצרי לוואי רעילים על ידי חיידקי המעי הגס. סיבים תזונתיים גם מגבירים את מעבר המזון דרך המעי, מה שמגביר את זמינות הפחמימות במעי הגס, ומונעים בסופו של דבר קטבוליזם של חלבון.

מחקרים עדכניים הצביעו על קשר פוטנציאלי בין צריכת סיבים תסיסה למטבוליזם של טריפטופן. המחקר הניסיוני הנוכחי מבקש לחקור את תפקידן של פחמימות מתסיסות על חילוף החומרים של טריפטופן במעיים.

לגבי המחקר

החוקרים ערכו בַּמַבחֵנָה ו in vivo ניסויים בעכבר כדי להעריך תחרות בין חיידקי מעיים לטריפטופן כמצע ותוצרי הקצה המטבוליים שלו.

C. sporogenes, פ אנאירוביוס, B. thetaiotaomicronו אי – קולי נבחרו כזני חיידקים מייצגים לחקור את המיקרוביום של המעי בחומר מלאכותי בַּמַבחֵנָה סביבה. ממצאים אלו הושוו לאחר מכן לניסויים שבוצעו באמצעות קהילות מיקרוביאליות מורכבות שבודדו מדגימות צואה אנושית.

מה הראה המחקר?

במודל שלוש הקהילות, שניהם in vivo ו בַּמַבחֵנָה ניסויים הראו זאת אי – קולי התחרה עם C. Sporogenes לחילוף חומרים של טריפטופן. אי – קולי מייצר אינדול, ואילו C. sporogenes מייצרת ILA ו-IPA.

תוספת של פחמימות, גם בריכוזים נמוכים, מעכבת אי – קולי פעילות טריפטופנאז פי שניים עד פי ארבעה, ולאחר מכן מפחיתה את ייצור האינדול. C. sporogenes לא השתמש בפחמימות, גם בתוספת של חמישה עד פי עשרה ריכוזי גלוקוז, ובכך מעיד על העדפתו לחומצות אמינו.

ממצאים אלו מצביעים על כך שהתחרות בין אי – קולי ו C. sporogenes מושפע מזמינות הפחמימות במצע הגידול ולא משפע החיידקים המטבולים טריפטופן.

בעוד שסוכרים פשוטים בתזונה אינם מגיעים למעי הגס, הם נגזרים מפירוק סיבים תזונתיים. כאשר פקטין, פחמימה מורכבת, הוסף למצע הגידול, Bacteroides thetaiotamicron פירק פקטין לסוכרים פשוטים, ובכך האכלה צולבת אי – קולי.

תוסף פקטין הועלה בוויסות אי – קולי גנים, המסדירים את השימוש במוצרי פירוק סיבים פי 16 עד פי 64. זה הוביל לרמות אינדול נמוכות יותר ללא כל שינוי אי – קולי שפע, כמו אי – קולי הפגין העדפה לסוכרים פשוטים בהשוואה לטריפטופן.

בעוד השפע של C. sporogenes ירד עם צריכת פקטין, רמות ה-ILA וה-IPA עלו ככל שיותר טריפטופן הפך לזמין C. sporogenes. יתרה מכך, עיכוב ייצור האינדול העלה משמעותית את הטריפטופן הזמין עבור מסלולים מטבוליים אחרים במעי.

תרבויות צואה אנושיות הראו תופעות דומות, ובכך תמכו בתצפית שרמות האינדול יורדות עם צריכה מוגברת של סיבים תזונתיים. כאשר מיקרוביוטה צואתית הושתלה לעכברים gnotobiotic, התוצאות היו דומות, והוכיחו כי סיבים תזונתיים מדכאים ייצור אינדול על ידי מיני מעיים מרובים.

השלכות על בריאות האדם

הממצאים שלנו מסבירים מדוע צריכת סיבים תסיסה מדכאת את ייצור האינדול אך מקדמת יצירת מטבוליטים טריפטופן אחרים הקשורים ליתרונות בריאותיים."

הזמינות של מצעים מיקרוביאליים ופחמימות מתסיסות במעיים משפיעה על כיוון חילוף החומרים של טריפטופן. כתוצאה מכך, השפע היחסי של מטבוליטים של טריפטופן משתנה באמצעות השפעותיהם על מיני חיידקים ספציפיים.

לממצאי המחקר יש השלכות עמוקות על המלצות תזונתיות שמטרתן לשפר את בריאות המעיים ולמנוע התפתחות של הפרעות מטבוליות. צריכה מוגברת של סיבים מתסיסים עלולה להוביל לשינוי במטבוליזם המיקרוביאלי של המעי המגביר את הייצור של מטבוליטים התומכים בשלמות רירית המעי, חסינות ובריאות מטבולית.

דילוג לתוכן