Acest articol are o corecție. Te rog vezi:

ABSTRACT

Fibrele dietetice pot fi utilizate pentru a modela microbiota intestinului uman. Cu toate acestea, rezultatele majorității fibrelor dietetice utilizate în prezent ca prebiotice sunt rezultatul concurenței dintre microbi cu abilități suprapuse de a utiliza aceste fibre. Astfel, răspunsurile divergente ale fibrelor sunt observate la indivizi care găzduiesc comunități microbiene distincte. Aici, propunem că fibrele dietetice pot fi clasificate ierarhic în funcție de specificitatea lor față de microbii intestinali. Fibrele foarte specifice adăpostesc caracteristici chimice și fizice care le permit să fie utilizate doar de un grup restrâns de bacterii din intestin, reducând concurența pentru acel substrat. Utilizarea unor astfel de fibre ca prebiotice direcționate către microbi specifici ar duce la schimbări previzibile independente de compoziția microbiană de fond.

vizualizare

PERSPECTIVĂ

PROVOCĂRI PENTRU O ABORDARE CU FIBRE SPECIFICE ȚINTĂ

Deși microbii au abilități specifice de a utiliza structuri DF distincte, nu pare atât de ușor să oferiți o anumită DF unei persoane pentru a promova o anumită bacterie intestinală. De exemplu, fibrele prebiotice utilizate în mod obișnuit nu prezintă rezultate consistente la indivizi. Credem că acest lucru se datorează în parte faptului că există structuri de fibre ușor accesibile și simple în natură, care sunt utilizate de multe bacterii (fibre cu specificitate redusă). De exemplu, fructooligozaharidele (FOS), un polimer DF solubil cu lanț scurt care conține în principal fructoză legată de β (1 → 2), care este frecvent utilizată în studiile clinice pentru a promova schimbări ale microbiotei intestinale, a fost inițial asociată cu creșterea bifidobacteriilor ( 11). Mai recent, însă, Scott et al. a constatat că din 14 specii bacteriene distincte testate, inclusiv membri reprezentativi ai filelor Bacteroidetes, Firmicutes și Actinobacteria, toate au reușit să crească bine pe FOS folosind experimente in vitro cu o singură cultură (12). Un studiu in vivo utilizând analiza de secvențiere a genei 16S rRNA a arătat în continuare că multe alte bacterii (102 taxoni) au fost stimulate sau inhibate într-o oarecare măsură prin suplimentarea FOS la șoareci (13).

(A) O vedere ierarhică a specificității fibrelor dietetice față de microbii intestinali. *, Cantu-Jungles și colab. (22). (B) Răspunsurile la fibre în rândul persoanelor care utilizează fibre dietetice cu specificitate scăzută versus înaltă.

CARACTERISTICI FIBRE DIETICE CARE POT AFECTA SPECIFICITATEA

În timp ce există rapoarte despre studii de suplimente umane cu privire la răspunsurile specifice la fibrele dietetice mai simple, la o inspecție atentă a rezultatelor, se observă răspunsuri variate, de la creșteri până la scăderi atât în ​​metaboliți, cât și în bacterii țintă. De exemplu, s-a arătat că galactooligozaharidele cresc în mod specific Bifidobacterium spp.; cu toate acestea, doar 11 din cei 18 subiecți testați au avut creșteri reale ale Bifidobacterium spp. (33). De asemenea, Vandeputte și colab. (34) au raportat răspunsuri specifice la fructani pe bază de inulină, dar a existat o variabilitate ridicată în jurul valorii medii pentru Bifidobacterium spp., Sugerând răspunsuri și non-răspunsuri. Baxter și colab. (35) au arătat că la 43 de indivizi suplimentați cu amidon rezistent, doar 22 de indivizi au răspuns cu o creștere a butiratului, în timp ce 21 de indivizi au răspuns cu o reducere sau fără modificări ale concentrației de butirat fecal. Schimbările bacteriene, inclusiv cele ale Ruminococcus bromii, un cunoscut degradant al amidonului, au arătat, de asemenea, o variabilitate ridicată între subiecți.

Complexitatea fibrelor alimentare în raport cu degradarea bacteriană a acestora. Fibrele dietetice cu structuri chimice simple, cum ar fi fructooligozaharidele (FOS), necesită puține hidrolaze glicozidice bacteriene pentru a le degrada, în timp ce moleculele mai complexe, cum ar fi xiloglucanii, care conțin o serie de tipuri de zahăr și legături, necesită ca bacteriile să aibă mai multe hidrolaze glicozidice. pentru degradarea lor completă. Structurile fizice complexe, cum ar fi cele găsite în fibrele dietetice insolubile (de exemplu, β-1,3 glucan [22]), necesită, de asemenea, ca bacteriile să aibă mașini specifice și poate mai complexe pentru a accesa aceste substraturi insolubile (poate anexe asemănătoare celulozomului).

Alți factori care pot afecta specificitatea fibrelor. În afară de complexitatea fizico-structurală a fibrelor dietetice, credem că alți factori pot influența gradul de specificitate a fibrelor, cum ar fi frecvența DF în diete și utilizarea prin hrănire bacteriană.

Fibrele dietetice care susțin un număr limitat de bacterii nu ar fi probabil implicate în hrănirea încrucișată, ceea ce implică degradarea de către o specie de cheie pentru a elibera fragmente DF sau produse metabolice simple care sunt utilizate de alte bacterii intestinale. Un bun exemplu este amidonul rezistent, care este degradat și utilizat de un grup de bacterii prin hrănire încrucișată, ducând astfel la mai puțină specificitate (35). Astfel, fibrele care sunt mai frecvente în diete și sunt utilizate prin hrănire încrucișată tind să aibă specificitate mai mică, în timp ce fibrele fermentabile care sunt mai puțin frecvente în dietă și cele care nu duc la hrănire încrucișată tind să aibă o specificitate mai mare.

În general, caracteristicile fibrelor fizico-chimice și acești alți factori se combină pentru a da proprietăți DF de specificitate scăzută până la ridicată în ceea ce privește utilizarea lor de către bacteriile intestinale.

CONCLUZII

Credem că o diferențiere de nișă a impozitului cu abilități unice de a fermenta structuri DF foarte specifice apare în mod natural în intestin. Proiectarea și selecția DF de înaltă specificitate ca substraturi pentru modularea microbiotei intestinale ar împiedica competiția resurselor, rezultând schimbări mai direcționate și previzibile ale taxonilor specifici, independent de compoziția generală a microbiotei.

MULȚUMIRI

Această lucrare a fost susținută parțial de premiul USAMRMC/DoD numărul W81XWH-17-1-0587.

Cifrele au fost realizate folosind BioRender.

Acesta este un articol cu ​​acces liber distribuit în condițiile licenței Creative Commons Attribution 4.0 International.