Inulīna un auzu beta-glikānu ietekme uz probiotisko baktēriju Akkermansia muciniphila augšanu un metabolismu.

Abstract

Cilvēku zarnu mikroflora pārdzīvoja revolūcionāras izmaiņās sakarā ar globālo industrializāciju. Masveida uztura paradumu izmaiņas saistītas ar ātrās ēdināšanas paplašināšanos, cukurotu dzērienu popularizēšanu, plašu pesticīdu izmantošanu lauksaimniecībā, kā arī palielināta sabiedrības interese uz vienkāršiem ogļhidrātiem un piesātinātiem taukiem var veicināt zarnu mikrobiotas disbiozi, kas savukārt ir cieši saistīta ar metabolā sindroma attīstīšanos. Kombinēti dažādi cukura vielmaiņas traucējumi palielina risku saslimt ar 2. tipa cukura diabētu un sirds un asinsvadu slimībām. Ir pierādīts, ka nesen izolētās gramnegatīvās baktērijas Akkermansia muciniphila daudzums apgriezti korelē ar aptaukošanos, diabētu, iekaisumu un vielmaiņas traucējumiem. Jaunākie pētījumi atklāja, ka A. muciniphila var regulēt lieko svaru un aptaukošanos, būtiski samazinot holesterīna līmeni un insulinēmiju. Šī baktērija ir īpaši efektīva zarnu gļotādas biezuma palielināšanā, tādējādi labvēlīgi ietekmējot zarnu barjeras integritātes modulāciju. Ir plaši aprakstīts, ka baktērijas piemērotākais barības avots ir cilvēku zarnās esošais mucīns (gļotāda), ko baktērija izmanto ne tikai enerģijas iegūšanai, tālākai gļotu sintēzei de novo, bet arī citu SCFA producējošo baktēriju uzturēšanai; A. muciniphila piegādā vienā nišā mītošiem probiotiskiem mikroorganismiem nepieciešamās barības vielas, kā arī producē acetātu un propionātu, tādējādi paskābinot vidi, kas nodrošina pārējiem mikroorganismiem labvēlīgu mikroklimatu. Starp vairākām diētiskām iejaukšanām, galvenokārt šķiedrvielu un prebiotiku uzņemšanu saista ar pozitīvām izmaiņām mūsu veselībā. Taču joprojām nav pierādījumu, ka A. muciniphila vairošanos un SCFA producēšanu var stimulēt ar tādām prebiotiskām piedevām kā auzu beta-glikāni un/ vai inulīns. Mūsu in vitro eksperimentu rezultāti liecina, ka starp baktēriju koncentrāciju pēc 72 stundu kultivēšanas kontroles barotnē un pārējās testējamajās barotnēs (proti, ar auzu beta-glikānu, inulīna un D-glikozes piedevām) pastāvēja statistiski būtiska atšķirība (p<0,01). Visi piedāvātie substrāti līdzvērtīgi ietekmēja A. muciniphila kvantitatīvo iznākumu, kas pierāda, ka baktērija izmanto ne tikai viegli asimilējamo substrātu D-glikozi, bet arī prebiotikas, tādas kā beta-glikāni un inulīns. Baktērijas producēto SCFA koncentrācijas nebija būtiski atšķirīgas starp barotnēm ar pievienotiem substrātiem un kontroli, kas liecina, ka vērtīgo taukskābju producēšanās notika neatkarīgi no piedāvātā papildus substrāta. Kopumā auzu beta-glikāni un inulīns labvēlīgi ietekmēja A. muciniphila augšanu, kas dod cerības pēc papildu izpētes tos izmantot šo jaunākās paaudzes probiotisko baktēriju augšanas veicināšanai.

Due to global industrialization, human gut microflora has undergone revolutionary changes. Changes in dietary habits associated with excessive fast food and sugary drinks con-sumption, as well as the widespread use of pesticides in agriculture, and increased public in-terest in simple carbohydrates and saturated fats lead to intestinal microbiota dysbiosis, which is closely linked to metabolic syndrome. A set of different disorders of sugar metabolism in-creases the risk of type 2 diabetes and cardiovascular disease. Recently isolated Gram-negative bacterium Akkermansia muciniphila has been shown to be inversely correlated with obesity, diabetes, inflammation and metabolic disorders. New studies have shown, that A. muciniphila can regulate overweight and obesity by significantly reducing cholesterol and in-sulinemia. This bacterium is particularly effective in increasing the thickness of the intestinal mucosa, thus favorably modulating the integrity of the intestinal barrier. It has been widely described that the most suitable food source for the A. muciniphila is human gut mucin (mu-cosa), which the bacterium uses not only for energy production, for further mucus synthesis de novo, but also for the maintenance of other SCFA-producing bacteria. It supplies nutrients to probiotic microorganisms, that living in the same niche, as well as produce acetate and propio-nate, that acidifies the environment, thus providing them a favorable microclimate. Among several dietary interventions, mainly fiber and prebiotics intake is associated with positive changes in human health. However, there is still no evidence that the growth of A. muciniphila and the production of SCFA can be stimulated by prebiotic additives such as oat beta-glucans and / or inulin. Our in vitro experiment results show that there was a statisti-cally significant difference (p <0.01) between the bacterial concentration after 72 hours culti-vation in the control medium and the other tested media with oat beta-glucan, inulin and D-glucose additives. However, all tested substrates had an equal effect on the quantitative yield of A. muciniphila, proving that the bacterium uses not only easily assimilable substrate D-glucose, but also prebiotics such as beta-glucans and inulin. Concentrations of SCFA pro-duced by the bacterium did not significantly differ between the media with added substrates and the control, indicating that the production of SCFA occures independently of the sub-strate offered. Overall, oat beta-glucans and inulin have been shown to have a beneficial ef-fect on the growth of A. muciniphila, which, after further investigation, can suggests it use in stimulation these newer generation probiotic bacteria.