Два исследования показали, что влияние растительной пищи на обмен веществ может быть сложнее, чем считалось. В экспериментах на мышах пищевые волокна и устойчивые к перевариванию растительные белки меняли метаболизм кишечных бактерий и соотношение образуемых ими соединений. Другая работа показала, что часть веществ, которые прежде преимущественно приписывали микробиоте, способны в значительных количествах синтезировать клетки самого организма. Эти результаты уточняют биологию микробиома, но пока не дают оснований использовать отдельные продукты, пробиотики или метаболиты для лечения заболеваний.
Исследования возглавили Дженна АбуСалим (Jenna E. AbuSalim) и Джошуа Рабиновиц (Joshua D. Rabinowitz) из Принстонского отделения Института исследований рака Людвига (Ludwig Institute for Cancer Research, Princeton Branch). Первая работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences, вторая — в Nature Metabolism.
Не только клетчатка: бактериям достаются и растительные белки
Пищевые волокна не расщепляются пищеварительными ферментами человека полностью и достигают толстой кишки, где становятся субстратом для микроорганизмов. Однако исследователи обратили внимание еще на один компонент растительной пищи — белки, часть которых также избегает переваривания в тонкой кишке.
Авторы назвали их «белками, имитирующими клетчатку» (proteins imitating fiber, Prif). Это не общепринятый класс питательных веществ, а термин, предложенный исследователями для устойчивых к пищеварению белков, которые достигают кишечной микробиоты и могут использоваться бактериями.
В первой работе ученые изучали фенольные метаболиты — небольшие молекулы, образующиеся при переработке ароматических аминокислот, в частности фенилаланина и тирозина. Их биологические свойства различаются. Например, 3-фенилпропионат и гиппуровая кислота, связанные с метаболизмом фенилаланина, в предыдущих исследованиях ассоциировались с более благоприятными показателями здоровья. Фенолсульфат и п-крезолсульфат, образующиеся из тирозина, напротив, относятся к соединениям, накопление которых особенно важно при нарушении функции почек.
Важно, что такие ассоциации не позволяют просто разделить все метаболиты на «полезные» и «вредные»: их действие зависит от концентрации, состояния организма и конкретного заболевания.
Клетчатка уменьшала использование кишечной слизи бактериями
Чтобы установить происхождение метаболитов, исследователи применили изотопное трассирование — метод, при котором атомы в питательных веществах помечают стабильными, то есть нерадиоактивными, изотопами и затем отслеживают их превращения в организме.
Эксперименты на мышах показали, что фенолсульфат и п-крезолсульфат могли образовываться, когда кишечные бактерии перерабатывали белки самого хозяина, в том числе муцины — основные белковые компоненты защитной слизи на поверхности кишечника. Добавление пищевых волокон уменьшало бактериальное расщепление этих белков и снижало образование соответствующих метаболитов.
Устойчивые к перевариванию пищевые белки действовали иначе. Они доставляли бактериям дополнительный фенилаланин и способствовали образованию 3-фенилпропионата и гиппуровой кислоты. Таким образом, клетчатка и непереваренные белки влияли на микробный обмен веществ разными, но дополняющими друг друга путями.
По словам Дженны АбуСалим, такие устойчивые к пищеварению белки могут оказаться недооцененным компонентом питания, влияющим на состав микробиома и его метаболические продукты. Однако пока это прежде всего экспериментальная концепция: работа не доказывает, что увеличение какого-либо конкретного вида растительного белка улучшит здоровье человека или предотвратит заболевание.
Некоторые «бактериальные» метаболиты производит сам организм
Вторая работа поставила под сомнение другое распространенное представление — что многие индольные и фенольные метаболиты в крови образуются преимущественно благодаря кишечным микроорганизмам.
Индольные соединения связаны с обменом аминокислоты триптофана. Они привлекают внимание исследователей, поскольку некоторые из них взаимодействуют с арилуглеводородным рецептором — белком, участвующим, среди прочего, в регуляции иммунных реакций и поддержании кишечного эпителия.
С помощью изотопного трассирования в мышах и крысах, а также экспериментов на культивируемых клетках человека исследователи обнаружили, что клетки млекопитающих самостоятельно способны образовывать целый ряд таких веществ. К ним относятся, в частности, индол-3-лактат и индол-3-ацетат.
Это не означает, что микробиота не участвует в их обмене. Одни и те же соединения могут образовываться несколькими путями. Однако результаты показывают, что концентрацию метаболита в крови нельзя автоматически считать показателем активности определенных кишечных бактерий.
Какие вещества действительно зависели от микробиома
Для некоторых соединений картина оказалась другой. Бактериальный метаболизм был необходим для образования арилпропионатов, а также свободных индола, фенола и п-крезола. В частности, к явно зависимым от микробиоты соединениям исследователи отнесли индол-3-пропионат и п-крезолсульфат.
У мышей после воздействия антибиотиками многие метаболиты, которые мог производить сам организм, сохранялись в кровотоке, несмотря на выраженное изменение микробиоты. Напротив, содержание соединений, зависимых от бактерий, снижалось.
Авторы дополнительно сопоставили эти выводы с данными людей. Один анализ включал метаболомные данные 169 пациентов, причем антибиотики обнаруживались в крови лишь у небольшой части из них. Отдельно изучались последовательные образцы трех пациентов с острым миелоидным лейкозом, получавших антибиотики широкого спектра. Результаты в целом соответствовали экспериментальным данным: предполагаемые метаболиты самого хозяина были устойчивее к изменениям микробиоты, тогда как некоторые бактериально-зависимые соединения снижались.
Авторы прямо отмечают, что эти наблюдения у людей требуют подтверждения в более крупных исследованиях.
Почему результаты важны для исследований питания и пробиотиков
В последние годы изучается возможность изменять микробиом диетой, пробиотиками или другими вмешательствами, чтобы увеличить концентрацию потенциально благоприятных метаболитов либо уменьшить образование нежелательных.
Новые данные показывают, почему такой подход требует точного понимания источника каждой молекулы. Если значительная часть нужного метаболита производится клетками человека, изменение состава кишечных бактерий может оказаться менее эффективным способом управления его уровнем, чем предполагалось. И наоборот, для соединений, полностью зависящих от микробиоты, питание и бактериальный состав кишечника могут иметь более непосредственное значение.
Первая работа одновременно показывает, что имеет значение не только количество пищевых волокон. То, какие белки достигают толстой кишки и какие источники аминокислот получают бактерии, тоже способно существенно менять их метаболическую активность.
До рекомендаций для людей еще далеко
Обе работы прежде всего посвящены механизмам обмена веществ. Значительная часть экспериментов проводилась на мышах, крысах и клеточных культурах. Они не сравнивали клинические исходы у людей, придерживающихся различных рационов, и не показывают, что отдельный устойчивый к пищеварению растительный белок способен предотвратить или лечить заболевание.
Даже термин Prif пока представляет собой предложенную авторами исследовательскую концепцию, а не признанную категорию пищевых веществ, содержание которой можно найти на этикетке продукта.
Поэтому вывод работ более фундаментальный: пища, микробиота и собственный метаболизм человека образуют единую систему, а присутствие определенной молекулы в крови еще не говорит однозначно о том, откуда она появилась.
Ранее исследования на животных также показывали, что богатый пищевыми волокнами рацион способен существенно менять состав и метаболическую активность кишечной микробиоты. Новые работы уточняют эту картину, показывая, что значение могут иметь не только углеводные волокна, но и устойчивые к пищеварению белки, а часть циркулирующих метаболитов вообще образуется независимо от бактерий.
Литература
- AbuSalim J. E., MacArthur M. M., Gupta M., et al. Digestion-resistant proteins support the healthy metabolite profiles associated with plant-based diets // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2026. — Vol. 123, No. 32. — e2605226123. — DOI: 10.1073/pnas.2605226123.
- AbuSalim J. E., Olszewski K., Youssef S., et al. Host metabolism can produce many indoles and phenols independently of the microbiome // Nature Metabolism. — 2026. — Vol. 8. — P. 1528–1544. — DOI: 10.1038/s42255-026-01550-8.