Вплив харчових волокон на управління поживними речовинами та детоксикацію органів кишечника, печінки та нирок
Дороті А Кіффер
3 Випускник групи з харчової біології та
4 кафедра харчування, Каліфорнійський університет, Девіс, Девіс, Каліфорнія;
5 Відділ досліджень ожиріння та метаболізму, USDA – Служба досліджень сільського господарства, Західний дослідницький центр харчування людей, Девіс, Каліфорнія;
Рой Дж. Мартін
3 Випускник групи з харчової біології та
4 кафедра харчування, Каліфорнійський університет, Девіс, Девіс, Каліфорнія;
5 Відділ досліджень ожиріння та метаболізму, USDA – Служба досліджень сільського господарства, Західний дослідницький центр харчування людей, Девіс, Каліфорнія;
Шон Х Адамс
3 Випускник групи з харчової біології та
4 кафедра харчування, Каліфорнійський університет, Девіс, Девіс, Каліфорнія;
6 Дитячий центр харчування в Арканзасі, Літл-Рок, АР; і
7 Департамент педіатрії, Університет Арканзасу для медичних наук, Літл-Рок, АР
Анотація
Збільшення споживання харчових волокон (DF) викликає широкий спектр фізіологічних ефектів не лише локально в кишечнику, але й системно. ДФ можуть значно змінити середу кишечника, впливаючи на мікробіом кишечника, що, в свою чергу, впливає на кишковий бар’єр, шлунково-кишкові імунні та ендокринні реакції, а також на циклічність азоту та мікробний обмін. Потім ці зміни, пов’язані з кишечником, можуть змінити фізіологію та біохімію інших основних органів управління та детоксикації поживних речовин, печінки та нирок. Молекулярні механізми, за допомогою яких ДФ змінює фізіологію кишечника, печінки та нирок, ймовірно через локалізовані в кишечнику події (тобто бактеріальний метаболізм азоту, взаємодії мікробів-мікробів та мікробів-клітин-господарів) у поєднанні зі специфічними факторами, кишечник у відповідь на ДФ, які сигналізують або впливають на фізіологію печінки та нирок. Останні можуть включати ксенометаболіти, отримані мікробами, пептиди або біоактивні харчові компоненти, доступні мікробам кишечника, сигнали запалення та гормони кишечника. Метою цього огляду є узагальнити, як ДФ змінює середовище кишечника, щоб конкретно вплинути на функції кишечника, печінки та нирок, та обговорити потенційні локальні та системні мережі передачі сигналів, які беруть участь у цьому.
Вступ
Споживання харчових волокон (DF) 8 може позитивно впливати на здоров'я кишечника (1), а також на нешлунково-кишкові захворювання, такі як діабет (2), серцево-судинні захворювання (3), неалкогольна жирова хвороба печінки (NAFLD) (4) і хронічна хвороба нирок (ХХН) (5). ДФ має різноманітні фізіологічні ефекти (6–8), такі як сприяння зростанню виділених кишкових мікробів (9), зміна продукування факторів-господарів, таких як гормони (10) та цитокінів (11), а також продукція похідні метаболітів (ксенометаболіти) (12). Що стосується конкретних органів-мішеней, поганий стан кишечника все більше визнається важливим фактором регулювання фізіології та біохімії управління поживними речовинами та детоксикації; ця концепція породила такі терміни, як вісь кишки-печінки (13) та вісь кишки-нирки (14). Метою цього огляду є зосередити увагу на цих системах 1), розглянувши, як різні ДФ впливають на середовище кишечника, змінюючи функції кишечника, печінки та нирок; 2) навести приклади того, як можна використовувати технології на основі оміки нові уявлення про потенційні механізми та терапевтичний потенціал ДФ. Щоб помістити ці теми у належний контекст, подано короткий огляд DF.
Визначення та класифікація ДФ.
ТАБЛИЦЯ 1
Загальні типи клітковини, структура та джерела їжі
| Тип волокна | Структура | Джерела |
| Лігнін | Зшиті ароматичні кільця (21) | Всюдисущий у клітинних стінках рослин |
| Целюлоза | β- (1,4) -зв'язані одиниці глюкози (22) | Всюдисущий у клітинних стінках рослин |
| Арабіноксилан | β- (1,4) -зв'язаний кістяк ксилози з бічними ланцюгами арабінози (23) | Зернові культури |
| Інулін | β- (2,1) -зв’язані одиниці фруктози, як правило, з кінцевими кінцями глюкози (24) | Цибуля, топінамбур та ізоляти коренів цикорію додають до оброблених продуктів для збільшення вмісту клітковини (25) |
| β-глюкан | β- (1,3) -зв'язані одиниці глюкози (26) | Зернові та гриби |
| Гуарова камедь | β- (1,4) -зв'язані залишки манози з α-(1,6) зв’язані бічні ланцюги галактози (27) | Гуарова квасоля |
| Акація ясен (гуміарабік) | β- (1,3) -зв'язаний кістяк галактози з сильно розгалуженими бічними ланцюгами арабінози та рамнози та глікопротеїнами (28) | Затверділий сік дерева акації |
| Пектин | Складні хімічні структури, як правило, що складаються з α-(1,4) зв’язаний кістяк галактуронової кислоти з бічними ланцюгами арабінози, галактози та/або ксилози (29) | Яблука, груші, персики та вишні (30) |
| Псиліум | β- (1,4) -зв'язаний кістяк ксилози з бічними ланцюгами арабінози та ксилози (31) | Насіння з роду Plantago |
| Фрукто-олігосахариди | Дві до 10 β- (1,2) -зв’язаних одиниць фруктози (32, 33) | Деструкція інуліну або трансфруктозилювання сахарози |
| Стійкий крохмаль (5 видів) | α-(1,4) -зв'язані молекули глюкози (34, 35) | Тип 1: цільні зерна ядра |
| Тип 2: зелені банани, кукурудзяний крохмаль з високим вмістом амілози | ||
| Тип 3: варена, потім охолоджена картопля та рис | ||
| Тип 4: хімічно зшитий | ||
| Тип 5: ліпідні взаємодії |