Уявіть, що двоє людей їдять однакову порцію тієї самої страви, з однаковою кількістю жирів, білків і вуглеводів. За етикеткою вони отримують стільки ж калорій. Але за новими розрахунками, зробленими командою з Арізонського університету, їхній кишечник разом з мікробами всередині може «нарахувати» зовсім іншу кількість енергії. Про це йдеться в матеріалі SciTechDaily.
Що відомо коротко
- Вчені розробили математичну модель DAMM (digestion, absorption, and microbial metabolism), яка враховує не лише травлення людини, а й роботу кишкових мікробів.
- Модель показує, скільки енергії засвоюється у верхніх відділах шлунково-кишкового тракту, а що доходить до товстої кишки і переробляється мікробами.
- За розрахунками DAMM, близько 7,4% добової енергії (в середньому приблизно 140 ккал) надходить із коротколанцюгових жирних кислот, які виробляють мікроби.
- Люди на типовій західній дієті засвоювали приблизно на 116 ккал на день більше, ніж ті, хто їв багату на клітковину «мікробіом-підсилюючу» дієту.
- DAMM точніше, ніж класичний метод Атватера, прогнозував, скільки калорій люди реально засвоюють з їжі.
Чому «калорії на етикетці» не збігаються з реальністю
Калорії на етикетках рахують за простою схемою: грам білка, жиру чи вуглеводу множать на середнє «енергетичне значення». Цей підхід, відомий як фактори Атватера, існує понад сто років. Він зручний, але ігнорує один ключовий «орган» нашого тіла – трильйони мікробів у кишечнику.
Травний тракт можна уявити як довгу фабрику з двома цехами. У верхньому відділі (шлунок і тонкий кишечник) працюють ферменти людини, які розщеплюють частину їжі й передають організму левову частку енергії. А внизу, в товстій кишці, свій «нічний змінний цех» запускають мікроби, які добувають енергію з того, що людські ферменти пропустили.
Саме цей другий цех класична калорійна арифметика практично не враховує. Проте саме там клітковина і стійкий крохмаль перетворюються на коротколанцюгові жирні кислоти – додаткове паливо для організму.
Як працює модель DAMM
Команда Арізонського державного університету створила математичну модель DAMM, яка намагається простежити за їжею від тарілки до виходу з організму. Вона «розкладає» дієту на білки, жири та вуглеводи, а потім оцінює, скільки з них засвоюється у верхніх відділах кишечника.
Далі DAMM «відправляє» рештки у товсту кишку, де живе мікробіом – спільнота бактерій та інших мікроорганізмів. Тут мікроби ферментують клітковину та інші недоперетравлені компоненти, утворюючи коротколанцюгові жирні кислоти. Частина цих сполук всмоктується і стає додатковим джерелом енергії для людини.
Модель також враховує утворення метану спеціальними мікроорганізмами – метаногенами. Це ще одна деталь мікробного «енергетичного бюджету», яка зазвичай залишається поза увагою.
У підсумку DAMM розділяє енергетичний вклад на три частини: що одразу засвоює організм, що створюють мікроби і що виводиться назовні.
Верхній проти нижнього «поверху» травлення
За розрахунками моделі, близько 85% придатної для використання енергії ми отримуємо з верхніх відділів шлунково-кишкового тракту. Але несподівано багато – приблизно 15% – надходить із нижньої частини, де працюють мікроби.
Середньо коротколанцюгові жирні кислоти, утворені в товстій кишці, додавали близько 140 ккал на день. Для когось це може бути еквівалент невеликого перекусу, який ви навіть не бачили – його «зготував» ваш власний мікробіом.
Коли вчені порівняли розрахунки DAMM із вимірюваннями з контрольованого дослідження харчування, модель виявилася точнішою за метод Атватера. Стандартний підхід, як правило, недооцінював засвоєні калорії, тоді як DAMM краще відображав реальні показники.
Чому дієта з клітковиною дає менше калорій без голоду
Дані для моделі взяли з експерименту, де здорові дорослі дотримувалися однієї з двох дієт. Перша – так звана «дієта-підсилювач мікробіому» – містила багато клітковини та стійкого крохмалю, менше оброблених продуктів і більші частинки їжі. Друга нагадувала типову західну дієту: більше перероблених продуктів, менше клітковини, дрібніші частинки.
Виявилося, що учасники на західній дієті щодня засвоювали приблизно на 116 ккал більше, ніж ті, хто їв багату на клітковину їжу. При цьому група з високою кількістю клітковини не повідомляла про посилення відчуття голоду.
DAMM допомогла пояснити цей ефект. «Мікробіом-підсилююча» дієта доставляла в товсту кишку більше ферментованого матеріалу – тобто «пального» для мікробів. Вони активніше виробляли коротколанцюгові жирні кислоти, і це узгоджувалося з тим, що в крові та калі людей з цієї групи виявляли вищий рівень цих сполук.
Але навіть із додатковою енергією від мікробів, загальна кількість засвоєних калорій на дієті з високим вмістом клітковини була нижчою. Іншими словами, така їжа краще «годувала» мікроби, але не перевантажувала організм калоріями.
Що це означає для ожиріння та метаболічних розладів
Дослідники вважають, що DAMM може стати інструментом для глибшого розуміння ожиріння, діабету та інших метаболічних порушень. Модель показує, як різні дієти змінюють не лише організм людини, а й цілу екосистему мікробів у товстій кишці.
За словами професорки Рози Краймальнік-Браун (Rosa Krajmalnik-Brown), травлення – це не суто людський процес, а «співпраця» між нами та мікроорганізмами. DAMM дає спосіб кількісно оцінити вклад цих мікробних партнерів в енергетичний баланс і здоров’я.
У перспективі, коли модель удосконалять, вона може допомогти лікарям створювати більш персоналізовані плани харчування. Адже для двох людей з різними мікробіомами одна й та сама тарілка їжі може приносити різну кількість енергії.
Цікаві факти
- 🍽️ Більше ніж століття ми покладалися на метод Атватера, який майже не враховує мікроби, але саме вони забезпечують близько 15% придатної енергії.
- 🦠 Модель DAMM розділяє енергію на те, що одразу засвоює організм, що виробляють мікроби, і що виводиться, дозволяючи буквально «порахувати» вклад бактерій.
- 🥦 Висококлітковинна дієта збільшує виробництво коротколанцюгових жирних кислот мікробами, але водночас зменшує загальну кількість засвоєних калорій.
FAQ
Це вже остаточні дані чи лише початкова модель?
DAMM – це математична модель, побудована на основі конкретного контрольованого дослідження харчування. Вона показала кращу точність, ніж традиційний метод, але автори підкреслюють, що це «рамка, яка має розвиватися» та доповнюватися новими знаннями про дієту, метаболізм і мікробів.
Чи означає це, що можна ігнорувати калорії на етикетці?
Ні. Позначені калорії залишаються корисною орієнтирною величиною. Модель лише показує, що реальне засвоєння енергії залежить і від мікробіома, і від типу їжі. Тобто для точнішого розуміння енергетичного балансу потрібно враховувати більше, ніж просто цифри на упаковці.
Чому вчені так довго не враховували роль мікробів у розрахунку калорій?
Більше ста років тому про мікробіом знали набагато менше, ніж сьогодні, та не мали інструментів для його вивчення. Тому енергетичну цінність їжі рахували, виходячи з хімічного складу продуктів. Лише останні десятиліття показали, наскільки активно мікроби беруть участь у травленні й енергетичному обміні.
Чи може DAMM уже зараз використовуватися для підбору дієти конкретній людині?
Поки що модель застосовували для аналізу результатів контрольованого дослідження і порівняння типових дієт. Дослідники сподіваються, що з часом, коли вони краще зрозуміють взаємодію дієти, метаболізму та мікробіому, DAMM зможе стати основою для більш персоналізованих рекомендацій, але це ще перспектива, а не готовий інструмент у клініці.
🤯 Виходить, що наша «калорійність» – це не лише властивість їжі, а й властивість екосистеми мікробів у кишечнику – двоє людей можуть з’їдати однаковий обід, але отримувати різну кількість енергії, бо їхні невидимі мікробні партнери працюють по-різному. Це змушує по-новому подивитися на вагу, дієти й здоров’я: ми годуємо не тільки себе, а й цілий внутрішній мікросвіт, який у відповідь формує наш енергетичний баланс.