Клетчатка и микробиом. Что нужно кишечнику на самом деле
«Без клетчатки кишечник не работает». «Микробиому нужны овощи и цельные зёрна». Эти фразы повторяют так часто, что они кажутся законом природы. Разберёмся, как на самом деле устроены кишечник и его бактерии, что им нужно и что меняется, когда клетчатки в рационе становится мало.
Что такое клетчатка
Клетчатка — это части растений, которые наши собственные ферменты переварить не могут: целлюлоза, гемицеллюлоза, пектины, инулин, резистентный крахмал. Она проходит тонкий кишечник почти нетронутой. Дальше её судьба разная:
- Нерастворимая клетчатка (целлюлоза, оболочки зёрен) почти не ферментируется. Она просто увеличивает объём кала, удерживая воду.
- Растворимая и ферментируемая клетчатка (пектины, инулин, резистентный крахмал) становится едой для бактерий толстого кишечника.
Миф первый — без клетчатки не будет стула
Кал состоит не только из остатков еды. Примерно три четверти его массы — вода. Значительная часть сухого вещества — бактерии, живые и мёртвые, а также слущенные клетки кишечника, слизь, желчь. Всё это образуется независимо от того, едите вы овощи или нет.
Клетчатка в основном добавляет объём. Поэтому, когда её становится мало, объём стула уменьшается, а ходить в туалет человек начинает реже. Это не обязательно запор.
Что такое запор на самом деле. Врачи определяют запор не по частоте, а по совокупности признаков: твёрдый стул, натуживание, ощущение неполного опорожнения, дискомфорт. Если стул мягкий, выходит легко и без дискомфорта, но реже, чем раньше, это просто меньший объём отходов, а не болезнь.
Я почти год живу на таком питании и практически не ем клетчатки. В туалет я хожу без проблем. Изменилось только то, что объём стал меньше, а походы реже. Объективно отходов просто стало меньше, потому что почти всё, что я ем, усваивается.
Исследование 2012 года. Людям с хроническими запорами без явной причины предложили снизить или полностью убрать клетчатку. Через полгода у тех, кто убрал её полностью, вздутие, боли и натуживание почти исчезли, а частота стула выросла. У тех, кто продолжил есть много клетчатки, улучшений не было. Исследование небольшое, но оно ставит под сомнение автоматический совет «больше клетчатки при запоре».
Животная пища усваивается почти полностью: качественный животный белок переваривается и всасывается в тонком кишечнике более чем на 90%. До толстого кишечника доходит мало, и выводить телу почти нечего.
Как устроен микробиом
В толстом кишечнике живут триллионы бактерий. Это не «питомцы», которых надо кормить определённым кормом, а экосистема. Она подстраивается под то, что приходит сверху, и под то, что производит сам организм.
Главная валюта этой экосистемы — короткоцепочечные жирные кислоты: ацетат, пропионат и бутират. Их производят бактерии при брожении.
Бутират — главное топливо клеток толстой кишки. Клетки слизистой толстого кишечника, колоноциты, получают из бутирата большую часть своей энергии. Ещё бутират укрепляет плотные контакты между клетками, то есть «герметичность» кишечной стенки, и снижает воспаление.
Отсюда и родилась логика «клетчатка нужна, потому что из неё делается бутират». Но если копнуть глубже, выясняется, что клеткам нужен не салат, а сами жирные кислоты и сигналы, которые они передают. И получать их можно разными путями.
Откуда берутся нужные вещества без клетчатки
1. Кетоны — родственник бутирата
β-гидроксибутират, главный кетон, химически очень похож на бутират. И работает он во многом так же: оба ингибируют ферменты HDAC (включают защитные гены) и оба активируют один и тот же рецептор HCAR2 на клетках кишечника и иммунных клетках, который гасит воспаление. На кетогенном питании кетоны поступают к клеткам кишечника из крови, то есть «изнутри», а не от бактерий. В исследовании на мышах в журнале Cell (2020) кетоны сами по себе меняли состав микробиоты и снижали количество провоспалительных Th17-клеток в кишечнике.
2. Животная «клетчатка»
У хищников тоже есть микробиом, и он тоже производит короткоцепочечные жирные кислоты. Источник — соединительная ткань: коллаген, хрящи, сухожилия, кожа, гликозаминогликаны. В исследовании на гепардах учёные назвали это «животной клетчаткой»: она частично не переваривается и ферментируется бактериями так же, как растительная. Хрящики, кожа, бульоны, недорогие куски с соединительной тканью делают похожее и у человека.
3. Белок и перекрёстное питание бактерий
Бактерии кормят друг друга. Одни производят ацетат и лактат, другие превращают их в бутират. Часть аминокислот, дошедших до толстого кишечника, ферментируется в разветвлённые короткоцепочечные жирные кислоты, например изобутират, которые колоноциты тоже могут использовать как топливо.
4. Собственная слизь кишечника
Кишечник постоянно вырабатывает слизь, богатую углеводными цепочками. Некоторые бактерии, например Akkermansia muciniphila, питаются ею. Количество Akkermansia растёт при голодании и кетогенном питании, а в исследованиях её связывают с лучшей чувствительностью к инсулину и здоровым обменом веществ.
Микробиом изменится. Это плохо?
Да, при отказе от килограммов овощей и зерна состав микробиоты меняется. Это факт, и он проявляется быстро.
В исследовании Лоуренса Дэвида в журнале Nature (2014) люди несколько дней ели только животную пищу. Уже через сутки-двое микробиом перестроился: стало меньше бактерий, сбраживающих растительные полисахариды, и больше бактерий, устойчивых к желчи, которые работают с белком и жиром. После возвращения к обычной еде состав вернулся обратно.
Но изменение само по себе не означает вред. Когда человек перестаёт есть ультрапереработанную еду, он худеет, меняются его анализы, размер одежды, даже внешность. Никто не называет это плохим, хотя человек «уже не тот, что был». Микробиом устроен так же: он подстраивается под рацион. Вопрос не в том, изменился ли он, а в том, что происходит с человеком: воспаление, самочувствие, пищеварение, анализы.
Микробиом — это не фиксированный орган, который надо охранять в одном состоянии. Это отражение того, как мы питаемся.
Долгое время считалось, что чем разнообразнее микробиом, тем лучше. Но разнообразие — это связь, найденная в наблюдениях, а не доказанное правило. Интересный кусочек пазла: в исследовании Стэнфорда 2021 года рацион с большим количеством клетчатки за 10 недель не увеличил разнообразие микробиома, а ферментированные продукты (кефир, йогурт, квашеные овощи) увеличили и снизили маркеры воспаления. Кефир и натуральный йогурт хорошо вписываются в наш рацион.
Меньше раздражителей — меньше поводов защищаться
Кишечник — самая большая граница между нами и внешним миром, и в его стенке находится большая часть иммунной системы. Её работа — оценивать, что пришло, и реагировать на угрозы.
Глиадин из пшеницы запускает выработку белка зонулина, который временно ослабляет плотные контакты между клетками кишечника, и в лабораторных исследованиях это показано на клетках здоровых людей. Лектины, эмульгаторы, избыток сахара и алкоголя тоже нагружают кишечный барьер.
Логика здесь простая. Когда из рациона уходят зерновые, антинутриенты, сахар и промышленные добавки, у иммунной системы кишечника становится меньше поводов для постоянной реакции. Защита остаётся, но включается тогда, когда приходит настоящая угроза. Для многих людей именно это объясняет, почему на таком питании уходят вздутие, тяжесть и проблемы с кожей. Это гипотеза, складывающаяся из механизмов, но она хорошо согласуется с опытом.
Честно об открытых вопросах
Если мы стоим за правду, нужно показывать и те кусочки пазла, которые пока не ложатся в картину гладко.
- Бактерии, любящие желчь. На животной диете растёт количество Bilophila wadsworthia, бактерии, которая питается желчью. Что это значит для здорового человека в долгую, пока неизвестно.
- Вторичные желчные кислоты. Больше жира — больше желчи, а бактерии превращают часть желчных кислот во вторичные, некоторые из которых в высоких концентрациях повреждают клетки кишечника. В двухнедельном эксперименте 2015 года с обменом рационов эти показатели росли на жирной западной еде, но это была типичная западная еда, а не наш рацион.
- Слизистый слой. У мышей при полном отсутствии клетчатки бактерии активнее поедали слизь кишечника, и барьер истончался. Как это переносится на человека с кетонами и животной «клетчаткой», пока не изучено.
Именно поэтому мы оставляем в рационе небольшую порцию растений, особенно остывшие после приготовления крахмалистые овощи с резистентным крахмалом, едим соединительную ткань и ферментированную молочку. Это недорогая страховка, которая закрывает открытые вопросы, не возвращая в рацион зерно и килограммы листьев.
А как же рак кишечника и дивертикулы?
Рак. Связь клетчатки с меньшим риском рака кишечника видна в наблюдениях. Но когда это проверили в рандомизированных исследованиях, где людям после удаления полипов давали больше клетчатки, количество новых полипов не снизилось (два крупных исследования 2000 года в New England Journal of Medicine).
Дивертикулы. Десятилетиями считалось, что дивертикулёз вызывает нехватка клетчатки. В крупном исследовании 2012 года в журнале Gastroenterology всё оказалось наоборот: у людей, евших больше клетчатки, дивертикулёз встречался чаще.
Итог
- Клетчатка не нужна для того, чтобы кишечник работал. Без неё стула становится меньше, и это нормально.
- Клеткам кишечника нужны жирные кислоты и сигналы, а не конкретно овощи. Кетоны, животная соединительная ткань, белок и собственная слизь дают альтернативные источники.
- Микробиом меняется вместе с рационом. Само изменение не вред: важны самочувствие, воспаление и анализы.
- Открытые вопросы есть, и небольшая порция правильных растений, ферментированная молочка и соединительная ткань их страхуют.
Ключевые источники
- Rose C. et al. The characterization of feces and urine: a review of the literature. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 2015.
- Ho K. et al. Stopping or reducing dietary fiber intake reduces constipation and its associated symptoms. World Journal of Gastroenterology, 2012.
- Roediger W. Role of anaerobic bacteria in the metabolic welfare of the colonic mucosa in man. Gut, 1980.
- Taggart A. et al. (D)-β-Hydroxybutyrate inhibits adipocyte lipolysis via the nicotinic acid receptor PUMA-G (HCAR2). Journal of Biological Chemistry, 2005.
- Ang Q. et al. Ketogenic diets alter the gut microbiome resulting in decreased intestinal Th17 cells. Cell, 2020.
- Depauw S. et al. Animal fibre: the forgotten nutrient in strict carnivores? British Journal of Nutrition, 2013.
- Olson C. et al. The gut microbiota mediates the anti-seizure effects of the ketogenic diet. Cell, 2018.
- David L. et al. Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome. Nature, 2014.
- Wastyk H. et al. Gut-microbiota-targeted diets modulate human immune status. Cell, 2021.
- Fasano A. Zonulin and its regulation of intestinal barrier function. Physiological Reviews, 2011.
- O'Keefe S. et al. Fat, fibre and cancer risk in African Americans and rural Africans. Nature Communications, 2015.
- Desai M. et al. A dietary fiber-deprived gut microbiota degrades the colonic mucus barrier. Cell, 2016.
- Schatzkin A. et al. Lack of effect of a low-fat, high-fiber diet on the recurrence of colorectal adenomas. NEJM, 2000; Alberts D. et al. NEJM, 2000.
- Peery A. et al. A high-fiber diet does not protect against asymptomatic diverticulosis. Gastroenterology, 2012.