Метапребиотики в питании и медицине¶

Метапребиотики — класс пищевых и фармакологических субстанций, которые не усваиваются в верхних отделах желудочно-кишечного тракта и служат селективным субстратом для собственной микробиоты организма, стимулируя рост и метаболическую активность полезных бактерий. Термин предложен в 2016 году группой исследователей во главе с Гэри Фростом и введён для разграничения с пребиотиками: последние определяются преимущественно через избирательную ферментацию и пользу для хозяина, тогда как метапребиотики описываются прежде всего через механизм — прямое предоставление микробиоте метаболитов и их предшественников. К метапребиотикам относят, в частности, некоторые аминокислоты, короткоцепочечные жирные кислоты, жёлчные кислоты, полиамины, витамины группы B и ряд других соединений микробного или растительного происхождения.

¶История понятия

Концепция пребиотиков была сформулирована в 1995 году Марселем Роберфруа, который определил их как неперевариваемые компоненты пищи, благоприятно влияющие на организм через селективную стимуляцию роста и активности одной или нескольких групп бактерий в толстой кишке. Позднее, в 2008 году, Гленн Гибсон и коллеги уточнили определение, сделав акцент на избирательной ферментации.

Развитие метагеномики и метаболомики в 2010-х годах показало, что эффект многих пребиотиков опосредован не только ростом бактерий, но и продукцией конкретных метаболитов. Это привело к появлению термина «метапребиотики» (2016), а позднее — к попыткам пересмотреть и само определение пребиотика: в 2017 году Международная научная ассоциация по пробиотикам и пребиотикам (ISAPP) предложила считать пребиотиком любой субстрат, который селективно используется микроорганизмами хозяина и приносит пользу здоровью, распространив понятие и на неуглеводные соединения, и даже на субстраты вне желудочно-кишечного тракта.

¶Отличие от пребиотиков и пробиотиков

Ключевое различие: пребиотик должен быть ферментирован микробиотой, тогда как метапребиотик может действовать и без выраженной ферментации, поскольку уже является метаболитом или близок к нему по структуре. Тем не менее границы между категориями остаются предметом дискуссии, и часть соединений относят одновременно к нескольким группам.

¶Основные группы соединений

К метапребиотикам относят несколько классов веществ:

• Короткоцепочечные жирные кислоты — ацетат, пропионат, бутират. Бутират служит основным источником энергии для колоноцитов, участвует в поддержании барьерной функции кишечника и модуляции воспаления.
• Аминокислоты и их производные — триптофан, аргинин, глутамин, а также продукты их микробного превращения (индолы, серотонин).
• Полиамины — спермин, спермидин, путресцин, влияющие на пролиферацию и дифференцировку клеток эпителия.
• Жёлчные кислоты и их производные — вторичные жёлчные кислоты, образующиеся при микробной трансформации.
• Витамины — в первую очередь витамины группы B и витамин K, синтезируемые микробиотой.
• Полиненасыщенные жирные кислоты и их микробные метаболиты (например, конъюгированная линолевая кислота).

¶Механизмы действия

Метапребиотики реализуют эффект по нескольким направлениям. Во-первых, они служат готовым субстратом для бактерий, поддерживающих эубиоз, что снижает конкуренцию за питательные вещества с патогенами. Во-вторых, многие из них напрямую взаимодействуют с рецепторами эпителия и иммунных клеток: бутират ингибирует гистондеацетилазы и активирует G-белок-связанные рецепторы, участвующие в регуляции воспаления. В-третьих, метаболиты влияют на целостность плотных контактов между энтероцитами, снижая проницаемость кишечной стенки. Наконец, часть соединений модулирует состав микробиоты косвенно — через изменение pH среды и окислительно-восстановительного потенциала в просвете кишки.

¶Применение

Области применения метапребиотиков формируются в нескольких направлениях:

• Клиническое питание — добавки бутирата и его производных используют при воспалительных заболеваниях кишечника, синдроме раздражённого кишечника, после антибиотикотерапии.
• Функциональные продукты — обогащение пищевых продуктов метаболитами и их предшественниками для поддержания микробиоты.
• Спортивное питание — короткоцепочечные жирные кислоты и аминокислоты рассматриваются как средство поддержки метаболизма и восстановления.
• Ветеринария — кормовые добавки на основе метаболитов для сельскохозяйственных животных.

Степень доказанности эффектов различается: для бутирата и некоторых аминокислот накоплены данные клинических исследований, тогда как для ряда других соединений подтверждения ограничиваются экспериментами in vitro и на животных моделях.

¶Регуляторный статус и критика

Метапребиотики не выделены в отдельную регуляторную категорию ни в законодательстве Европейского союза, ни в России, ни в США. Продукты на их основе регистрируются как биологически активные добавки, специализированное питание или лекарственные средства в зависимости от заявленных свойств и доказательств эффективности. В России оборот таких продуктов регулируется техническими регламентами Таможенного союза и требованиями Роспотребнадзора к БАД.

Критика концепции связана с несколькими моментами. Часть исследователей указывает, что термин во многом пересекается с понятиями постбиотиков и пребиотиков, а его введение не добавляет новых механистических данных. Кроме того, для многих заявленных метапребиотиков отсутствуют крупные рандомизированные исследования, а эффект зависит от индивидуального состава микробиоты, что затрудняет стандартизацию дозировок. Отдельная проблема — стабильность соединений при хранении и прохождении через желудок, из-за чего требуются специальные формы доставки.

¶Перспективы исследований

Дальнейшее развитие направления связано с персонализированным подходом: анализ состава микробиоты конкретного человека позволяет подбирать метаболиты, дефицит которых у него наблюдается. Активно изучаются синтетические аналоги природных метаболитов, а также комбинации метапребиотиков с пробиотиками и пребиотиками (синбиотики). Отдельное направление — поиск биомаркеров, позволяющих прогнозировать ответ на вмешательство.