Херкулес Сакас

1 Микробиологичен отдел, Медицински факултет, Факултет по здравни науки, Университет в Янина, 45110 Янина, Гърция; rg.iou@sidizobp (P.B.); rg.iou@noztragk (C.G.)

Петрос Божидис

1 Микробиологичен отдел, Медицински факултет, Факултет по здравни науки, Университет в Янина, 45110 Янина, Гърция; rg.iou@sidizobp (P.B.); rg.iou@noztragk (C.G.)

Христос Тузиос

2 Медицински факултет, Факултет по здравни науки, Университет в Янина, 45110 Янина, Гърция; rg.iou@85950dm (C.T.); rg.iou@59850dm (D.K.); rg.iou@54850dm (G.A.); rg.iou@64850dm (Е.А.); rg.iou@56850dm (I.G.)

Дамянос Колиос

2 Медицински факултет, Факултет по здравни науки, Университет в Янина, 45110 Янина, Гърция; rg.iou@85950dm (C.T.); rg.iou@59850dm (D.K.); rg.iou@54850dm (G.A.); rg.iou@64850dm (Е.А.); rg.iou@56850dm (I.G.)

Джорджия Атанасиу

2 Медицински факултет, Факултет по здравни науки, Университет в Янина, 45110 Янина, Гърция; rg.iou@85950dm (C.T.); rg.iou@59850dm (D.K.); rg.iou@54850dm (G.A.); rg.iou@64850dm (Е.А.); rg.iou@56850dm (I.G.)

Ейрини Атанасопулу

2 Медицински факултет, Факултет по здравни науки, Университет в Янина, 45110 Янина, Гърция; rg.iou@85950dm (C.T.); rg.iou@59850dm (D.K.); rg.iou@54850dm (G.A.); rg.iou@64850dm (Е.А.); rg.iou@56850dm (I.G.)

Йоана Геру

2 Медицински факултет, Факултет по здравни науки, Университет в Янина, 45110 Янина, Гърция; rg.iou@85950dm (C.T.); rg.iou@59850dm (D.K.); rg.iou@54850dm (G.A.); rg.iou@64850dm (Е.А.); rg.iou@56850dm (I.G.)

Константина Гарцоника

1 Микробиологичен отдел, Медицински факултет, Факултет по здравни науки, Университет в Янина, 45110 Янина, Гърция; rg.iou@sidizobp (P.B.); rg.iou@noztragk (C.G.)

Резюме

Човешката микробиота се счита за добре позната сложна екосистема, съставена от различни микробни популации, играеща важна роля в повечето аспекти на човешкото здраве и благосъстояние. Няколко фактора като преход на бебета, хранителни навици, възраст, консумация на пробиотици и пребиотици, употреба на антибиотици, чревни съпътстващи заболявания и дори метаболитни заболявания могат непрекъснато да променят разнообразието и функцията на микробиотата. Изследването на веган взаимодействията между диетата и микробиотата е бързо развиваща се област, тъй като много изследвания са фокусирани върху потенциалните ефекти на диетичните модели на растителна основа върху човешката чревна микробиота. Съобщава се, че добре планираните веган диети и свързаните с тях компоненти влияят както върху бактериалния състав, така и върху метаболитните пътища на чревната микробиота. Документирани са определени ползи, свързани с медицински разстройства, но също така и ограничения (включително хранителни дефицити). Въпреки че веганската диета може да е неадекватна по отношение на калоричността си, тя е богата на диетични фибри, полифеноли и антиоксидантни витамини. Целта на настоящото проучване беше да предостави актуализация на съществуващите знания за хранителния статус на веганската диета и влиянието на хранителните им компоненти върху човешката чревна микробиота и здравето.

1. Въведение

През последните десетилетия растителните и вегетариански модели на хранене, доказани като свързани с няколко полезни здравни резултата, бяха възприети от все по-голям дял от хората в западните общества [1,2]. Вегетарианството се характеризира с разнообразие и разнородност на хранителните практики [3], с изключение на някои групи храни като месо, птици и подобни продукти, и се фокусира главно върху плодове, зеленчуци, зърнени храни, варива, ядки, семена и пчелен мед. Диетата може да включва морски дарове (пескетарианство) или яйца (ово-вегетарианство), млечни продукти (лакто-вегетарианство) или и двете (ово-лакто-вегетарианство) [4,5]. За разлика от това, най-строго регламентираната форма на вегетарианство (веганство) се характеризира с пълно въздържане от консумация на месо и храни от животински произход, като млечни продукти, яйца и мед [4], с диета, състояща се само от растителни храни като зърнени храни, зеленчуци, плодове, бобови растения, ядки, семена и зеленчуци мазнини и масла [6].

2. Веганско хранене

Веганската диета не включва продукти, направени от животни; по този начин, по-голямата част от доходите от хранителни вещества се основава на по-ниските нива на хранителната пирамида. Този вид хранене включва висок прием на плодове и зеленчуци и нисък прием на натрий и наситени мазнини [20]. Освен хранителните вещества, растенията съдържат множество фитохимикали, включително каротеноиди и полифеноли. Такива съединения са полифеноли, съдържащи се в гроздето, плодовете и ядките, индол-3-карбинол в кръстоцветните зеленчуци като кълнове, зеле и карфиол, изофлавони, открити в бобовите растения, включително детелина, соя и лупина, и ликопен в доматите. Като цяло тези вещества, които се наричат ​​хранителни съставки, нямат добавъчна хранителна стойност, но могат да повлияят на различни метаболитни пътища на тялото, осигурявайки множество ползи за здравето [36,37,38,39]. Ако обаче веганската диета не е планирана по подходящ начин, може да се появи намаляване на приема на калории и хранителен дефицит на мастни киселини, протеини, витамини и минерали [1].

2.1. Макронутриенти

Съдържанието на мастни киселини и наситени мазнини е особено ниско в растителната диета, което води до загуба на тегло, подобрен липиден профил и намалено кръвно налягане, свързано с профилактика на коронарна болест на сърцето и други хронични заболявания [44,45,46]. Растителните храни съдържат само малки количества мононенаситени и полиненаситени мастни киселини, главно α-линоленова киселина (ALA), и следователно омега-3 полиненаситени мастни киселини могат да бъдат получени от повечето растителни масла, зърнени храни, орехи, чиаз, рапица, ленено семе, камелина, рапица и коноп [4,45,47,48]. Добавките с микроводорасли, съдържащи докозахексаенова киселина (DHA), както и обогатени с DHA храни, редовни доставки на ALA храни и добавки също са добри източници на незаменими мастни киселини [1].

2.2. Микроелементи

Въпреки че веганската диета може да има неадекватна калоричност, тя е богата на антиоксидантни витамини и фитохимикали. Обикновено се изисква минимално количество витамини за метаболитните и хомеостазните функции [20]. Растителните храни явно доставят витамини към този вид диета, включително витамин С (L-аскорбинова киселина) и каротеноиди. Каротеноидите са предшественици на витамин А, като β-каротин или провитамин А, които се намират в изобилие в морковите. Полиненаситените растителни масла съдържат значителни количества липоразтворим витамин Е. Селенът, микроелемент, който е много важен за производството на глутатион пероксидаза, се намира и в много растителни храни [52,53]. Витамините също имат защитна роля при различни неопластични заболявания като хематологични (витамин С), глиом, бели дробове (витамин А), простата, гърди, колоректална (витамин Е и селен), орофарингеална, пикочен мехур, кожа, матка и яйчници ракови заболявания (селен) [53].

Витамин D, свързан както с усвояването на калция, така и с минерализацията на костите, играе съществена роля за здравето на костите [31]. Нивата му зависят предимно от адекватно излагане на слънце и поради това добавките може да не са необходими, особено сред индивидите, живеещи в региони с ниска ширина. Ниските концентрации на 25-хидроксивитамин D в серума са документирани във веганските общества, особено през зимата или пролетта, или при тези, живеещи във високи географски ширини [6,43,56]. Витамин D3 (холекалциферол) може да произхожда от растения или животни, докато витамин D2 (ергокалциферол) се произвежда от действието на ултравиолетовата радиация. Гъбите, третирани под ултравиолетова светлина, могат да бъдат важен източник на витамин D [31,45]. Алтернативни източници на витамин D са зърнените закуски и не млечните заместители на млякото, различно от соя, като овесени, бадемови и оризови напитки [6]. Ако излагането на слънце и приемът на обогатени храни са недостатъчни, за да отговорят на нуждите от хранителни вещества, се препоръчват добавки с витамин D, както за деца, така и за възрастни [18,57].

Недостиг на минерали като йод, калций и цинк също може да възникне. Йодният дефицит е много разпространен сред веганите, което често води до придобит хипотиреоидизъм [58]. Вегетарианските източници на йод включват йодирана сол и морски зеленчуци, съдържащи различни количества от минерала [45]. Има изобилие от растителни източници на калций; бионаличността на калция обаче е обратно пропорционална на количествата оксалат и в по-малка степен на фитата и фибрите, открити в зеленчуците [45,50]. Храните с високо съдържание на калций включват няколко зелени листни зеленчука, тофу, тахан [1] и обогатени храни като зърнени храни, соя, ориз, бадемови и кокосови напитки, сокове от портокал и ябълка и в по-малка степен неподсладени червена боровинка и домати с ниско съдържание на натрий [ 59]. Независимо от това, най-доброто усвояване се осигурява от зеленчуци с ниско съдържание на оксалати, включително броколи, зеле, зеле, ряпа, китайско зеле и бок чой [60].

Веганите имат възможност да консумират толкова желязо, колкото не-веганите ежедневно. Въпреки това, нивата на желязо и феритин в кръвта са по-ниски при веганите, отколкото при не-веганите. Абсорбцията на желязо, получено от хем, е значително по-висока в сравнение с приема на желязо от не-хем от растителни храни. Това може да се противодейства чрез консумация на аскорбинова киселина (цитрусови плодове, ягоди, киви), компонент, необходим за усвояването на негемовото желязо [1,50]. Бобови растения, боб, пълнозърнести храни, интегрални зърнени култури, тъмнозелени листни зеленчуци, плодове, семена и ядки могат да се използват като източници на желязо [16,30,61]. Цинкът действа като катализатор в метаболизма на желязото и не се усвоява толкова лесно от растителни източници, колкото от животински продукти, които обикновено осигуряват половината от приема на цинк [4]. При веганите ниските нива на цинк в плазмата могат да доведат до желязодефицитна анемия. Богатите на цинк растителни храни са пълнозърнест хляб, грах, царевица, ядки, моркови, пълнозърнести храни, пшенични зародиши, соя, зеле, репички, кресон и бобови растения [4,30,62].

3. Влияние на веганската диета върху човешката чревна микробиота

3.1. Състав на чревната микробиота и функционални аспекти

Микробният състав на човешката чревна микробиота се състои от няколко таксона от микроорганизми, като бактерии, вируси, протозои и гъбички [63]. Смята се, че стомашно-чревният тракт на човека съдържа около 100 трилиона микроорганизми, включващи повече от 1000 бактериални вида [63,64]. Bacteroidetes, Firmicutes, Actinobacteria, Proteobacteria, Fusobacteria и Verrucomicrobia се срещат предимно като част от нормалната чревна флора, където Bacteroidetes и Firmicutes представляват 90% от общата конституция на бактериалната фила, а Actinobacteria, Proteobacteria и Verrucomicrobia са представени в по-малка степен [64,65,66]. Кратко обобщение на често срещани бактерии в чревната микробиота е дадено в таблица 1 .

маса 1

Нормален състав на микробиота на човешките черва.

Бактероидети Фирмикути Актинобактерии
Бактероиди Клостридий Bifidobacterium
Превотела Faecalibacterium
Enterococcus Verrucomicrobia
Протеобактерии Стрептококи Акермансия
Ешерихия Roseburia
Шигела Лактобацилус Фузобактерии
Бацил Fusobacterium
Eubacterium
Руминокок

Дисбалансът или промяната в микробния състав и активност, наричан още „чревна микробиота дисбиоза“, се свързва с няколко клинични прояви, въпреки че все още не е ясно дали дисбиотичните модели са причина или последица от заболяването [84]. Тези нарушения включват затлъстяване, захарен диабет тип 2, неврологични и невропсихиатрични кормобилности (болести на Алцхаймер и Паркинсон, чернодробна енцефалопатия, разстройство от аутистичния спектър, депресия, амиотрофична странична склероза), алергия, карциногенеза, автоимунни заболявания (целиакия, системен лупус артрит, псориазис, атопичен дерматит), инфекциозни заболявания (инфекция с Clostridium difficile), сърдечно-съдови заболявания и хронични бъбречни, чернодробни и стомашно-чревни заболявания [63,66,74,75,81,85,86,87,88]. Сред най-често срещаните нарушения на стомашно-чревния тракт, свързани с дисбиозата на чревната микробиота, са двата основни типа възпалителни заболявания на червата, улцерозен колит и болест на Crohn [75]. Съобщава се също за синдром на раздразненото черво, дивертикуларно заболяване и колоректален рак [74] (Фигура 1).

диета

Промени в състава на чревната микробиота и свързани клинични нарушения. SLE, системен лупус еритематозус; RA, ревматоиден артрит; ССЗ, сърдечно-съдови заболявания; ХБН, хронично бъбречно заболяване; ТОЙ, чернодробна енцефалопатия; ASD, разстройство от аутистичния спектър; ALS, амиотрофична странична склероза; IBD, възпалително заболяване на червата; IBS, синдром на раздразненото черво.

3.2. Влияние на веганските хранителни компоненти върху човешката чревна микробиота

Характеризирането на бактериалното разнообразие на човешките черва обикновено се определя чрез използване на ентеротипиране, интерпретирано като бактериално съотношение Prevotella към Bacteroides (P/B) [93]. Въпреки че структурата на чревната микробиота в строгите вегани не е точно определена и няколко екологични, културни и генетични фактора са свързани с диференциацията на западната към незападната чревна общност, се съобщава, че съотношението P/B е по-високо при лица прием на естествени фибри и нишесте, отколкото при лица, спазващи диета от западен тип [94,95]. По този начин чревната микробиота е доминирана от видове Prevotella при лица с растителни хранителни навици, като популации, живеещи в африкански, азиатски и южноамерикански общества, докато ентеротипът, задвижван от Bacteroides, е преобладаващ при индивидите, живеещи в западните общества, които консумират диети, богати на животински протеини, аминокиселини и наситени мазнини [75,93]. Интересното е, че Prevotella spp. е установено, че осигуряват ефективни противовъзпалителни свойства при някои заболявания [26], включително възпалителен артрит [96] и множествена склероза [97], докато Bacteroides spp. обикновено участват в няколко инфекции, осигуряващи антимикробна резистентност към различни антибиотици, и могат да действат като полезни съставки и за човешкия гостоприемник [98].

Въздействие на веганските хранителни компоненти върху човешката чревна микробиота. Д. правоъгълник: Eubacterium rectale; C. perfringens: Clostridium perfringens; C. histolyticum: Clostridium histolyticum. LDL: липопротеин с ниска плътност; CRP: С-реактивен протеин.

Мазнините се считат за ефективен източник на енергия и въз основа на текущите данни, както качеството, така и количеството на приема на хранителни мазнини могат да повлияят на състава на чревната микробиота [65]. Веган диетите са диети с ниско съдържание на мазнини, съдържащи мононенаситени и полиненаситени мазнини, променящи микробния чревен състав чрез увеличаване на съотношението Bacteroidetes към Firmicutes. Напротив, наситените животински мазнини увеличават родовете на Proteobacteria и Firmicutes, а също така намаляват Bifidobacterium spp., Което може да провокира възпаление, което води постепенно до метаболитни нарушения [26] (Фигура 2). Съществуват силни и последователни доказателства, че консумацията на диети с животински мазнини може да бъде основен фактор за патогенезата на сърдечно-съдовите заболявания чрез повишаване на общия серумен холестерол и LDL нивата [87].

Съобщава се, че протеиново-енергийният статус при веганите е по-нисък в сравнение с всеядните [109]. Изследвания, изследващи въздействието на хранителните протеини върху микробиотата, потвърждават, че както Bifidobacterium, така и Lactobacillus видовете, както и чревните нива на SCFA са били повишени след консумация на грахов протеин, докато както патогенните C. perfringens, така и Bacteroides fragilis са били намалени [87]. Благоприятният ефект от консумацията на орехи върху състава на микробиотата на червата чрез увеличаване на Ruminococcus spp. и Bifidobacterium spp. и намаляващ Clostridium spp. също е докладвано [26] (Фигура 2). За разлика от това приемът на животински протеини изглежда има значителна роля в патогенезата на възпалително заболяване на червата, тъй като може да промени състава на микробиотата на червата чрез увеличаване на Bacteroides spp., Alistipes spp. И Bilophila spp. И намаляване на полезните Lactobacillus spp., Roseburia spp. ., и E. правоъгълник [87]. В допълнение, диетите с висок прием на животински протеини са свързани със сърдечно-съдови заболявания, тъй като консумацията на червено месо може да промени състава на микробиотата на червата, което води до производството на проатерогенен метаболит (триметиламин-N-оксид) при мишки [110].

Сред микроелементите, някои витамини, включително витамин К и витамини от В-комплекса (биотин, кобаламин, фолат, никотинова киселина, пантотенова киселина, пиридоксин, рибофлавин, тиамин), всички участващи в метаболизма на бактериите, могат да бъдат синтезирани в чревната микробиота [77]. От друга страна, проучвания, проведени при човешки доброволци, показват, че е установено, че каротеноидите като лутеин от касис влияят върху състава на микробиотата чрез увеличаване на Bifidobacterium spp. и Lactobacillus spp., и намаляващи Bacteroides spp. и Clostridium spp. [111].

4. Заключения

Принос на автора

Концептуализация, писане - изготвяне на оригинален проект, H.S .; P.B .; C.T .; Д.К .; Г.А .; Е.А .; I.G .; дизайн на изследването, H.S .; P.B .; C.G .; писане - преглед и редакция, H.S .; P.B .; C.G. Всички автори са прочели и са се съгласили с публикуваната версия на ръкописа.

Финансиране

Това изследване не получи външно финансиране.