11 Minute
Un microb surprinzător din intestinul tău — unul care produce metan — poate modifica cantitatea de calorii pe care organismul o extrage din alimente, în special din fibre. Cercetări noi de la Arizona State University arată că persoanele al căror microbiom produce mai mult metan pot absorbi mai multă energie din aceleași mese bogate în fibre comparativ cu cele cu producție scăzută de metan. Studiul ridică întrebări relevante pentru nutriție personalizată, gestionarea greutății și înțelegerea rolului microbiotei intestinale în metabolismul energetic.
Methane in the gut: the invisible calorie amplifier
Ne obișnuim să gândim digestia ca pe un proces exclusiv uman, însă o mare parte din acest proces este realizată de trilioane de microorganisme care trăiesc în colon. Aceste microorganisme fermentesc fibrele dietetice în acizi grași cu lanț scurt (SCFA) — molecule care pot fi utilizate de organism pentru energie. În timpul fermentației se formează, de asemenea, hidrogen molecular (H2), care se poate acumula şi încetini activitatea microbiană dacă nu este consumat de alte organisme din microbiom.
În acest context intră în scenă metanogenii: un grup de archaea (rude microbiene ale bacteriilor) care folosesc hidrogenul produs în timpul fermentației și generează metan ca produs final. Organismul uman în sine nu produce metan — doar aceste microorganisme o fac — astfel încât cantitatea de metan eliberată poate servi ca un indicator al unui microbiom eficient în transformarea fibrelor în calorii utilizabile. Aceasta nu înseamnă neapărat că metanul este "bun" sau "rău", ci că prezența sa reflectă dinamici microbiene care influențează balanța energetică.
"Corpul uman nu produce metan, doar microbii o fac. De aceea am sugerat că metanul poate fi un biomarker care semnalează producția eficientă de acizi grași cu lanț scurt," spune Rosy Krajmalnik-Brown, director al Biodesign Center for Health Through Microbiomes de la ASU și autor corespunzător al studiului. Observațiile sale subliniază potențialul unei măsurători cuantificabile, precum metanul, pentru a descrie funcția metabolică a microbiomului intestinal.
How the study measured metabolism — beyond a single breath test
Studiile anterioare au folosit în mod frecvent teste de respirație pentru a estima producția de metan, însă echipa condusă de ASU a aplicat o metodă mai comprehensivă și mai precisă. Cercetătorii s-au asociat cu AdventHealth Translational Research Institute pentru a introduce voluntarii într-un calorimetru de cameră întreagă — o cameră etanșă, cu aspect asemănător unei camere de hotel, capabilă să măsoare rata metabolică și toate gazele eliberate pe parcursul mai multor zile. Participanții au stat în calorimetru timp de șase zile, iar echipa a înregistrat continuu emisiile de metan și consumul energetic.
Această metodă oferă o captură completă a producției totale de metan — atât din respirație, cât și din alte emisii — și le leagă direct de măsurătorile metabolice, precum consumul de energie, analizele de scaun și analizele sanguine. Probe adiționale au permis echipei să măsoare nivelurile de SCFA și să cartografieze care microorganisme erau active sub diferite regimuri alimentare. Datele combinate permit o corelare mai puternică între funcția microbiotei (de exemplu, producția de SCFA) și efectele măsurabile asupra energiei obținute de gazdă.
Two diets, different responses
Fiecare participant a urmat două diete controlate în cadrul experimentului: una săracă în fibre, de tip procesat, și alta bogată în fibre, bazată pe alimente integrale. Ambele meniuri au fost aliniate ca proporții ale macronutrienților (carbohidrați, proteine, grăsimi), astfel încât diferențele observate în absorbția energiei să poată fi atribuite modului în care microbiomul intestinal procesează fibrele, nu doar compoziției calorice brute a dietei.
În mare, dieta bogată în fibre a condus la o absorbție calorică mai mică pentru majoritatea participanților comparativ cu dieta de tip procesat. Totuși, elementul cheie a fost că persoanele al căror microbiom producea niveluri mai ridicate de metan au absorbit mai multe calorii din aceeași dietă bogată în fibre decât participanții cu producție scăzută de metan. Cu alte cuvinte, microbiomele care produc metan par mai eficiente în a transforma fibrele în energie absorbabilă.
Acest rezultat sugerează că efectul fibrelor asupra balanței energetice nu este uniform: două persoane pot mânca mese similare bogate în fibre, dar pot obține cantități diferite de energie în funcție de compoziția și funcția microbiotei lor intestinale. Factorii determinanți includ abundanța metanogenilor, rețelele metabolice microbiene și fluxurile de hidrogen în ecosistemul colonic.
"Această diferență are implicații importante pentru intervențiile dietetice. Arată că persoanele care urmează aceeași dietă pot răspunde în mod diferit. O parte din această variație se datorează compoziției microbiomului intestinal," explică Blake Dirks, autor principal și cercetător absolvent la Biodesign Center de la ASU. Dirks subliniază legătura dintre ecologia microbiană și rezultatele clinice care ar putea influența recomandările nutriționale personalizate.
Why this matters for nutrition and weight
Rezultatele studiului nu înseamnă că fibrele sunt dăunătoare. În ansamblu, dietele bogate în fibre au încă drept efect o absorbție calorică mai mică comparativ cu dietele procesate — un motiv important pentru promovarea consumului de alimente integrale în ghidurile de nutriție. Cheia este însă că cantitatea exactă de calorii recuperate din fibre variază în funcție de comunitatea microbiană a fiecărei persoane. Această variabilitate microbiană poate contribui la explicații pentru de ce două persoane care consumă mese identice pot avea balanțe calorice și răspunsuri metabolice distincte după fermentația colonică.
O înțelegere mai clară a rolului metanului ar putea ghida nutriția personalizată: în viitor, clinicianii ar putea adapta sfaturile alimentare în funcție de prezența și activitatea metanogenilor din intestin — fie prin recomandări alimentare, fie prin strategii de intervenție microbiană (probiotice, prebiotice sau alte terapii direcționate). Echipa de cercetare menționează, de asemenea, aplicații potențiale pentru strategii de pierdere în greutate și îmbunătățire a sănătății metabolice, mai ales dacă studiile viitoare vor include populații cu obezitate, diabet sau alte tulburări metabolice.
Pe plan practic, informațiile despre producția de metan și producția de SCFA pot ajuta la dezvoltarea unui profil metabolic al pacientului: o combinație între măsurători funcționale (de exemplu, calorimetrie) și profiling metagenomic sau metagenomică funcțională. Aceasta întărește ideea că "calorii" nu sunt toate egale — sursa, disponibilitatea și transformarea lor depind de interacțiunile complexe dintre dietă și microbiomul gazdei.
Inside the lab: collaboration and data
Studiul a îmbinat ecologia microbiană, știința clinică translațională și măsurători precise ale balanței energetice. Karen D. Corbin, investigator asociat la AdventHealth institute și coautoare, a subliniat valoarea muncii interdisciplinare: "Combinarea măsurilor precise ale balanței energetice prin calorimetrie de cameră întreagă cu expertiza ASU în ecologia microbiană a permis inovații cheie." Acest tip de colaborare este esențial pentru a lega mecanismele moleculare și microbiene de fenomene măsurabile la nivelul organismului uman.
Analizele sanguine și de scaun au arătat că producția mai mare de metan a corelat cu niveluri crescute de SCFA produse și absorbite — dovezi biochimice că metanogenii contribuie la menținerea activității fermentative microbiene prin eliminarea hidrogenului în exces. Prin scăderea presiunii parțiale a hidrogenului în microambientul colonic, metanogenii permit unor căi fermentative suplimentare să funcționeze eficient, ceea ce se traduce printr-un randament energetic mai mare din fibrele alimentare.
Această succesiune de interacțiuni — fermentație microbiană a fibrelor, generare de hidrogen, consum de hidrogen de către metanogeni și conversia rezultatului în SCFA — conturează o punte mecanistică între compoziția microbiotei și aportul energetic al gazdei. Datele integrate, incluzând secvențiere genomică, măsurători metabolice și calorimetrie, susțin concluziile și oferă un cadru robust pentru cercetări viitoare.
Implications and open questions
Acest studiu reprezintă un prim pas în integrarea profilurilor microbiomului în recomandările alimentare. Rămân însă întrebări importante: Cât de stabile sunt comunitățile producătoare de metan în timp? Pot modificările dietetice, probioticele, antibioticele sau alte intervenții schimba în mod semnificativ nivelurile de metanogeni? Și cum se manifestă aceste dinamici la persoanele cu boli metabolice, cum ar fi obezitatea severă sau diabetul de tip 2?
Participanții din studiul ASU au fost în general sănătoși, iar experimentul nu a urmărit pierderea în greutate ca obiectiv primar, deși câteva persoane au înregistrat scăderi ușoare ale greutății în urma dietei bogate în fibre. Echipa de cercetare își propune să examineze, în etapele următoare, diete țintite pentru schimbări de greutate și să includă populații cu condiții metabolice, pentru a determina dacă relația dintre metan, SCFA și absorbția energetică se menține sau se modifică în contexte clinice diferite.
Din punct de vedere științific, este esențial să combinăm măsurători funcționale (de exemplu, calorimetrie și măsurători directe ale gazelor) cu profiling molecular (secvențiere, metagenomică funcțională, metabolomică), pentru a construi modele predictive ale modului în care microbiomul influențează balanța energetică. Astfel de modele ar putea fi utilizate pentru a personaliza recomandările nutriționale și terapiile metabolice, dar și pentru a înțelege variația individuală în răspunsurile la dietă.
Expert Insight
"Această lucrare evidențiază un mecanism subtil, dar important, prin care microbii influențează metabolismul uman," spune Dr. Elena Moreno, un gastroenterolog și cercetător în microbiom (personaj fictiv, dar reprezentativ pentru comunitatea științifică). "Uneori simplificăm excesiv ideea că fibrele sunt în mod uniform "sărace în calorii"; realitatea este mai nuanțată. Partenerii microbieni determină în mare măsură cât din acea fibră se transformă în energie utilă. Recunoașterea acestei variabilități ar putea spori eficacitatea recomandărilor nutriționale."
Studiul poziționează metanul nu ca o curiozitate, ci ca un biomarker măsurabil care conectează ecologia microbiană la balanța energetică umană. Această legătură deschide noi direcții pentru proiectarea dietelor personalizate și cercetarea metabolică — un teritoriu promițător pentru clinicieni, nutriționiști și oamenii de știință interesați de microbiom.
Pe termen lung, integrarea informațiilor despre metan și SCFA în practica clinică ar putea permite strategii adaptate: de exemplu, identificarea persoanelor în care un microbiom bogat în metanogeni ar putea necesita ajustări specifice ale aportului de fibre sau intervenții care să modifice compoziția microbiană pentru a optimiza obiective metabolice. În același timp, este important să subliniem că fibrele rămân esențiale pentru sănătatea digestivă, pentru echilibrul microbian și pentru prevenția bolilor cronice, iar recomandările trebuie ponderate cu atenție pentru a nu descuraja consumul adecvat de fibre pe scară largă.
În concluzie, relația dintre metan, microbiom și calorii absorbite ilustrează complexitatea interacțiunilor dietă–microbiom–gazdă. Pe măsură ce știința avansează, vom putea transforma aceste descoperiri în instrumente pragmatice pentru nutriție personalizată și managementul sănătății metabolice.
Sursa: scitechdaily
Lasă un Comentariu