Kasvuerikiirus on keskse tähtsusega soole mikroobikoosluste kujunemisel

Uuringu fookus oli pektiini ja ksülaani mõjul soolemikrobiootale.

On teada, et ligi 80% inimese immuunsüsteemist töötab seedetraktis. Selles erinevate rakkude ja organite vahelises koostöös on väga oluline roll ka soolebakteritel ja nende ainevahetusel. Kuna soolebakterite poolt toodetud orgaanilised happed (äädikhape, piimhape, propioonhape, suktsiinhape ja võihape) aktiveerivad mitmeid immuun- ja hormonaalseid protsesse, on selline sadadest erinevatest bakteriliikidest koosnev jämesoole mikrobioota (kõikide mikroorganismide kogum) ülioluline inimorganismi normaalseks funktsioneerimiseks ja tema tervise tagamiseks.

„Inimese toit on üks olulisemaid soolebakterite omadusi ja nende ainevahetust mõjutavaid tegureid ehk kokkuvõttes meie hea tervise allikas,“ ütles TalTechi keemia ja biotehnoloogia instituudi mikrobioomika uurimisrühma juht, vanemteadur Kaarel Adamberg. „Jämesooles elavate bakterite väga oluliseks toitainete allikaks on meie toidus olevad ühendid, mis maos ja peensooles ensüümide toimel ei lagune, vaid jõuavad jämesoolde. Sellistest ühendistest on enimtuntud erinevad kiudained, mida inimene vajab normaalseks sooletalitluseks soovituslikult 25-35 grammi päevas. Lisaks soodustavad vett siduvad kiudained toidumassi liikumist sooles“.

Jämesooles toimuvate protsesside iseloomu määrabki olulisel määral just toidust järele jääva massi liikumiskiirus ehk läbikäigukiirus, mida laborikatsetes saab simuleerida kultuuri läbivoolukiirusega.

Läbikäigukiirus on oluline parameeter, sest sellest sõltub toitainete kättesaadavus bakterite jaoks, mis omakorda määrab ära, millised produktid peensooles seedumata jäänud toidust tekivad. Esimeses järjekorras lagundavad bakterid süsivesikuid ehk kiudaineid. Aeglase läbikäigukiiruse korral, kui süsivesikud on otsa saanud, lagundavad bakterid rohkem valke, millega võib aga kaasneda toksiliste ainete teke.

TalTechi mikrobioomika uurimisrühma hiljutises teadustöös uuriti, kuidas muutuvad erinevate soolebakterite proportsioonid ja ainevahetus jämesoolele füsioloogiliselt lähedastel kasvuerikiirustel. Uuringu fookus oli pektiini ja ksülaani mõjul soolemikrobiootale. Pektiini leidub palju marjades ja puuviljades (sõstrad, õunad, ploomid), ksülaan on aga oluline kiudaine peamiselt teraviljades (rukis, nisu).

„Katsetes nägime, et kasvukiirusel oli palju suurem mõju soolebakterite kooslusele ja tema ainevahetusele kui kiudainetel pektiinil ja ksülaanil. Toitumise seisukohalt tähendab see seda, et kiudainete hulk ja mitmekesisus määrab toidu läbikäigukiiruse seedetraktis ning koos sellega ka soolemikrobioota kasvukiiruse ja aktiivsuse. Praeguseks ei ole läbikäigukiiruse mõju nii detailselt veel uuritud ja erinevate tegurite kombineeritud mõjude uurimisega tuleb jätkata edaspidi, see on veelgi keerulisem,“ selgitas vanemateadur Adamberg.

Kuna laborikatsete tulemused võivad sõltuda sellest, millised on katse algtingimused, on katsete üheks oluliseks eeliseks nende korratavus erinevatel tingimustel. Ka seekord kontrolliti, kas saadakse samad tulemused, kui alustatakse katseid erinevate algtingimuste juures. Selleks alustati ühes katses kasvuerikiiruse muutmist aeglaselt kiiruselt, liikudes kiirema suunas ning teises katses tehti vastupidi. Katsed näitasid, et kooslused kohanevad muutuvates läbivoolutingimustes mõlemas suunas ja tulemused olid korratavad. See kinnitab, et kasvuerikiirus on keskse tähtsusega tegur mikroobikoosluste kujunemisel.

„Oleme uurinud kiudainete lagundamise seoseid soolebakterite koosluste dünaamikaga laste proovides, sel korral nägime sarnast suunda ka täiskasvanud inimeste soolekooslustega. Lisaks näitasime, et soolekooslus kohaneb aeglaste läbivoolukiiruste muutustega. Meie katse näitel võiks see tähendada seda, et kui me suudame toitumise muutustega lühendada toidumassi viibimise aega seedetraktis ehk tõsta läbikäigukiirust, siis kohaneb bakterikooslus vastavalt uuele liikumiskiirusele ja ka tema ainevahetus muutub tervisele soodsamaks,“ lisas Adamberg.

In vitro ehk laboris läbiviidavad kontrollitud kultiveerimistehnikad koos kaasaegsete analüütiliste meetoditega võimaldavad bakterikooslustes toimivate keeruliste vastasmõjude süsteemset uurimist. Koosluste kultiveerimine kontrollitud tingimustes on keeruline, kuid lootustandev meetod nii teaduslikel kui meditsiinilistel eesmärkidel. On teada, et paljudel juhtudel on inimeste soolemikrobioota juba nii vaesunud, et sel juhul ei aita ka toitumise muutmine, kuna kasulikud bakterid on organismist välja pestud. Sellistel juhtudel on praegu parimaks lahenduseks teise terve inimese väljaheite siirdamine/ülekanne patsiendi jämesoolde.

Kui õpitakse kasvatama transplanteerimiseks vajalikke kooslusi labori või isegi tööstustingimustes nii, nagu seda tehakse praeguste probiootiliste bakterite tootmisel, siis saaks väljaheite ülekande asemel kasutada probiootikume, mis koosnevad kõikidest teadaolevalt vajalikest bakteritest ehk see olekski kunstlik mikrobioota, mida saab üle kanda vaesunud mikrobiootaga inimestele.

„Sellised uued teadmised soolekoosluste ja kiudainete vahelistest seostest võimaldavad kohandada toitumist vastavalt personaalsetele soolebakteritele ja suunata seda toitumise abil parema orgaaniliste hapete ja gaaside tootmise poole soolestikus. Kuigi laborikatsed vajavad ka otseste toitumiskatsetega kinnitamist, on meie eelnevad tööd näidanud in vitro katsete head suhestumist inimkatsete tulemustega,“ kinnitas Adamberg.