Тип пищевых волокон под названием инулин, обычно используемый в пищевых добавках для здоровья и, как известно, обладающий определенными противовоспалительными свойствами, также может способствовать развитию воспаления, связанного с аллергией, в легких, кишечнике и других частях тела, согласно доклиническому исследованию, проведенному исследователями из Центра питания и Воспаление и Институт воспалительных заболеваний кишечника имени Джилл Робертс в медицинском центре Вейл Корнелл и в Институте Бойса Томпсона в кампусе Итаки в Корнелле.

Исследование, опубликованное 2 ноября в журнале Nature, показало, что пищевые волокна инулина изменяют метаболизм определенных кишечных бактерий, что, в свою очередь, вызывает то, что ученые называют воспалением 2 типа в кишечнике и легких. Считается, что этот тип воспаления развился у млекопитающих главным образом для защиты от инфекций, вызванных паразитическими червями ("гельминтами"), а также является частью нормального заживления ран, хотя его неадекватная активация лежит в основе аллергии, астмы и других воспалительных заболеваний.

"Здесь есть над чем поразмыслить, но в целом эти результаты расширяют наше понимание взаимосвязи между питанием, иммунитетом и обычно полезными микроорганизмами, которые составляют нашу микробиоту и колонизируют наши тела", - сказал соавтор исследования доктор Дэвид Артис, директор Центра питания и Воспаление и профессор иммунологии Майкла Корса в Weill Cornell Medicine.

Научные участники исследования отражают исследовательскую миссию Центра Фридмана, основанную на широком сотрудничестве, опираясь на опыт в области бактериальной генетики, биохимии и иммунологии в Weill Cornell Medicine в Нью-Йорке и кампусе Корнелла в Итаке. Доктор Чун-Чжун Го, доцент кафедры иммунологии в медицине в Weill Cornell Medicine, и доктор Фрэнк Шредер, профессор Института Бойса Томпсона и кафедры химии и химической биологии Колледжа искусств и наук в кампусе Итака в Корнелле, объединился с лабораторией Artis, чтобы получить подробное представление о том, как важный компонент рациона влияет на микробиом и иммунный ответ. Первым автором исследования является доктор Мохаммад Арифуззаман, аспирант лаборатории Artis. Доктор Артис также является директором Института воспалительных заболеваний кишечника имени Джилл Робертс при медицинском центре Вейл Корнелл.

Небольшое количество инулина содержится в самых разнообразных фруктах и овощах, включая бананы, спаржу и чеснок. Инулин также часто содержится в широко доступных пищевых добавках с высоким содержанием клетчатки. Предыдущие исследования показали, что инулин увеличивает популяцию полезных видов кишечных бактерий, которые, в свою очередь, повышают уровень противовоспалительных иммунных клеток, называемых регуляторными Т-клетками (Treg).

В этом новом исследовании исследователи более всесторонне изучили действие инулина. Они давали мышам диету с высоким содержанием клетчатки на основе инулина в течение двух недель, а затем проанализировали многочисленные различия между этими мышами и мышами, которых кормили диетой с недостатком инулина. Основное отличие заключалось в том, что инулиновая диета, одновременно увеличивая количество клеток Treg, также индуцировала заметно более высокие уровни белых кровяных телец, называемых эозинофилами, в кишечнике и легких. Высокий уровень эозинофилов является классическим признаком воспаления 2 типа и обычно наблюдается при сезонной аллергии и астме.

В конечном счете исследователи обнаружили, что реакция эозинофилов была опосредована иммунными клетками, называемыми врожденными лимфоидными клетками 2-й группы (ILC2s), которые активировались повышенным уровнем малых молекул, называемых желчными кислотами, в крови. Уровни желчных кислот были повышены из-за индуцированного инулином роста определенных видов бактерий — группы, называемой Bacteroidetes, обнаруженной как у мышей, так и у людей, — которые обладают ферментом, метаболизирующим желчные кислоты.

"Мы были поражены, обнаружив такую сильную связь между добавками инулина и повышением уровня желчных кислот", - сказал доктор Шредер. "Затем мы обнаружили, что удаление рецептора желчной кислоты устраняет воспаление, вызванное инулином, предполагая, что в основе действия инулина лежат изменения в метаболизме желчных кислот, обусловленные микробиотой".

"Когда мы колонизировали мышей без микробиоты одним из этих видов бактерий, а затем отключили ген одного бактериального фермента, который способствует выработке желчной кислоты, весь путь, ведущий от инулина к эозинофилии и аллергическому воспалению, был заблокирован", - сказал доктор Го.

По словам исследователей, тот факт, что инулин способствует воспалению 2 типа, не означает, что этот тип клетчатки всегда "вреден". Они обнаружили, что инулин действительно ухудшал вызванное аллергеном воспаление дыхательных путей 2-го типа у мышей. Но эксперименты также подтвердили ранее описанный эффект инулина на стимулирование противовоспалительных Treg-клеток, который во многих случаях может перевешивать некоторый провоспалительный эффект. Более того, иммунный ответ 2-го типа, который в кишечнике и легких включает повышенную выработку защищающей ткани слизи, не обязательно вреден для здоровых людей — действительно, исследователи обнаружили в своих экспериментах на мышах, что индуцированное инулином воспаление 2-го типа усиливает защиту от гельминтозной инфекции.

"Возможно, этот путь инулина к воспалению 2-го типа представляет собой адаптивный, благоприятный ответ на эндемическую инфекцию гельминтозом, хотя его последствия в более индустриальной среде, свободной от гельминтов, более сложны и их труднее предсказать", - сказал доктор Арифуззаман.

Теперь исследователи планируют использовать свой междисциплинарный, мультиплатформенный подход для систематического изучения иммунных эффектов различных видов пищевых волокон, а также ряда других пищевых добавок при различных состояниях здоровья и заболеваниях.