След като е била установена тази връзка, идеята е била тя да се изследва в дълбочина и да се установят закономерности, които могат да се използват по-нататък в разработката на нови терапии. По света понастоящем работят немалко екипи по темата за микробиома, като се очертават няколко главни центъра. Единият е в САЩ, продължението на Проекта Човешки микробиом. Вторият е в ЕС, главно в Европейската лаборатория по молекулярна биология. Китай се очертава също важен център за проучвания и едно от изследванията, които ще разгледаме днес, е дело на китайски учени. Друг особено интересен център е Израел и точно техният труд ще е във фокуса ми, защото дава първото практическо приложение на микробиомната теория по отношение на храненето и здравето.

Първо, китайското изследване:

Characteristic gut microbiota and predicted metabolic functions in women with PCOS

В него са взели участие общо 101 жени, от които 30 със СПКЯ и наднормено тегло, 30 със СПКЯ и нормално тегло, 30 здрави жени с нормално тегло и 11 здрави жени с наднормено тегло. Взетите от тях проби са показали малко по-детайлна картина от тази в предишното изследване. Установен е модел на дисбаланс на микробиотата, като при жените с нормално тегло и СПКЯ е отбелязано характерно наличие на бактерията Lactococcus, а при тези със СПКЯ и наднормено тегло бактерията Corpococcus_2 е била типична.

Наред с това, има типично понижаване в общия брой на представителите на типа Firmicutes и повишаване общия брой на представителите на типа Bacteroidetes. Както беше обяснено в тази статия, екипът на Европейската лаборатория по молекулярна биология е установил наличието на 3 основни ентеротипа в човека, тоест всеки от нас има в червата си и от трите типа бактерии, но в различни количества, като винаги преобладава един от тях. При различните хора преобладава различен тип. При СПКЯ и наднормено тегло обаче се получава еднотипно завишаване за единия от трите типа и понижаване на втори. Като се има предвид, че ентеротиповете се влияят от храната ни, логично е да се поинтересуваме как можем да я ползваме, за да възстановим вътрешния си баланс. Порових се из няколко изследвания по въпроса, които дават твърде откъслечна информация, докато попаднах на работата на израелските учени, начело с професор Еран Сегал. Той е биолог и математик, разработващ компютърни модели главно в областта на храненето и връзката му с определени заболявания като диабет, гестационен диабет, затлъстяване и други метаболитни нарушения. Работи по много изследвания, но един от най-сериозните му трудове се свързва с персонализирането на храненето, така че да се поддържат здравословни нива на кръвната захар при хора в преддиабетно състояние и вече наличен диабет. 

Изследването се нарича Персонализирано хранене чрез предвиждане на гликемичната реакция:

Personalized nutrition by prediction of glycemic responses

Ето кратко видео:

Какво са направили проф. Сегал и неговият екип?

 Тяхната цел е била да установят взаимовръзка между храната и промените в нивата на инсулина, като следят реакцията на организма след всяко хранене. Да измерват инсулина постоянно им е било невъзможно, затова са решили да се насочат към наблюдение на кръвната захар.

Защо е важно нивото на кръвната захар, тоест на глюкозата в кръвта?

След хранене, съдържащо въглехидрати, те попадат в организма, биват обработени до глюкоза, която навлиза в кръвния поток. В отговор панкреасът отделя хормона инсулин, който подава команда към клетките да усвоят глюкозата, която им служи като източник на енергия. Ако дадена храна действа на организма ни така, че нивото на глюкозата след нейния прием да скочи рязко, панкреасът трябва да произведе повече инсулин за усвояването ѝ. Ако това се случва редовно, тоест често имаме такива резки повишения в нивото на глюкозата, панкреасът отделя все повече инсулин, а клетките постепенно стават по-малко чувствителни към него. Получава се инсулинова резистентност. В един момент панкреасът е безсилен да се справи и организмът се оказва в състояние на диабет. Неусвоената глюкоза се разглежда като излишък от организма, а излишъкът се складира във вид на мастна тъкан. Така се получава затлъстяване. Високите нива на инсулин при жените водят и до излишък от мъжки полови хормони, секретирани от яйчниците, което води до хормонален дислабанс и проблеми с фертилитета.

Тези причини са довели до решението на екипа на проф. Сегал да наблюдава кръвната захар на участниците. За целта са имплантирали на всеки участник подкожен сензор (CGM, continuous glucose monitor), който е отчитал нивото на глюкозата на всеки 5 минути в продължение на 1 седмица. В изследването са взели участие 800 души, като на всички тях е било давано по 1 хранене на ден с еднаква храна, а останалите хранения са били според техните индивидуални предпочитания. Всички те е трябвало да подават на ежедневна база информация за това кога и с какво се хранят, кога спят, кога правят физически упражнения. Наред с това, от всеки участник са вземани проби, за да се установят промените в чревния му микробиом. Важните резултати от тестовете:

1. Реакцията на един и същ човек към една и съща храна е била еднаква, тоест приемана няколко дни, тази храна е давала едно и също отчитане в нивото на кръвната захар след консумацията ѝ. В същото време реакциите на различните хора към една и съща храна са били коренно различни. При едни кръвната захар се е повишавала слабо, при други средно, а при трети драматично.
2. Промените в микробиома след прием на различни храни се случват в рамките на 24 часа, тоест микробиомът реагира много бързо на промените.
3. При различните хора се наблюдават различни промени в микробима след прием на едни и същи храни.
4. При прием на различни храни с абсолютно едни и същи калории организмът реагира различно.
5. Нивата на кръвната захар са се повишавали по-рязко при прием на храна с ниско съдържание на мазнини, отколкото обратното.

Всички тези открития са навели проф. Сегал на извода, че хранителният режим трябва да е персонализиран. Нито една естествена храна не е универсално полезна или вредна. Калориите също не са отправна точка, защото е видно, че не са универсално приложими. Реакциите на всеки организъм към дадена храна се оказват индивидуални, затова те, а не диетата и правилата трябва да са водещи. Както казва Еран Сегал – универсални диети няма.

Работата на израелските учени не е спряла дотук. На база установеното, те решават да разработят алгоритъм за предсказване на индивидуалната реакция към храните на база изследване на микробиома. Целта на този алгоритъм е не само да предсказва, но и да дава насоки за персонализиран хранителен режим. За целта са включили нови 100 души в изследването, като са разработили 2 типа диети – добра и лоша. Първата е включвала храни, които според данните от микробиома би трябвало да поддържат нормални нива на глюкозата в кръвта след хранене. Втората, тоест лошата, е включвала храни, които би трябвало да предизвикват рязко покачване нивото на глюкозата в кръвта след прием. Алгоритъмът се е оказал точен и е давал възпроизводими резултати. При това неговите насоки са били сравнени с резултатите от прилагането на препоръчителната диета за диабетици. Оказва се, че с препоръките на проф.Сегал и неговите колеги, пациентите с преддиабетно състояние и диабет са били с много по-добри показатели, отколкото тези на стандартната диета при диабет. Какво означава това – персонализираната диета позволява поддържане на нормални нива на кръвната захар и значително намаляване периода на нейното повишаване.

Откритията на израелските учени са представени до момента на немалко международни симпозиуми. Като краен продукт лабораторията на проф. Сегал и неговият колега д-р Еливан излиза на пазара с комплекта DayTwo, който включва тестване на чревния микробиом и достъп до приложение за персонализирано хранене за период от 6 месеца. Ето сайтовете на проекта на проф. Сегал, както и на DayTwo:

Personal nutrition

DayTwo

Други интересни резултати от проф. Сегал:

1. Подсладителите променят микробиома, като предизвикват дисбаланс, аналогичен на този при диабет, и съответно предизвикват появата на симптоми, сходни с тези на диабет.
2. Микробиомът ни също има циркаден ритъм (ритъм на активност и покой). В различните часове от денонощието са по-активни и в по-голямо количество различни микроби. Смяната на часовата зона при пътуване със самолет оказва влияние на микробиома и може да причини временен дисбаланс. Същото се получава и при пътуване с автомобил или друго превозно средство на по-голямо разстояние, което обяснява защо пътуванията не понасят на някои хора и те получават нарушения в дейността на червата. Работата на смени е друг фактор за нарушаване естествения ритъм на микробиома ни.
3. Проф. Сегал е разработил компютърен алгоритъм за предсказване на гестационен диабет. Повече по темата в тази статия.

Работата на този израелски екип си заслужава проследяване и в идните години, защото обещава още много открития. Засега комплектът за тестване не е широко разпространен, но има сътрудничества с клиники в САЩ. Как можем да се възползваме поне донякъде от тези открития…професорът е издал две книги по темата досега, но не са налични в превод на български. В първата му  книга The personalized diet: the pioneering program to lose weight (Персонализираната диета: новаторска програма за отслабване) се дава  информация как да отчитаме реакцията на организма към различните храни с помощта на глюкомер в домашни условия. Не е същото като да имаме анализ на микробиома си.

Какво им предстои по думите на професора – да изследват в много по-дългосрочен план промените на микробиома и реакциите на хората към персонализираната диета, защото е известно, че микробиомът се променя с възрастта. За целта те продължават да наблюдават известна част от участвалите в първоначалното изследване и тепърва ще оповестяват резултатите. Друга тяхна работа цели да създаде компютърен алгоритъм за предвиждане нивата на различни метаболити в организма след консумацията на различни храни. На практика това означава да се изучат свойствата и индивидуалните въздействия на множество храни спрямо различните хора, което да се използва при различни заболявания, при които някои метаболити са в излишък, а други в недостиг спрямо нормалните им нива. С други думи, екипът на проф. Сегал иска да персонализира не само храненето, но и терапиите на различни заболявания. Подобна е целта и на проф. Борк е неговият екип от Европейската лаборатория по молекулярна биология. А моите лични очаквания, наред с това да имаме достъп до подобни технологии и персонални здравни препоръки, са учените най-после да установят наличието на дермотипове по подобие на ентеротиповете. В крайна сметка, напълно логично е, нали? А после ще очакваме персонализирана козметика и лечение на дерматологични проблеми според кожния микробиом. Това е бъдещето.