قد تحدد ميكروبات أمعائك عدد السعرات الحرارية التي تمتصها حقًا

ابتكر الباحثون نموذجًا يتتبع الطعام بما يتجاوز حسابات السعرات الحرارية التقليدية، ويدمج دور ميكروبات الأمعاء في عملية الهضم.

تجعل الملصقات الغذائية عدد السعرات الحرارية يبدو واضحًا. يتم حساب العدد المدرج لكل وجبة من محتوى الدهون والكربوهيدرات والبروتين في الطعام.

في الواقع، عملية الهضم أكثر تعقيدًا. عندما يتحرك الطعام عبر الجسم، فإنه يتفاعل مع تريليونات من الميكروبات الموجودة في الأمعاء والتي يمكن أن تؤثر على عدد السعرات الحرارية التي يتم امتصاصها في النهاية.

الباحثون في جامعة ولاية أريزونا لقد طوروا نموذجًا رياضيًا يسمى DAMM، وهو اختصار للهضم والامتصاص والتمثيل الغذائي الميكروبي، لالتقاط هذه العملية بشكل أفضل. يتتبع النموذج الطعام أثناء تحركه عبر الجهاز الهضمي، ويقدر ما يمتصه الجسم، وما يصل إلى القولون، وكيف تقوم ميكروبات الأمعاء بتحويل المواد المتبقية إلى مواد يتم امتصاصها أو التخلص منها.

ويقول الباحثون إن النموذج يمكن أن يحسن فهم السمنة والسكري وغيرها من الاضطرابات الأيضية من خلال الكشف عن كيفية تأثير الأنظمة الغذائية المختلفة على الجسم والمجتمعات الميكروبية التي تعيش في القولون.

ميكروبات الأمعاء تغير معادلة السعرات الحرارية

ومع مزيد من التطوير، يمكن أن يساعد DAMM مقدمي الرعاية الصحية في إنشاء خطط تغذية أكثر تخصيصًا.

وقالت البروفيسورة روزا كراجمالنيك براون: “إن عملية الهضم ليست مجرد عملية بشرية، بل هي عبارة عن تعاون بين أجسامنا وتريليونات الميكروبات التي تعيش في الأمعاء”. “يمنحنا DAMM طريقة جديدة قوية لتحديد كيفية مساهمة هؤلاء الشركاء الميكروبيين في صحة الإنسان وتوازن الطاقة ويشير أيضًا إلى أهمية تغذية ميكروبات الأمعاء لدينا بشكل صحيح.”

يدير كراجمالنيك براون مركز التصميم الحيوي للصحة من خلال الميكروبات، وهو أستاذ في كلية الهندسة المستدامة والبيئة المبنية بجامعة ولاية أريزونا.

ضم فريق البحث أيضًا البروفيسور بروس ريتمان، مدير مركز Biodesign Swette للتكنولوجيا الحيوية البيئية وأستاذ الهندسة البيئية بجامعة ولاية أريزونا، إلى جانب المؤلف الرئيسي تايلور ديفيس، مساعد أبحاث الدراسات العليا. تم تنفيذ المشروع بالتعاون مع معهد AdventHealth Translational Research Institute في أورلاندو، فلوريدا.

تقديم DAMM: أداة جديدة لنمذجة الجهاز الهضمي

ونشرت النتائج في بلوس واحد.

لأكثر من 100 عام، استخدم العلماء عوامل أتواتر لتقدير مقدار الطاقة التي يحصل عليها الإنسان من الطعام. تحسب هذه الطريقة السعرات الحرارية عن طريق ضرب كميات البروتين والكربوهيدرات والدهون في متوسط ​​قيم الطاقة القابلة للاستقلاب.

وعلى الرغم من استخدامه على نطاق واسع، إلا أن هذا النهج لا يأخذ في الاعتبار دور ميكروبات الأمعاء. ولا يمكنها التقاط كيفية تأثير الأنظمة الغذائية المختلفة على النشاط الميكروبي أو كيفية تحويل الميكروبات للألياف وغيرها من المواد غير المهضومة إلى مركبات مثل الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة في القولون.

العمل الجديد يعتمد على أ دراسة التغذية الخاضعة للرقابة التي استكشفت دور ميكروبيوم الأمعاء في توازن الطاقة البشرية. يتكون ميكروبيوم الأمعاء من البكتيريا والكائنات الحية الدقيقة الأخرى التي تعيش في جميع أنحاء الجهاز الهضمي.

لماذا تؤثر الأنظمة الغذائية الغنية بالألياف على امتصاص الطاقة؟

وفي تلك الدراسة، اتبع البالغون الأصحاء أحد النظامين الغذائيين المصممين بعناية. كان أحدهما عبارة عن نظام غذائي معزز للميكروبيوم غني بالألياف والنشا المقاوم (أطعمة أقل معالجة وأطعمة ذات حجم جسيمات أكبر). ويعكس الآخر نظامًا غذائيًا غربيًا أكثر نموذجية مع مستويات أقل من تلك المكونات (المزيد من الأطعمة المصنعة وحجم الجسيمات الأصغر). وامتص المشاركون الذين تناولوا النظام الغذائي الغربي حوالي 116 سعرة حرارية في اليوم أكثر من أولئك الذين تناولوا النظام الغذائي عالي الألياف، على الرغم من عدم الإبلاغ عن أي زيادة في الجوع بين المجموعة الغنية بالألياف.

قال ريتمان: “الأمر الفريد حقًا في نموذج DAMM هو أنه يربط عملية التمثيل الغذائي البشري بشكل كمي بعملية التمثيل الغذائي للكائنات الحية الدقيقة في القولون بطريقة تتطابق مع نتائج الدراسة السريرية وتوفر نظرة أساسية حول كيفية عمل المجتمع الميكروبي بالشراكة مع المضيف البشري”.

يبدأ النموذج بتقسيم النظام الغذائي إلى مكوناته من البروتين والكربوهيدرات والدهون. ثم يقوم بتقدير مقدار الطاقة القابلة للاستخدام من تلك العناصر الغذائية التي يتم امتصاصها في الجهاز الهضمي العلوي.

يقوم DAMM بعد ذلك بتتبع المواد المتبقية إلى القولون، حيث تقوم ميكروبات الأمعاء بتفكيك الطعام الذي نجا من عملية الهضم السابقة. تولد هذه العملية أحماض دهنية قصيرة السلسلة يمكن امتصاصها واستخدامها كمصدر إضافي للطاقة. يتضمن النموذج أيضًا إنتاج الميثان بواسطة الميكروبات المعروفة باسم الميثانوجينات.

كيف يتتبع DAMM عملية التمثيل الغذائي البشري والميكروبي

ساهم النشاط الميكروبي بحصة كبيرة من إجمالي الطاقة. ووفقا للنموذج، فإن الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة الممتصة من القولون توفر حوالي 140 سعرة حرارية يوميا في المتوسط، وهو ما يمثل حوالي 7.4٪ من إجمالي الطاقة القابلة للاستخدام. ويأتي حوالي 85% من الطاقة القابلة للاستخدام من الجهاز الهضمي العلوي، في حين تأتي نسبة 15% المتبقية من الجهاز الهضمي السفلي، حيث تلعب الميكروبات دورًا رئيسيًا.

عندما قارن الباحثون DAMM مع بيانات من دراسة النظام الغذائي الخاضعة للرقابة، قدر النموذج امتصاص السعرات الحرارية بشكل أكثر دقة من طريقة أتواتر التقليدية. كان النهج القياسي يميل إلى التقليل من تقدير السعرات الحرارية الممتصة، في حين أن DAMM كان أكثر مطابقة للنتائج المقاسة.

حدد النموذج أيضًا اختلافات مهمة بين الأنظمة الغذائية الغنية بالألياف والأنظمة الغذائية المنخفضة الألياف. النظام الغذائي المعزز للميكروبيوم أوصل المزيد من المواد القابلة للتخمر إلى القولون، مما أعطى الميكروبات وقودًا إضافيًا لإنتاج الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة.

الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة وامتصاص السعرات الحرارية

توقع DAMM زيادة الدهون قصيرة السلسلة حامض الإنتاج على النظام الغذائي المعزز للميكروبيوم، بما يتوافق مع النمط الذي لوحظ في الدراسة السريرية، حيث تم الكشف عن مستويات أعلى من هذه المركبات في عينات مصل الدم والبراز.

الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة ليست مجرد منتجات ثانوية لعملية الهضم. يتم إنتاجها عندما تخمر ميكروبات الأمعاء الألياف والمكونات الغذائية الأخرى التي تفلت من الامتصاص المبكر. ثم يمتص الجسم بعضًا من هذه الأحماض الدهنية ويساهم في إمداده بالطاقة. ومع ذلك، فهي لا تمثل سوى جزء واحد من معادلة السعرات الحرارية الإجمالية. على الرغم من أن النظام الغذائي المعزز للميكروبيوم زاد من النشاط الميكروبي وإنتاج الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة، إلا أنه أدى إلى امتصاص عدد أقل من السعرات الحرارية بشكل عام.

يسمح DAMM للباحثين بفصل هذه العمليات، وتمييز ما يمتصه الجسم مباشرة، وما تنتجه ميكروبات الأمعاء، وما يتم امتصاصه أو إفرازه في النهاية.

وقال ديفيس: “إن نموذج DAMM هو أكثر من مجرد أداة لتوصيف النظام الغذائي”. “إنه إطار مصمم للتطور. عندما نكتشف المزيد حول كيفية تفاعل النظام الغذائي، والتمثيل الغذائي، والميكروبات، يمكن دمج الأفكار الجديدة في النموذج، مما يسمح لها بالنمو معنا بينما نتعلم.”

المرجع: “نمذجة المساهمة الميكروبية في توازن الطاقة البشرية باستخدام نموذج الهضم والامتصاص والأيض الميكروبي (DAMM)” بقلم تايلور إل. ديفيس، وبليك ديركس، وإلفيس أ. كارنيرو، وكارين د. كوربين، وستيفن آر. سميث، وأندرو ماركوس، وروزا كراجمالنيك براون، وبروس إي. ريتمان، 27 مايو 2026، بلوس واحد.
دوى: 10.1371/journal.pone.0347668

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.