Когда в кишечнике микробов не хватает клетчатки, они могут начать поедать защитной оболочкой кишечника.

Растительные диеты поддерживают здоровье несколькими способами, в том числе приносят пользу кишечнику, иммунной системе, метаболизму и сердечно-сосудистой системе. Часть этого эффекта объясняется тем, что такие диеты поощряют разнообразие бактериальной популяции в кишечнике. Ученые давно знают, что диетическая клетчатка способствует этим преимуществам, поскольку кишечные микробы помогают её расщеплять. Растения также содержат цветные «фитохимические» вещества, которые помогают им защищаться от внешних угроз и могут влиять на здоровье человека. Тем не менее исследователи продолжают работать над тем, чтобы точно понять, как кишечные бактерии перерабатывают многочисленные компоненты растительной пищи и как эти взаимодействия приводят к полезным эффектам.

Два исследования под руководством Дженны АбуСалим и директора Джошуа Рабиновица из Ludwig Princeton дают новое представление об этом процессе.

Одно опубликовано в текущем выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences, другое — в Nature Metabolism в июне. Первое исследование показало, что растительная клетчатка и определённые растительные белки могут изменять микробный метаболизм таким образом, что увеличивается образование полезных метаболитов и уменьшается количество вредных. Второе показало, что несколько биологически важных метаболитов, обычно приписываемых кишечным микробам, также могут синтезироваться в значительных количествах и млекопитающим метаболизмом.

«В разных медицинских дисциплинах растёт интерес к манипуляциям человеческим микробиомом или использованию его метаболитов в терапии», — сказал Рабиновиц. — «Диета выглядит многообещающим способом контролировать микробиом и его продукты. Но чтобы разработать эффективные терапевтические вмешательства, нам нужно понять, какие именно аспекты питания контролируют какие микробные продукты».

Как растительная пища меняет кишечные метаболиты

В исследовании, опубликованном в PNAS, Рабиновиц, АбуСалим и их коллеги изучали, как продукты растительного происхождения влияют на фенольные метаболиты. Кишечные бактерии создают эти соединения при переваривании аминокислот тирозина и фенилаланина, но образующиеся метаболиты могут оказывать очень разное влияние на здоровье.

Фенилпропионат и гиппуровая кислота образуются при переработке фенилаланина бактериями и связаны со здоровьем кишечника и здоровой массой тела. Напротив, p-крезол сульфат и фенол сульфат происходят от тирозина и были связаны с худшими исходами у пациентов с раком, а также с системной токсичностью у людей с почечной недостаточностью.

«Наши исследования показали, что и клетчатка, и неперевариваемые растительные белки — которые мы называем „белки, имитирующие клетчатку“, или Prif — смещают баланс фенольных метаболитов от вредных, образующихся из тирозина, в сторону полезных, получаемых из фенилаланина», — сказала АбуСалим.

Клетчатка давно признана важной частью здоровой диеты, но неперевариваемые растительные белки получили гораздо меньше внимания. АбуСалим, Рабиновиц и их коллеги обнаружили, что эти белки перерабатываются кишечными микробами и могут изменять как состав микробиома, так и метаболизм хозяина. В сочетании с неперевариваемой растительной клетчаткой они также могут менять метаболическую активность кишечных бактерий таким образом, чтобы способствовать образованию полезных фенолов.

Когда кишечные бактерии обращаются к слизистой кишечника

Чтобы проследить происхождение этих соединений, исследователи меченили белки стабильными (нерадиоактивными) изотопами и отслеживали их переваривание в кишечнике мышей. Они обнаружили, что «плохие» фенолы образуются, когда бактерии поедают белки хозяина, включая белки, находящиеся в слизистой оболочке кишечника. «Хорошие» фенолы, наоборот, приходили почти полностью из неперевариваемых белков в диете (Prif).

Клетчатка уменьшала бактериальное расщепление слизистой оболочки кишечника, что, в свою очередь, снижало образование вредных фенолов. Prif увеличивали количество диетического белка, достигающего кишечных микробов, давая им больше материала для производства полезных фенолов.

«Мы считаем, что Prif представляют собой новый класс пищевых веществ, формирующих состав кишечного микробиома и способных оказывать далеко идущее влияние на метаболическое здоровье», — сказала АбуСалим.

«В будущем на упаковке продуктов слово Prif может появиться прямо под словом „клетчатка“», — добавил Рабиновиц.

Переосмысление источников кишечных метаболитов

Исследование в Nature Metabolism сосредоточилось на происхождении фенольных и индольных метаболитов, которые образуются из аминокислоты триптофана. Как и фенолы, индолы изучаются на предмет их возможной терапевтической ценности.

Индольные метаболиты связывают с широким спектром заболеваний, включая воспалительные заболевания кишечника, нейродегенеративные расстройства и рак. В онкологии они оказались связанными с процессами, включая метастазирование и противоопухолевые иммунные ответы.

Ученые в целом предполагали, что фенолы и индолы синтезируются только кишечными бактериями. АбуСалим, Рабиновиц и их коллеги решили проверить это предположение. Исследователи особенно интересовались диетическими и пробиотическими подходами, которые могли бы повысить уровень полезных индольных метаболитов. Но такие стратегии, возможно, придётся пересмотреть, если большую часть того, что циркулирует в организме, производит метаболизм млекопитающих, а не микробов.

С помощью трассировки изотопами в мышах, крысах и человеческих клетках исследователи обнаружили, что метаболизм млекопитающих способен самостоятельно производить многие индольные и фенольные метаболиты. Среди них были важные соединения, такие как индол-3-молочная кислота и индол-3-ацетат.

У мышей циркулирующие уровни этих метаболитов оставались высокими даже после лечения антибиотиками, которое нарушало микробиом. Подобная картина наблюдалась в образцах пациентов, принимающих антибиотики, в том числе у онкологических пациентов. В то же время метаболиты, создаваемые исключительно микробами, включая индол-3-пропионат и p-крезол сульфат, снижались после лечения антибиотиками.

Новые подсказки для диеты и микробиомных терапий

Вместе эти два исследования дают более ясную картину того, откуда происходят фенольные и индольные метаболиты и как они образуются. Эти данные могут повлиять на разработку терапий, направленных на повышение или снижение уровня конкретных метаболитов.

Они также добавляют важные сведения о том, как питание взаимодействует с микробиомом. Знание того, какие продукты влияют на конкретные микробные продукты, в конечном счёте может помочь исследователям разработать более точные диетические, пробиотические или метаболические вмешательства.

«Кроме того, — сказал Рабиновиц, — более чёткое представление о том, как разные продукты питания взаимодействуют с микробиомом для модуляции производства бактериальных метаболитов, поможет точнее формулировать рекомендации, которые диетологи и врачи могут давать людям для профилактики заболеваний и терапии».

Эти исследования были профинансированы Ludwig Institute for Cancer Research, Национальными институтами здоровья, Национальным институтом диабета и заболеваний пищеварительной системы и почек, Princeton Alliance for Collaborative Research and Innovation и Принстонским университетом.

Помимо должности директора филиала Ludwig Institute for Cancer Research в Принстоне, Джошуа Рабиновиц является профессором в Департаменте химии и в Институте интегративной геномики Льюиса-Сиглера и членом Rutgers Cancer Institute.

Материалы предоставлены Ludwig Institute for Cancer Research. Примечание: содержание может быть отредактировано по стилю и длине.

Jenna E. AbuSalim, Michael M. MacArthur, Meera Gupta, Asael Roichman, Craig J. Hunter, Felix C. Keber, Seema Chatterjee, Mahta Moussavi, Javad Barouei, Martin Wühr, Dinanath Sulakhe, Christopher J. Lehmann, Mohamed S. Donia, Joshua D. Rabinowitz. Digestion-resistant proteins support the healthy metabolite profiles associated with plant-based diets. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2026; 123 (32) DOI: 10.1073/pnas.2605226123

Jenna E. AbuSalim, Kellen Olszewski, Salma Youssef, Sarah J. Mitchell, Craig J. Hunter, Jessica Little, Ashley Sidebottom, Jacob A. Boyer, Steve D. Knutson, Laith Z. Samarah, Michael R. MacArthur, Alessa L. Henneberg, Rolf-Peter Ryseck, Christiane A. Opitz, David W. C. MacMillan, Mohamed S. Donia, Eric G. Pamer, Sabrina Imam, Christopher J. Lehmann, Olatoyosi Odenike, Joshua D. Rabinowitz. Host metabolism can produce many indoles and phenols independently of the microbiome. Nature Metabolism, 2026; 8 (7): 1528 DOI: 10.1038/s42255-026-01550-8