Сообщество микроорганизмов, обитающих в организме человека по разным оценкам насчитывает от 37 до 100 триллионов. Большая их часть обитает в толстом кишечнике. Они расщепляют молекулы пищевых волокон, превращая их в легко усваиваемые вещества, принимают участие в синтезе витаминов, препятствуют вторжению в организм патогенных бактерий и стимулируют иммунную систему. Основная микрофлора толстого кишечника представлена анаэробными бактериями (бифидобактерии, лактобактерии). Сопутствующую микрофлору составляют аэробные и условно-анаэробные бактерии (кишечные палочки, стрептококки, энтерококки), а остаточную микрофлору — стафилококки, клостридии и другие.

Тип питания играет большую роль в формировании кишечного микробиома. Различные диеты могут приводить к быстрым и обратимым изменениям кишечного микробиома. Исследования показывают, что растительное питание, длительное голодание или низкоуглеводная диета существенно меняют качественный и количественный состав микробиома кишечника.

Теперь исследователи во главе с Райнером Джумперц фон Шварценбергом (Reiner Jumpertz von Schwartzenberg) из университетского медицинского комплекса Шарите в Берлине и Джорданом Бисанцем (Jordan E. Bisanz) из Калифорнийского университета в Сан-Франциско решили выяснить, как именно на кишечный микробиом влияет низкокалорийная диета.

К участию в исследовании пригласили 80 женщин в постменопаузе, которые имели избыточный вес. Участниц поровну поделили на две группы. Женщины из первой группы участвовали в программе похудения под медицинским наблюдением в течение 16 недель, а женщинам из второй группы нужно было поддерживать стабильный вес в течение этого времени. Программа похудения включала 8 недель очень низкокалорийной диеты (800 килокалорий в сутки), 4 недели обычной низкокалорийной диеты (1200 килокалорий) и 4 недели диеты, поддерживающей вес. В результате диеты вес участниц снизился в среднем на 13,6 ± 4 процентов.

Секвенирование генетического материала бактерий из образцов кала показало, что низкокалорийная диета значительно снизила количество бактерий в кишечнике, а также вызвала заметное (но обратимое) изменение в структуре кишечного микробиома. Исследователи обнаружили повышенное количество бактерий, которые расщепляют муцины (гликопротеины, выделяемые эпителиальными клетками) в слизистой оболочке кишечника.

Затем ученые отобрали пятерых женщин, которым удалось добиться лучших результатов в потере веса, и пересадили их кал (собранный до и во время диеты) мышам, которых содержали в стерильных условиях. Мыши, которым трансплантировали кал, собранный во время диеты, через два дня потеряли 12,4 ± 5,2 процента от общей массы тела, хотя кормили их как обычно.

При детальном анализе исследователи выяснили, что у участниц во время диеты и у мышей, которым пересадили их кал, наблюдалось повышенное количество бактерий Clostridioides difficile, которые вызывают антибиотико-ассоциированную диарею и псевдомембранозный колит. Однако у женщин во время низкокалорийной диеты (и у мышей) ученые не выявили типичные симптомы колита, такие как повреждение слизистой, кровотечение и отеки.

Сокращение калорийности рациона, не приводящее к общему истощению и дефициту отдельных питательных веществ, существенно продлило жизнь различным животным. Например, мыши, переведенные на низкокалорийную диету, живут на 50 процентов дольше, а серые мышиные лемуры, съедающие ежедневно на треть меньше еды, чем сородичи, могут прожить в полтора раза дольше. Макаки-резусы, сидящие на строгой диете, также живут дольше своих менее избирательных в плане питания сородичей.