Полуголый король. Часть VII

Взято отсюда:

Проблема в том, что биологическое знание, биологическое мышление - это то, что включает в себя изучение поведения целого организма. Если стоять носом к дереву, то оказывается, что у многих видов деревьев кора, покрывающая ствол, выглядит идентично. Чтобы понять, что это за дерево, нужно отойти и увидеть его целиком. Это - пример примитивный, но очень показательный. На уровне целого живого организма концентрированное знание намного короче излагается, намного выразительнее и продуктивнее в процессе практического его использования. Но логическая обработка давно известного материала находится в резком противоречии с необходимостью учёных зарабатывать на хлеб насущный. По этой причине уже почти столетие среди учёных и рецензентов устойчиво популярно презрительное выражение "умозрительное умозаключение", когда человек додумался до какой-то истины, ничего не измеряя, и близка по духу и по характеру практического воплощения в жизнь формула "померил - напечатай!".

Нужно знать не так много, чтобы стать квалифицированным учёным "по жизни". Например, пищеварение осуществляется двумя альтернативными путями: с помощью ферментов и с помощью микроорганизмов. Ферментативный путь пластичен филогенетической адаптивностью, т.е. у определенных этногрупп он может плавно изменяться в течении жизни ряда поколений, вынужденных ориентироваться на определенные, необычные для среднего человечества виды питания. В качестве примера можно привести народы Крайнего Севера или в течение предыдущих веков вечно голодных китайцев, которые потребляли всё, что растёт и движется... От одного вида многих этноспецифических блюд американца и европейца может стошнить. Микробный же путь пищеварения пластичен онтогенетической адаптивностью. Под филогенезом понимают историческое, эволюционное развитие определенных видов организмов, а под онтогенезом - индивидуальное развитие организма, развитие по ходу его индивидуальной жизни.

Микробиом нашего кишечника может меняться в течение дня. Для этого достаточно сильно понервничать или наесться мороженного, в которого малограмонтные кулибины пищевой промышленности зачем-то добавляют порой десятки пищевых добавок, которых уже больше полутора тысяч (https://dobavkam.net/additives), одобренных совместным комитетом экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA). Из этих добавок периодически изымаются те, у которых обнаруживается способность вызвать рак и другие заболевания. Магазинная пища буквально набита этими добавками, которые обожают использовать малограмотные работники пищевой промышленности. Человека эти добавки часто убивают медленно, а некоторые, порой ничтожно малые, но очень важные для функционирования микробиоты фракции кишечный организмов - очень быстро. Однозначно установлено, что кишечная микрофлора "беженцев" с ойкумены в европейские страны, в США, Канаду довольно быстро изменяет свой состав. Совсем не исключено, что этом процессе выдающуюся роль играют и пищевые добавки, для переваривания которых микробиота человеческого кишечника привлекает микроорганизмы, которые существовали в кишечнике как бы случайно, в микроколичествах.

Вот мы и сформулировали первые три непреложные и важные истины, или правила, или пакеты информации: (I) существование ферментативного и микробного способа пищеварения, (II) преимущественно филогенетический характер адаптивности ферментативного пищеварения и (III) онтогенетический характер микробного пищеварения, который хотя в основном инокулируется материнской влагалищной, кишечной и кожной микрофлорой (https://systemity.wordpress.com/2020/08/19/newborn/), активно изменяется в процессе роста и развития человека, подстраивается к его характеру и привычкам. Почему я говорю о "пакетах информации"? Потому что за этими незатейливыми на первый взгляд истинами скрывается очень сложное информционное содержание.

Следующая порция истины заключается в том, что (IV) вне зависимости от способа пищеварения организмом усваивается только та пища, которая в желудочно кишечном тракте разлагается до простых молекул: индивидуальных аминокислот, простых углеводов, жирных кислот липидов и низкомолекулярных органических кислот, глицерина, отдельных простых ароматических соединений, азотистых оснований нуклеиновых кислот, неорганических кислот и ионов и т.п. Только эти соединения способны диффундировать через стенку кишечника в плазму крови и поставляться через кровеносную систему в отдельные органы и клетки организма для последующего биосинтеза высокополекулярных веществ.

Стенка пищеварительного канала по всей своей длине имеет одинаковые слои тканей. В направлении от просвета кишечника наружу располагаются 4 основных слоя стенки: слизистый слой, подслизистый слой, наружный мышечный слой и серозная оболочка. Слизистый слой производит слизь, пищеварительные ферменты и гормоны, регулирующие процессы пищеварения, абсорбирует переваренные питательные вещества для транспорта их через стенку кишечника в кровь и защищает более глубокие слои от механического и химического повреждения продвигающимся по кишечнику химусом. Подслизистый слой расположен непосредственно под слизистым. Он богато снабжен кровеносными сосудами, лимфатическими узлами и нервными окончаниями с целью специфической абсорбции продуктов переваривания пищи. Наружний мышечный слой обеспечивает перистальтику. Его образуют три слоя: внутренний косой слой, циркулярный мышечный слой и наружный продольный слой. Всё это обеспечивает необходимую подвижность кишечника. Серозная оболочка представляет собой тонкую плотную соединительнотканную мембрану толщиной около 1 мм, выстилающую внутреннюю поверхность полостей тела человека и животных, а также покрывающую расположенные в них органы.

В реальности каждый из перечисленных слоёв, из которых состоит стенка кишечника имеет сложное строение. Стенка кишечника - это невероятно сложно устроенная биологическая система, которая переносит в кровь для питания целого организма только низкомолекулярные продукты пищеварения, да и то не все. Огромные по размерам макромолекулярные полимеры - коллаген, белки, нуклеиновые кислоты, растительные полисахариды усваиваются  только после разложения. Ферментативное пищеварение способно разлагать ограниченный набор компонентов пищи. Неразложенная ферментативно часть химуса попадает через илеоцекальный клапан в толстую кишку, в которой в анаэробных условиях работают совершенно иные биохимические процессы.

Ферментативное пищевароение начиная от ротовой полости и кончая стыком тонкой кишки с толстой происходит в аэробной или факультативно аэробной среде, в то время как микробное пищеварении осуществляется в анаэробной и факультативно анаэробной среде толстой и прямой кишки. Далее - (V) - ферментативное пищеварение нуждается преимущественно в магнии, в то время как микробное - преимущественно в кальции. Далее - (VI) - ферментативное пищеварение регулируется геномом человека, в то время как микробное регулируется суммарным геномом населяющих в основном толстый кишечник микроорганизмов, который больше, чем на порядок по числу генов превышает человеческий геном...

Прервёмся на время и попытаемся представить, как можно на практике использовать вышеприведённую информацию. В предыдущей части статьи отмечалось, что результаты изучения изменений человеко- и мышино-микробного микробиома на самом высочайшем биохимико-аналитическом уровне продемонстрировали, что микробиота тучных индивидуумов способствует более глубокой переработке пищи. Но это логически вытекает из общеизвестной закономерности №IV без необходимости проводить чрезвычайно затратные исследования.

Лишний вес - это одна из самых практических важных медицинских проблем современности, привлекающих множество энтузиастов диетологии, пытающихся заработать на желающих похудеть. Борьба за снижения объёма пятой точки мобилизует невероятную изобретательность диетологов. Одним из результатов этой изобретательности является т.н. "кето-диета" - симфония биохимической безграмотности. Использование различных классов биоорганических соединений, содержащихся в продуктах питания, представляет собой сложнейший процесс, до сих пор ещё не достаточно хорошо понятный. Диетологи, рассчитывая на простой народ, пытаются подать и продать свои изобретения как можно нагляднее и проще и в итоге начинают на полном серьёзе оперировать в своих мысленных схемах сложнейшими процессами биохимии и физиологии  по недопустимо примитивизированным схемам.

Статья, опубликованная в январе 2019 года в журнале PLOS Genetics посвящена исследованию ДНК полутора тысяч толстяков, двух тысяч худых и около десяти тысяч людей со средней конституцией в качестве контрольной группы. Целью исследования было сравнить геномы всех этих людей, чтобы выявить и проанализировать мелкие мутации, присущие толстым, худым и нормальным. Биологи из Кембриджского университета задались целью проверить, насколько велики наши возможности в плане изменения собственного веса. Оказалось, что шансы победить генетическую предрасположенность не слишком велики.

Итоги проведённого исследования довольно сложны. Обнаружено более десятка мелких мутаций, способствующих ожирению. Часть из них связана с обостренным восприятием вкуса еды, заставляющим склонных к полноте поедать больше сладостей, часть – более быстрому набору жировой массы и т. д. Разумеется, есть и обратные генетические мутации, предотвращающие набор веса. Как оказалось, у тучных людей набор генетических мутаций, влекущих за собой ожирение, преобладает над набором мутаций, предотвращающих лишний вес. Точно так же и худоба зачастую определяется предрасположенностью генетических признаков – у 74% из группы, склонной к крайней худобе, родители и более отдаленные предки имели стройное телосложение.

Согласно прежним исследованиям, проведенным среди 7000 британских подростков, их вес во многом определялся весом их родителей. Как утверждают ученые, от 40 до 70 процентов склонности к полноте являются "семейными", то есть наследственными чертами. При этом генетически обусловлена склонность не только к полноте, но и к худобе. Это выражается разными способами – один человек может много есть, не толстея. Другой остается худым за счет того, что у него плохой аппетит. В свою очередь, толстеть люди могут тоже по-разному – некоторые много едят, некоторые могут есть мало, но при этом все равно обладать избыточным весом. Таким образом, в исследовании ещё раз подтверждена общеизвестная истина о том, что расположенность к ожирению в большинстве случаев передаётся по наследству. Не ожирение, а расположенность к нему.

Эту расположенность вполне можно объяснять по-научному. Наследственность – это способность живых организмов передавать различные характерные качества своим потомкам. Иными словами, это передача имеющейся генетической информации от родителя к ребенку. ДНК человека – это дезоксирибонуклеиновая кислота, макромолекула, отвечающая за хранение и передачу генетической информации из поколения в поколение. Известно, что она состоит из 46 хромосом. Такой набор образуется  в результате слияния яйцеклетки и сперматозоида. Каждая из этих половых клеток изначально также имеет 46 хромосом, или 23 пары. Во время их слияния для образования зародыша из каждой пары хромосом попадает только одна. Таким образом, ребенок получает хромосомный набор, каждая пара которого образована одной материнской и одной отцовской хромосомой.  Каждая хромосома отвечает за определенный набор признаков, определяемый содержащимися в ней парными генами.  Одни из них рецессивные, или «подавленные», а другие  доминантные, или «побеждающие».

Доминантные гены являются ведущими в паре, поэтому переданные с ним признаки всегда проявляются, будь это признак цвета глаз, или серьезного генетического заболевания. Однако это не значит, что характеристики рецессивных генов всегда находятся в подавленном, или скрытом состоянии и не проявляются. Существует три возможных варианта сочетания генов: доминантый-доминантый (проявление доминантного признака 100%), рецессивный-рецессивный (проявление рецессивного признака 100%) и доминантный-рецессивный (проявление доминантного признака 100%).  Исключение составляют некоторые наследственные болезни, передаваемые ребенку от матери, и проявляющиеся даже при рецессивном, или подавленном, состоянии гена. Таким образом, получается так, что склонность к полноте представляет собой по всей очевидности доминантный признак.

Выше я вкратце изложил результаты исследования высокой науки, с целью понимания причин ожирения и путей от него избавления. Что касается путей, то ничего толком до сих пор не выяснено. То, что нужно меньше есть и больше двигаться, знали ещё в каменном веке, во всяком случае за много лет до изобретени я техники секвенирования ДНК. Что касается причин, то здесь ситуация получше, но нельзя сказать, чтобы всё было ясно. Влияние наследственности безусловно сказывается, но только "от 40 до 70 процентов склонности к полноте являются "семейными", что оставляет вопрос открытым. Теперь давайте посмотрим, что может сообразить простой "колхозник", вооруженный приведёнными выше простыми и общеизвестными правилами.

Мы знаем, что поправиться сверх меры можно лишь при условии глубокого расщепления пищи до молекулярных составляющих (IV). Только! Вне зависимости от характера потребляемой пищи здесь функционируют оба вида пищеварения - ферментативное и микробное пищеварение (I). Оба этих вида пищеварения приводят к образованию низкомолекулярных продуктов, экстрагируемых в кровь через стенку кишечника. Разделить их влияние на ожирение практически невозможно. Можно лишь со всей определенностью утверждать, что при потреблении мяса, жира, сахара ферментативному пищеварению будет принадлежать главная роль. Если питаться исключительно тушеной капустой, спаржей, сельдереем, то ведущая роль будет принадлежать микробному пищеварению.

Качества ферментативного пищеварения могут играть существенную роль в КПД переработки пищи. Эта роль может быть связана с генами, как отцовскими, так и материнскими (II). Микробное же пищеварение (III) зависит только от качества микробного инокулята, полученного от матери, и от образа жизни человека. Самим собой понятно, что, чем большее разнообразие микробного сообщества толстой кишки, тем глубже переработка пищи, оставшейся после ферментативного пищеварения. Если в пищу постепенно добавлять вещества, разложение которых "не по зубам" микрофлоре кишечника, то естественно, что количество некоторых содержащихся в виде ультрамикропримесей видов микроорганизмов постепенно начнёт расти, поскольку их роль в микробиоме начнёт расти.

В пищевой промышленности, например, в качестве пищевых добавок (другого слова не придумашь!) совершенно разнузданно используются экзополисахариды, продуцируемые микроорганизмами. Среди них:

Алгинат (соединенные с помощью 1,4-гликозидных связей маннуроновые и гулуроновые кислоты). Добавки к мороженому, чтобы медленнее таяло, быстрорастворимые смеси для приготовления пудингов и кремов. Продуценты-микроорганизмы: Azotobacter Vinelandii, Pseudomonas aeruginosa.
Ксантан (целлюлоза с трисахаридными боковыми цепями). Добавки к напиткам и плавленым сырам; быстрорастворимая смесь для приготовления пудингов, кремов; стабилизатор эмульсий; «французская приправа». Продуцент:  Xanthomonas campestris.
Пуллулан (остатки мальтотриозы, соединенные с помощью ;-1,6-гликозидных связей). Покрытия для пищевых продуктов. Продуценет: Aureobasidium (синонимы: Pullularia, Dematium).
Курдлан (;-1,3-глюкан). Желирующее средство для пудингов. Продуцент: Alcaligenes faecalis var. myxogenes. Курдланом особенно увлекаются, поскольку считается, что он не разлагается в кишечнике и поэтому низкокалориен, но, как он влияет на состав микрофлоры кишечника) вряд ли кого-то интересовало.

Я привёл экзополисахариды в качестве примера пищевых добавок. Как я говорил выше, сегодня число их  свыше полутора тысяч. Большинство из них несомненно будет влиять на изменение микробиома в направлении более активного разложения химуса, содержащего купленные в магазине пищевые добавки. Я напишу об этом подробнее в следующем разделе статьи. Бактериальные экзополисахариды пока ещё используют в пищевой промышленности не очень активно, поскольку они пока ещё не очень дёшевы. Но, как говорится всё впереди. Беженцы из неблагополучных стран наверняка с пищевыми добавками в своей жизни не контактировали, поэтому можно понять, почему в райских условиях высокоцивилизованного мира их микробиом резко меняется и приближается по составу к микробиому аборигенов с соответствующим копированием характерных болячек последних.

Дальше я продолжу тему ферментативного и микробного пищеварения. Но уже здесь можно отметить, что, руководствуясь нехитрыми общеизвестными правилами, можно в принципе придти к тем же результатам, которые получают самые современные учёные на самом современном оборудовании.