بیشتر افراد تصور میکنند شمارش کالری بسیار ساده است؛ کافی است به برچسب روی بستهبندی مواد غذایی نگاه کنید تا بدانید چه مقدار انرژی دریافت میکنید.
اما واقعیت این است که پس از ورود غذا به بدن، موضوع کالری بسیار پیچیدهتر میشود.
در روده انسان، تریلیونها میکروارگانیسم در فرایند هضم غذا مشارکت دارند. این موجودات ریز میتوانند بر میزان کالری جذبشده از غذا تأثیر بگذارند.
در نتیجه، عدد درجشده روی برچسب مواد غذایی لزوماً نشاندهنده میزان واقعی انرژی قابل استفاده توسط بدن نیست.
اکنون پژوهشگران موفق شدهاند یک مدل ریاضی جدید توسعه دهند که با در نظر گرفتن نقش میکروبهای روده، پویایی انرژی پس از صرف غذا را تخمین میزند.
نگاهی دقیقتر به فرایند هضم
پژوهشگران دانشگاه ایالتی آریزونا (ASU) یک مدل ریاضی به نام DAMM طراحی کردهاند که مخفف عبارت «هضم، جذب و متابولیسم میکروبی» است.
این الگوریتم مسیر حرکت غذا در دستگاه گوارش را دنبال میکند تا مشخص شود:
- چه مواد مغذی مستقیماً توسط بدن جذب میشوند.
- چه موادی وارد روده بزرگ میشوند.
- میکروبیوم روده پس از آن روی چه موادی فعالیت میکند.
این تیم تحقیقاتی با متخصصان مؤسسه تحقیقات انتقالی AdventHealth در شهر اورلاندو فلوریدا همکاری کرده است.
به گفته پژوهشگران، این مدل جدید میتواند به دانشمندان در درک بهتر چاقی، دیابت و سایر بیماریهای متابولیک کمک کند.
به گفته پروفسور «روزا کرایمالنیک براون» از دانشگاه ایالتی آریزونا:
«هضم تنها یک فرایند انسانی نیست، بلکه همکاری میان بدن ما و تریلیونها میکروبی است که در روده زندگی میکنند.»
او افزود:
«مدل DAMM ابزار قدرتمندی برای اندازهگیری سهم این شرکای میکروبی در سلامت انسان و تعادل انرژی فراهم میکند. همچنین اهمیت تغذیه مناسب میکروبهای روده را نشان میدهد.»
محدودیتهای روش سنتی محاسبه کالری
بیش از یک قرن است که ارزش کالری مواد غذایی با روشی به نام «آتواتر» (Atwater) محاسبه میشود.
این روش میزان کالری را بر اساس مقدار:
- پروتئین
- کربوهیدرات
- چربی
موجود در غذا تعیین میکند.
اگرچه روش آتواتر در محاسبه کالری مواد غذایی مؤثر است، اما یک نکته مهم را نادیده میگیرد: فعالیت باکتریهای روده.
این باکتریها میتوانند موادی غیرقابل هضم مانند فیبر را تجزیه کرده و به اسیدهای چرب زنجیره کوتاه تبدیل کنند؛ ترکیباتی که بدن قادر به جذب آنها است.
همین فرایند ممکن است توضیح دهد که چرا رژیمهای غذایی مشابه در افراد مختلف نتایج متفاوتی ایجاد میکنند.
یافتههای مطالعه چه بود؟
مدل جدید با استفاده از دادههای یک مطالعه کنترلشده روی بزرگسالان سالم توسعه یافت.
شرکتکنندگان از یکی از دو الگوی غذایی زیر پیروی کردند:
رژیم غذایی پرفیبر
این رژیم شامل:
- فیبر بیشتر
- نشاسته مقاوم بیشتر
- غذاهای کمتر فرآوریشده
- ذرات غذایی بزرگتر
بود.
رژیم غذایی غربی
این رژیم نماینده الگوی رایج غذایی غربی بود که ویژگیهای زیر را داشت:
- فیبر کمتر
- غذاهای فرآوریشده بیشتر
تفاوت جذب انرژی
نتایج نشان داد افرادی که رژیم غذایی غربی داشتند، روزانه حدود ۱۱۶ کالری بیشتر از افراد گروه پرفیبر جذب کردند.
نکته جالب اینکه افراد گروه پرفیبر احساس گرسنگی بیشتری گزارش نکردند.
این یافتهها شواهد بیشتری ارائه میکنند که فیبر تنها بر هضم غذا تأثیر نمیگذارد، بلکه رفتار میکروبهای روده و نحوه استخراج انرژی از غذا را نیز تغییر میدهد.
کالریهایی که هرگز روی برچسب غذا دیده نمیشوند
مدل DAMM غذا را در چند مرحله دنبال میکند.
ابتدا میزان انرژی جذبشده در بخش فوقانی دستگاه گوارش را برآورد میکند.
سپس بقایای غذا را تا روده بزرگ دنبال میکند؛ جایی که میکروبها به تجزیه موادی ادامه میدهند که از مراحل قبلی هضم عبور کردهاند.
نقش اسیدهای چرب زنجیره کوتاه
در این فرایند، میکروبها اسیدهای چرب زنجیره کوتاه تولید میکنند.
این ترکیبات میتوانند وارد جریان خون شوند و انرژی اضافی در اختیار بدن قرار دهند.
بر اساس مدل DAMM:
- این اسیدهای چرب به طور متوسط روزانه حدود ۱۴۰ کالری فراهم میکنند.
- این مقدار حدود ۷.۴ درصد کل انرژی قابل استفاده بدن را تشکیل میدهد.
سهم بخشهای مختلف دستگاه گوارش
برآوردهای مدل نشان میدهد:
- حدود ۸۵ درصد انرژی قابل استفاده در بخش فوقانی دستگاه گوارش جذب میشود.
- حدود ۱۵ درصد انرژی در بخش تحتانی دستگاه گوارش و از طریق فعالیت میکروبها تأمین میشود.
مدل همچنین تولید گاز متان توسط میکروبهای تخصصی موسوم به متانوژنها را در نظر میگیرد و تصویری کاملتر از جریان انرژی در بدن ارائه میدهد.
تطابق بهتر با واقعیت
پژوهشگران مدل DAMM را با روش سنتی آتواتر مقایسه کردند.
نتیجه نشان داد مدل جدید به میزان واقعی کالری جذبشده توسط شرکتکنندگان نزدیکتر است.
این مدل همچنین تفاوتهای میان دو رژیم غذایی را بهخوبی منعکس کرد.
در رژیم پرفیبر، مواد بیشتری وارد روده بزرگ شدند و در نتیجه میکروبها مقادیر بیشتری اسید چرب زنجیره کوتاه تولید کردند.
این الگو با نتایج نمونههای خون و مدفوع جمعآوریشده در طول مطالعه بالینی مطابقت داشت.
پروفسور «بروس ریتمن»، مدیر مرکز بیوتکنولوژی محیطی Biodesign Swette در دانشگاه ایالتی آریزونا، گفت:
«ویژگی منحصربهفرد مدل DAMM این است که متابولیسم انسان را بهصورت کمی با متابولیسم میکروارگانیسمهای روده بزرگ مرتبط میکند؛ آن هم به شکلی که با نتایج مطالعه بالینی مطابقت دارد و بینش بنیادی درباره همکاری جامعه میکروبی با میزبان انسانی ارائه میدهد.»
گام بعدی پژوهشگران چیست؟
دانشمندان همچنان در تلاش هستند تا فرایندهای پیچیده هضم غذا را بهتر درک کنند.
با دستیابی به یافتههای جدید، پژوهشگران قصد دارند مدل DAMM را توسعه دهند تا ارتباطات بیشتری میان رژیم غذایی، متابولیسم و میکروبیوم روده را در خود جای دهد.
«تیلور دیویس»، نویسنده اول مطالعه و پژوهشگر دانشگاه ایالتی آریزونا، گفت:
«مدل DAMM تنها ابزاری برای توصیف رژیم غذایی نیست. این یک چارچوب پویا است که میتواند تکامل پیدا کند. هرچه درباره تعامل میان رژیم غذایی، متابولیسم و میکروبها بیشتر بیاموزیم، میتوانیم این دانش را وارد مدل کنیم تا همراه با پیشرفت علم رشد کند.»
جمعبندی
این پژوهش نشان میدهد کالری دریافتی انسان تنها به ترکیب مواد غذایی وابسته نیست. میکروبهای روده نقش مهمی در تعیین میزان واقعی انرژی جذبشده ایفا میکنند. به همین دلیل، دو نفر ممکن است از یک وعده غذایی کاملاً مشابه، مقدار متفاوتی انرژی دریافت کنند.
این یافته میتواند در آینده به توسعه رژیمهای غذایی شخصیسازیشده و درمان مؤثرتر چاقی، دیابت و سایر اختلالات متابولیک کمک کند.
منبع: مطالعه منتشرشده در مجله علمی PLOS One.
