باشگاه خبرنگاران جوان - هر برچسب تغذیه‌ای در آمریکا بر اساس مجموعه‌ای از اعداد یکسان ساخته شده است. چهار کالری در هر گرم پروتئین، چهار کالری در هر گرم کربوهیدرات، ۹ کالری در هر گرم چربی. این ارقام به فرمول‌هایی که در اواخر دهه ۱۸۰۰ توسعه یافته‌اند و به عنوان فاکتورهای آتواتر (Atwater) شناخته می‌شوند، برمی‌گردند و برای زمان خود یک دستاورد علمی واقعی بودند. مشکل این است که آنها با سیستم گوارش انسان مانند یک کوره ساده رفتار می‌کنند، کوره‌ای که غذا را در هر فرد و هر بار به یک روش پردازش می‌کند. گروهی از محققان اکنون یک مدل ریاضی ساخته‌اند که آنچه روش قدیمی نادیده می‌گیرد را توضیح می‌دهد و در یک آزمایش کوچک کنترل‌ شده، نتایج آنها نشان می‌دهد که این فرمول قدیمی، قرن‌هاست که در محاسبات ریاضی ما را به اشتباه انداخته است.

به نقل از اس‌اف، این مدل جدید که هضم، جذب و متابولیسم میکروبی به اختصار DAMM  نام دارد، انرژی غذا را گام به گام در طول حرکت در سیستم گوارش، از اولین لقمه تا آنچه در روده جذب می‌شود و آنچه دفع می‌شود، ردیابی می‌کند. دانشمندان دانشگاه ایالتی آریزونا این تحقیق را انجام دادند که در مجله PLOS ONE منتشر شده است.

باکتری‌های روده به طور فعال غذاهای هضم نشده، به ویژه فیبر و نشاسته مقاوم را تجزیه می‌کنند و مولکول‌های کوچکی به نام اسیدهای چرب زنجیره کوتاه تولید می‌کنند که بدن آنها را جذب و برای انرژی استفاده می‌کند. آتواتر فرض می‌کند که این سهم میکروبی برای همه، صرف نظر از رژیم غذایی یا فرد، یکسان است. اما  DAMM می‌گوید که این فرض اشتباه است.

چگونه دانشمندان مدل کالری DAMM را آزمایش کردند؟

برای آزمایش روش DAMM، محققان از داده‌های یک کارآزمایی بالینی که قبلا تکمیل شده بود و شامل ۱۷ مرد و زن سالم بود، استفاده کردند. هر شرکت‌کننده دو رژیم غذایی بسیار متفاوت را به ترتیب تصادفی مصرف کرد و هر فرد به عنوان نقطه مقایسه خود برای کنترل تفاوت‌هایی مانند سن، جنس و قومیت در نظر گرفته شد.

یک رژیم غذایی، یک برنامه غذایی کامل بود که بر اساس مقادیر زیاد فیبر و نشاسته مقاوم ساخته شده بود، انواع کربوهیدرات‌هایی که از روده کوچک عبور می‌کنند و عمدتا هضم نشده و به عنوان سوخت برای باکتری‌های روده عمل می‌کنند. یک رژیم غذایی غربی گزینه دیگر بود: سرشار از غذاهای فرآوری شده و کم فیبر. هر دو به طور دقیق برای مطابقت با نیازهای انرژی فردی هر شرکت‌کننده کالیبره شدند، در یک آشپزخانه اختصاصی تهیه شدند و بیش از ۹۹ درصد پایبندی به آنها تحت نظارت قرار گرفت. شرکت‌کنندگان ۱۱ روز هر رژیم را در خانه و سپس ۱۱ روز را در یک مرکز مجهز ویژه گذراندند که در آنجا محققان میزان انرژی خروجی آنها را اندازه‌گیری کردند. یک دوره پاکسازی حداقل ۱۴ روزه، این دو مرحله را از هم جدا کرد.

محققان با تجزیه و تحلیل نمونه‌های مدفوع جمع‌آوری‌شده طی ۶ روز، میزان انرژی جذب‌شده توسط شرکت‌کنندگان را اندازه‌گیری کردند. آنها همچنین مدت زمان لازم برای عبور غذا از روده بزرگ را با استفاده از یک کپسول الکترونیکی بلعیدنی اندازه‌گیری کردند. آزمایش ژنتیکی نمونه‌های مدفوع، جمعیت میکروب‌های تولیدکننده متان را در روده شناسایی کرد.

فرمول قدیمی در مقابل مدل جدید: فاصله چقدر است؟

وقتی محققان پیش‌بینی‌های DAMM را با اندازه‌گیری‌های واقعی مقایسه کردند، پیشرفت نسبت به آتواتر واضح بود. DAMM  به تطابق ۹۶ درصد بین جذب انرژی پیش‌بینی ‌شده و اندازه‌گیری‌ شده در مقایسه با ۸۸ درصد برای مدل آتواتر دست یافت. پیش‌بینی‌های آتواتر که براساس واحد انرژی شیمیایی در غذا، اندازه‌گیری شده بود، به طور متوسط ‌حدود ۲۲ واحد در روز خطا داشت، در حالی که پیش‌بینی‌های DAMM تنها حدود ۲.۵ واحد خطا داشت.

به طور خاص در رژیم غذایی غربی، آتواتر به طور مداوم میزان انرژی جذب شده توسط شرکت‌کنندگان را کمتر از مقدار میزان واقعی تخمین می‌زد، یک سوگیری آماری معنی‌دار که DAMM با آن موافق نبود. محققان معتقدند که این اتفاق می‌افتد، زیرا روش قدیمی، سهم انرژی اسیدهای چرب کوتاه‌زنجیره تولید شده توسط باکتری‌های روده را به ویژه در رژیم‌های غذایی که فیبر کمی دارند، کمتر از مقدار واقعی محاسبه می‌کند.

فقط برخی از افراد میکروب‌های تولیدکننده متان را در روده خود دارند و هنگامی که محققان سعی کردند این جمعیت‌ها را با استفاده از نمونه‌های مدفوع تخمین بزنند، پیش‌بینی‌های متان DAMM با اختلاف زیادی، حداقل ۱۰ برابر کمتر از اندازه‌گیری‌های واقعی، خطا داشت.

محققان استدلال می‌کنند که بسیاری از این میکروب‌ها ممکن است به هیچ وجه آزادانه در نمونه‌های مدفوع شناور نباشند. در عوض، ممکن است در یک بیوفیلم در نزدیکی پوشش روده باقی مانده باشند؛ جایی که نمونه‌های مدفوع استاندارد بخش زیادی از جمعیت آنها را از دست می‌دهند. وقتی مدل طوری تنظیم شد که فرض کند جمعیت واقعی بزرگتر از نمونه‌های مدفوع است، پیش‌بینی‌ها به طرز چشمگیری بهبود یافتند و از تطابق ضعیف به تطابق ۷۶ درصدی رسیدند.

میکروب‌های تولیدکننده متان خاصی در تحقیقات دیگر با شرایطی از جمله چاقی و بی‌اشتهایی مرتبط دانسته شده‌اند، اگرچه مکانیسم‌های آن هنوز درک نشده‌اند. اگر این ارگانیسم‌ها به جای محتویات روده، در نزدیکی پوشش روده قرار داشته باشند، این موقعیت می‌تواند تعاملات آنها با بدن را به روش‌هایی تقویت کند که مطالعات استاندارد میکروبیوم مبتنی بر مدفوع به طور مداوم از دست می‌دهند.

تنوع میکروبیوم ممکن است توضیح دهد که چرا یک رژیم غذایی یکسان برای افراد مختلف متفاوت عمل می‌کند. ترکیب میکروبیوم روده بر اساس جنسیت، سن، نژاد، جغرافیا، ژنتیک و وضعیت سلامت متفاوت است. مدلی که عملکرد واقعی این میکروب‌ها را در نظر بگیرد، به جای اینکه سهم آنها را برای همه ثابت و یکسان در نظر بگیرد، می‌تواند در نهایت به محققان کمک کند تا بفهمند که چرا یک رژیم غذایی یکسان نتایج متفاوتی را در افراد مختلف ایجاد می‌کند. DAMM هنوز باید در مطالعاتی که به طور خاص در مورد کاهش یا افزایش وزن طراحی شده‌اند، اعتبارسنجی شود، اما این اولین مدلی است که برای پرسیدن این سوال به طور جدی ساخته شده است.

منبع: ایسنا