То, что люди едят, оказывает непосредственное избирательное воздействие на популяции микроорганизмов, обитающих в кишечнике.
Диета с высоким содержанием жиров связана с появлением микробов, катаболизирующих холин, и накоплением триметиламин N-оксида (ТМАО) в кровотоке, что является фактором, способствующим развитию сердечно-сосудистых заболеваний. Ю и др. исследовали микроорганизмы и пути превращения холина в ТМАО у мышей. Хотя кластеры генов для метаболизма холина широко распространены среди микробиоты, только факультативные анаэробы становятся многочисленными у хозяев, потребляющих диету с высоким содержанием жиров.
Диета с высоким содержанием жиров нарушает митохондриальное поглощение кислорода энтероцитами хозяина и повышает содержание нитратов в слизи, что в свою очередь ослабляет здоровую анаэробную функцию кишечника. Факультативные анаэробы, такие как патобионтная Escherichia coli, становятся доминирующими, что приводит к общему увеличению количества холина, катаболизируемого в предшественник ТМАО. Однако, могут ли изменения в физиологии кишечника, вызванные диетой, изменить метаболические возможности микробиоты, остается неизвестным. Используя мышиную модель ожирения, вызванного диетой, мы показали, что хроническое воздействие диеты с высоким содержанием жиров усиливает катаболизм холина Escherichia coli путем изменения физиологии кишечного эпителия.
Диета с высоким содержанием жира нарушала биоэнергетику митохондрий в эпителии толстой кишки для увеличения люминальной биодоступности кислорода и нитрата, тем самым усиливая дыхательно-зависимый катаболизм холина E. coli. В свою очередь, катаболизм холина E. coli повышал уровень циркулирующего триметламин N-оксида, который является потенциально вредным метаболитом, вырабатываемым микробиотой кишечника.
