В новом исследовании с использованием искусственного интеллекта и машинного обучения исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) обнаружили, что решающую роль для здоровья кишечника играет не только то, что мы едим, но и то, насколько регулярно мы это едим.

Микробиота кишечника — это сообщество микроорганизмов, включая бактерии, вирусы, грибки и другие микробы, которые живут в нашей пищеварительной системе. Некоторые из этих микробов полезны, а другие могут быть вредны.

Многочисленные исследования показали, что наше питание влияет на микробиоту кишечника. Здоровое питание, богатое фруктами, овощами, клетчаткой и орехами, тесно связано с увеличением микробного разнообразия и улучшением здоровья желудка.

Но теперь впервые исследования EPFL показали, что регулярность, с которой мы питаемся здоровой пищей, так же важна для здоровья кишечника, как и количество потребляемой нами пищи.

Важность качества и регулярности питания

В новой статье, недавно опубликованной в журнале Nature Communications, исследователи из Лаборатории цифровой эпидемиологии Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL), входящей в состав Школы информатики и коммуникаций, а также Школы наук о жизни, подтвердили результаты более ранних исследований, согласно которым определённые виды продуктов питания, такие как фрукты и овощи, способствуют формированию более разнообразной микробиоты кишечника. Работая с коллегами из Калифорнийского университета в Сан-Диего, они также сделали несколько поразительных новых открытий.

Во-первых, они обнаружили, что формирование здоровой микробиоты кишечника зависит не только от потребления фруктов, овощей и злаков, но и от того, едите ли вы их регулярно или нет. Хотя всегда существовало предчувствие, что важно регулярно питаться здоровой пищей, подкрепляемое такими кампаниями, как «пять фруктов и овощей в день», это всегда было лишь предчувствием.

«Это исследование ясно показывает, что невозможно объедаться овощами в здоровый день, а затем всю оставшуюся неделю или месяц питаться нездоровой пищей», — заявил доцент Марсель Салате, руководитель Лаборатории цифровой эпидемиологии и соруководитель Центра искусственного интеллекта EPFL.

«На самом деле, наше исследование показывает, что нерегулярное употребление здоровой пищи сводит на нет многие её полезные эффекты на микробиоту кишечника. Это настоящий стимул для будущих исследований, направленных не только на изучение того, что едят люди, но и на изменение характера их питания с течением времени».

Прогнозирование диеты по микробиому

Во-вторых, команде также удалось показать, что состав кишечных бактерий человека и то, что он ест, могут предсказывать друг друга с точностью до 85%. Используя всего лишь простой образец кала — всё более распространённый компонент медицинских исследований, — передовые методы машинного обучения могут предсказать рацион человека, используя его микробиоту, и наоборот.

«Для наших коллег из Сан-Диего, которые являются одними из ведущих мировых экспертов в области исследований микробиома, это было захватывающе», — пояснил Салате. «Получить такие данные из образца кала относительно легко, но понять особенности чьего-либо рациона питания, как известно, сложно, и собирать такие данные — задача не из лёгких».

Сила данных в реальном времени

Исследование стало возможным благодаря использованию подробной информации о питании, полученной от около 1000 участников, входивших в когорту «Еда и вы» .

Данные о питании высокого разрешения собирались с помощью приложения MyFoodRepo на базе искусственного интеллекта , разработанного той же лабораторией EPFL. Оно позволяло пользователям регистрировать приёмы пищи в режиме реального времени, делая фотографии или сканируя штрихкоды. Затем искусственный интеллект приложения анализировал эти записи на предмет пищевой ценности, которая впоследствии подтверждалась людьми.

«Исторически исследования в области питания основывались на опросниках по частоте приёмов пищи и 24-часовом анализе рациона. Теоретически можно попросить кого-то записать всё, что он ест, но на практике это не делается, потому что практически невозможно. Теперь же ИИ настолько хорош, что мы можем собирать данные в больших масштабах», — сказал Рохан Сингх, ассистент доктора наук в Лаборатории цифровой эпидемиологии и ведущий автор статьи.

«Наше исследование особенно интересно, поскольку желудочно-кишечные расстройства, связанные с образом жизни, часто развиваются постепенно. Поскольку питание — один из главных факторов, влияющих на эти заболевания, такие анализы, как наш, могут помочь оценить, что можно улучшить в рационе человека. В этом случае ИИ может помочь подтолкнуть людей к соответствующей корректировке рациона питания», — продолжил он.

Взгляд в будущее

Салате полагает, что результаты исследования указывают на то, что существующие рекомендации по питанию, возможно, нуждаются в обновлении, чтобы подчеркнуть не только типы и количество пищи, но и регулярность здорового пищевого поведения.

И хотя этот исследовательский проект уже завершён, команда Лаборатории цифровой эпидемиологии продолжает использовать приложение MyFoodRepo для других исследований. В настоящее время команда участвует в пилотном проекте по питанию и когнитивным функциям, изучая потенциальную связь между ними.

Кроме того, используя данные о штрихкодах продуктов питания из исследования Food & You, исследователи изучают связь между пищевыми добавками, такими как эмульгаторы, содержащимися в ультрапереработанных продуктах, и микробиотой кишечника .

«Существует веская гипотеза, что некоторые из этих добавок действительно могут негативно влиять на вашу микробиоту, и у нас есть предварительные данные, указывающие на то, что это действительно так. Мы всё ещё находимся на стадии анализа, но очень воодушевлены первыми результатами», — сказал Салате.

В целом они удовлетворены тем, что приложение MyFoodRepo теперь открывает доступ к важным исследованиям в области питания по всему миру.

«С самого начала мы знали, что нам нужно что-то максимально удобное и простое в использовании, но при этом предоставляющее необходимые нам данные. Мы создали его для собственных исследовательских нужд, но также и таким образом, чтобы он был полезен и другим, — и теперь он используется во многих других исследованиях в области питания по всему миру», — заключил Салате.