Сточные воды расскажут о питании населения

Пищевое поведение связано с распространенностью хронических заболеваний в популяции. Существующие методы оценки питания населения основаны на опросниках, однако результаты могут искажаться из-за ошибки памяти и других факторов, способствующих сообщению ложной информации. Ученые из Университета штата Аризона (США) предложили оценивать питание популяции с помощью анализа сточных вод. Он основан на связи диеты с профилем метаболитов кишечника. В качестве доказательства концепции ученые рассмотрели возможность оценивать этим методом потребление растительной пищи в сообществе.

Характерными молекулами растений являются фитоэстрогены. Население США потребляет два класса фитоэстрогенов: изофлавоны (в том числе генистеин и даидзеин) и лигнаны, которые превращаются кишечными бактериями в эквол и энтеролактон, соответственно. Авторы новой работы проанализировали содержание в сточных водах лигнанов, изофлавонов и их метаболитов, оценили присутствие кишечных бактерий, вовлеченных в метаболизм растительных молекул, и обосновали применимость такого анализа в общественном здравоохранении.

Ученые использовали образцы из городского канализационного водосбора, обслуживающего район, где проживают менее 10 000 человек. В этот водосбор приходят преимущественно стоки из жилых домов. Образцы отбирались каждый месяц в течение семи дней в период с августа 2017 г. по июль 2019 г. Содержание фитоэстрогенов и их производных определяли с помощью жидкостной хроматографии с тандемной масс-спектрометрией; для идентификации человеческих кишечных бактерий применили секвенирование гена 16S рРНК.

За время исследования ученые заметили, что в начале каждого календарного года (в январе) увеличивается общее содержание генистеина, даидзеина и энтеролактона, а в марте оно постепенно снижается. При этом в целом на второй год исследования потребление фитоэстрогенов увеличилось по сравнению с первым годом. Генистеин, даидзеин и энтеролактон слабо подвержены температурозависимой деградации, а значит, результаты анализа отражают пищевое поведение населения.

Чтобы повысить точность оценки потребления изофлавонов, в январе 2019 г. ученые добавили еще один аналит, эквол, производное даидзеина и генистеина. Паттерны его содержания в сточных водах повторяли таковые для других фитоэстрогенов и значимо коррелировали с концентрациями даидзеина.

Анализ структуры микробного сообщества на уровне родов выявил кишечные бактерии, вовлеченных в метаболизм фитоэстрогенов, в том числе Bifidobacterium, Blautia и Romboutsia. Обилие этих бактерий, определенное полуколичественным методом, увеличивалось в начале года, падало летом и демонстрировало слабую, статистически не значимую корреляцию с уровнями фитоэстрогенов, которую авторы называют интригующей.

Ученые связывают резкие скачки концентраций рассмотренных аналитов с одновременным употреблением определенных продуктов большим количеством людей, приуроченным к какому-то событию. Например, подскок уровня эквола в середине марта 2019 г. отражает количество алкоголя, выпитого в честь Дня Святого Патрика. Это подтверждается результатами анализа содержания метаболита алкоголя, этилсульфата, в праздничные и предшествующие им дни.

Авторы заключают, что анализ сточных вод вполне применим для оценки образа питания популяции и заслуживает дальнейшей разработки. Он не только удобен, но и выгоден — стоимость подобных исследований ниже стоимости опросов.

Туристы искажают результаты мониторинга COVID-19, основанного на сточных водах