עמוד הבית > מדעים > רפואה וקידום הבריאות > תזונהעמוד הבית > מדעים > ביולוגיה > גוף האדם > מערכת העיכול ותזונה
גליליאו : כתב עת למדע ומחשבה


תקציר
על ההשפעות הרבות של הסיבים התזונתיים על הפיזיולוגיה ועל בריאות האדם.



סיבים תזונתיים : רכיב המזון הנשכח והנידח
מחבר: ד"ר יוסף דרור


הסיבים התזונתיים, הפרמנטיים והלא-פרמנטיים, טיבם וכמותם, קובעים את אופי האוכלוסיה הסימביוטית האדירה של חיידקי המעי הגס המשפיעה על כלל פעילות המעי, מפעילה את המערכת החיסונית ומספקת אנרגיה לתאי המעי הגס. לסיבים אלו, המהווים רכיב מזון עקרי בצד פחמימות, שומן וחלבון, השפעה רבה על בריאות האדם

רכיבי המזון נחלקים בהתאם למבנם הכימי ולתפקודיהם למספר קבוצות עיקריות (שרטוט 1). מבין קבוצות אלו, "הסיבים התזונתיים" נחקרו פחות מכל רכיב מזון עיקרי אחר. רכיב מזון עיקרי הוא מרכיב שצריכתו היומית נמדדת בגרמים ליום, ואף בעשרות ומאות גרמים ליום. לעומת זאת הצריכה היומית של "רכיבי המזון הזעירים" (רכיבי המיקרו) נמדדת בחלקי גרם ואף במיקרוגרמים בודדים. הצריכה הראויה של הסיבים התזונתיים לאדם היא בין 25 ל-35 גרם ליום. לסיבים התזונתיים השפעה ניכרת על בריאות האדם, אך חשובה לא רק הכמות, אלא גם ההרכב, אלא שעדיין לא נקבע ההרכב המיטבי של סיבים תזונתיים. כרגיל, אין מסווגים את הסיבים התזונתיים בין רכיבי המזון העיקריים, או כפי שמקובל היה לכנותם - "אבות המזון". גם ערכם התזונתי של הסיבים התזונתיים לא נקבע במפורש, והם מוגדרים כרכיב נלווה לפחמימיות. רק לאחרונה, שנים רבות לאחר שהוגדרו הדרישות התזונתיות לרכיבי המזון האחרים נקבעה גם הדרישה לכמות המזערית הראויה בצריכה של הסיבים התזונתיים.

שרטוט 1
רכיבי המזון העיקריים ('אבות מזון')

  • פחמימות
  • ליפידים: שומנים ותרכובות שומן אחרות
  • חלבון
  • סיבים תזונתיים
  • מינרלים (יסודות עיקריים)

רכיבי קורט במזון

  • ויטמימים
  • ויטמינים מותנים
  • תרכובות קורט אורגניות אחרות בעלות פעילות ביולוגית
  • יסודות קורט

בתחילת המאה העשרים הוגדר ערכן התזונתי ותפקודן הייחודי של חומצות האמינו המרכיבות את החלבון. בד בבד הוגדרו המונחים "חלבון חסר" ו"חלבון מלא" ונקבעו אמות המידה להרכב החלבון המיטבי לאדם. למרות שחלפה מאה שלמה, והמחקר התזונתי הסתעף וכולל מאות אלפי מחקרים, טרם הוגדרה ההשפעה הייחודית של כל אחד מרכיבי הסיבים התזונתיים על המצב הפיזיולוגי והבריאותי של האדם.

מחקר השפעת הסיבים התזונתיים על בריאות האדם עדיין בחיתוליו וחובק שדות דעת רבים. אלה נדרשים למחקר תזונתי מקיף כלשהו, אולם לגבי הסיבים התזונתיים שילוב תחומי המחקר חשוב במיוחד.

‏‏מונחים
הסיבים התזונתיים מוגדרים הגדרה כימית והגדרה ביולוגית. ההגדרה הביולוגיות תקפה רק לגבי מערכת העכול של האדם ותזונת האדם.

סיבים תזונתיים
מרכיבים פחמימתיים (או דמויי פחמימות, כמו ליגנין) של המזון הצמחי שאינם מתפרקים על ידי האנזימים המופרשים במערכת העכול העליונה (הקיבה, התריסריון והמעי-הדק) וממילא אינם נעכלים שם. הסיבים התזונתיים מורכבים בעקרם מפולימרים של החדסוכרים הקסוזות: גלוקוז, גלקטוז, מנוז, רמנוז, פרוקטוז; פנטוזות: ארבינוז וקסילוז; וכן חומצות אורוניות ונגזרות אחרות של החדסוכרים.
סיבים תזונתיים פרמנטיים או מותססים (הגדרה ביולוגית)
אלו המתפרקים על ידי אנזימי החיידקים (בקטריות) במעי-הגס (פרמנטציה מוגדרת, לענין זה, כפעולת פירוק אנזימטית על ידי חיידקים ולא על ידי אנזימי התאים היוקריוטיים).
סיבים תזונתיים לא-פרמנטיים או סיבים תזונתיים גסים (הגדרה ביולוגית)
כאלו שאינם מתפרקים כלל במערכת העכול.
סיבים תזונתיים מסיסים (הגדרה כימית)
אלו שניתן להמיס באמצעים כימיים בתנאי מעבדה. הסיבים התזונתיים המסיסים אמורים לייצג את הסיבים הפרמנטיים והלא-מסיסים את הסיבים הלא-פרמנטיים.

הסיבים התזונתיים מסווגים בהתאם למספר אבני בוחן: א. מידת מסיסותם באמצעים כימיים. ב. מידת היכולת לעבור התססה (פרמנטביליות) (שרטוט 2); ג. הרכב יחידות הבסיס העיקריות מהן מורכבים הפולימרים של הסיבים; ד. מידת הסתעפות הפולימרים והקף קשרי הצילוב המחברים בין השרשרות הפולימריות. וכן לפי תכונות פיזיקליות שונות כמו: כושר תאחיזת מים (לאמור, כמה מים נקשרים ליחידת משקל של הסיבים), צמיגות בסביבה מימית, קיבולת תחלופת יונים, כושר הספיחה של חומצות מרה ושל כולסטרול. כדי למדוד את השפעת הסיבים יש להגדיר איפוא את הסיבים התזונתיים ובהתאם להגדרה המפורטת לבחון את השפעת הסיבים על המצב הפיזיולוגי; משימה זאת טרם נעשתה.

שרטוט 2 - הרכיבים העיקריים של הסיבים התזונתיים
הפולימרים שמתפרקים על ידי חיידקים אינם שלובים זה בזה (קטעים המסומנים בסגול). בקטעים המשולבים זה בזה (מסומנים בצהוב) קשרים נוספים בין הפולימרים מונעים את פירוקם. בין הפולימרים הפחמימתיים קשורים פולימרים של ליגנין, אשר פריקותו מועטה ביותר, ובהקשרם מונעים את פירוק הפולימרים הפחמימתיים. בתחתית השרטוט מוצגות יחידות המבנה של החד-סוכרים המרכיבים את הפולימרים הפחמימתיים ויחידות המבנה הפנוליות של מבני הליגנין.

הסיבים התזונתיים מוגדרים כתרכובות פחמימתיות (או ליגנין) שמקורן צמחי, ושאינן עוברות עיכול (לאמור - פירוק כימי כהכנה לספיגה לגוף) במעי-הדק של האדם. מכאן מובן שעצם ההגדרה מתייחסת לאדם ואינה תקפה לבעלי חיים אחרים אשר בהם צורת עיכול אותם הרכיבים עשוי להיות שונה. מבין רכיבי המזון העקריים, ניצולם של הסיבים התזונתיים ייחודי באדם, ואילו שומן, חלבון, ויטמינים ומינרלים דרך ניצולם בבעלי החיים האחרים דומה לשל האדם (לבד ממעלי הגירה, שלהם מערכת עיכול מיוחדת, שבה פעילות המיקרואורגניזמים גדולה במיוחד). המונח עיכול, לצורך העניין, כולל רק פירוק של רכיבי המזון על ידי האנזימים המופרשים על ידי בלוטות מערכת העיכול ודופן צינור העיכול ולא פירוק על ידי חיידקי מעיים. כל פעולות פירוק המזון בכל מערכת העיכול נעשות בעזרת אנזימים, הן אנזימים הנבנים בתאי האדם, והן אנזימים המיוצרים בתאי החיידקים. תאי האדם אינם מסוגלים לייצר אנזימים שמפרקים קשרים כימיים של הסיבים התזונתיים. העיכול נעשה בחלקה העליון של מערכת העיכול הכוללת את הקיבה, התריסריון והמעי-הדק ואילו ההתססה (פירוק על-ידי חיידקים) מתרחשת במעי-הגס.

הסיבים התזונתיים מתפרקים בחלקם על ידי החיידקים שבמעי-הגס של האדם בתהליך התססה (פרמנטציה). תאי האדם, ותאי בעלי חיים עילאיים אחרים, אינם מסוגלים לייצר אנזימים המפרקים קשר ביתא-גלוקני 1 - 4 (הקיים בחומר הצמחי תאית) ומייצרים אנזימים המפרקים קשר מרחבי אלפא-גלוקוני (הקיים בעמילן). לעומת זאת חיידקי המעי מייצרים אנזימים המפרקים את שני סוגי הקשרים (שרטוט 4). אנזים המפרק קשר אלפא אינו מסוגל לפרק קשר ביתא ולהפך. למה הדבר דומה? לקורא תקליטים (פטיפון, נגן תקליטורים או כונן מחשב) הקורא תקליטים שנצרבו בכיוון השעון; כדי לקרוא תקליטים הצרובים בכיוון הפוך, נדרש מנוע המסתובב נגד השעון. כך גם האנזימים, אלא שייצור אנזים "הפוך" מסובך לאין ערוך מבניית מנוע "הפוך". בחלק העליון של מערכת העיכול, שם פעילים בעיקר אנזימים שמייצרים תאי האדם, הסיבים התזונתיים כלל אינם מתפרקים ואילו במעי-הגס, שם נוצרים אנזימים של חיידקים, מתרחש פירוק הסיבים התזונתיים. הסיבים המתפרקים על ידי חיידקי המעי-הגס מכונים "סיבים פרמנטיים", ואלה שכלל אינם מתפרקים מכונים סיבים לא-פרמנטיים. הליגנין כמעט ואינו מתפרק במערכת העיכול.

שרטוט 4 - קטעים מפולימר עמילן (עליון) ופולימר תאית(תחתון)
הקווים הכחולים מציינים קשרי אלפא בין יחידות החד-סוכרים. והאדומים -קשרי ביתא.

ביחס לחלבונים, לפחמימות ולשומנים נערכת כרגיל הקביעה האם הם מתפרקים במערכת העיכול תוך שימוש בחיות מעבדה, שכן תהליכי העיכול הבסיסיים דומים באדם ובחולדות ועכברים. לגבי סיבים תזונתיים המצב שונה; זאת מאחר שפירוקם תלוי בפעילות החיידקים וממילא בזמן השהיה במעי-הגס ובמעי העוור. שהיית המזון במעי-הגס שונה במידה ניכרת בין האדם לבין חיות המעבדה הזמינות למחקר התזונתי. לכן, מדידת תהליכי פירוק הסיבים התזונתיים בדרך ביולוגית אינה ישימה. לצורך הערכת מידת ההתפרקות של הסיבים התזונתיים פותחו שיטות כימיות אנליטיות, והסיבים התזונתיים הוגדרו הגדרה כימית בנוסף להגדרה הביולוגית. בשיטות אלו מפעילים על הסיבים התזונתיים חומצות, בסיסים ודטרגנטים, בתנאים תקניים, ומודדים את שיעור הסיבים שהומסו. מכאן המונחים סיבים תזונתיים מסיסים וסיבים לא-מסיסים. ההגדרה הכימית של הסיבים המסיסים והלא-מסיסים דומה להגדרה הביולוגית של סיבים פרמנטיים ולא-פרמנטיים, אולם אין חפיפה ביניהן. הנתונים המופיעים בטבלאות המזון מובאים מההגדרה הכימית של הסיבים.

המבנה הכימי של הסיבים התזונתיים קובע את הרכב אוכלוסיית החיידקים במעי-הגס. בפעילות תקינה, חיידקי המעי-הגס סימביונטים עם האדם. במעי-הגס מנהלים החיידקים את מחזור חייהם הקצר, מנצלים לצורכיהם את האנרגיה הכימית ממזון האדם ומעמיסים את החום והגזים המשתחררים בחילוף החומרים שלהם, על גוף האדם. החום מהווה מעמסה פיזיולוגית והגזים גורמים לאי נוחות גופנית וחברתית. סוג הסיבים התזונתיים קובע את הרכב הגזים, כמותם וריחם. בצד המעמסה תועלת רבה: חיידקי המעי-הגס חיוניים לבריאות ולפעילות פיזיולוגית טובה של מערכות הגוף. האדם מסוגל לחיות גם ללא פעילות חיידקי המעי-הגס (כמו מי שכרתו לו את המעי-גס והוא ממשיך בפעילותו היומיומית), אבל חוסר החיידקים משפיע על בריאותו.

למעי-הגס מגיעים השיירים שלא התפרקו ולא נספגו במעי-הדק, ובעיקר הסיבים התזונתיים הפרמנטיים המהווים מקור עיקרי להזנת החיידקים. למרות שהסיבים הלא-פרמנטיים אינם מתפרקים, גם להם תפקיד מכריע בקביעת אוכלוסיית החיידקים. הסיבים הפרמנטיים והלא-פרמנטיים שלובים וכרוכים אחד בשני בדרך הדוקה ביותר (שרטוט 2). הקטעים החופשיים (מסומנים בסגול) הם פרמנטיים ואלה המחוברים אחד לשני בקשרים כימיים נוספים (מסומנים בכתום) הם הלא-פרמנטיים. הפולימרים הרב-סוכריים קשורים גם בפולימרים של הליגנין (שרטוטים 2, 5), דבר המקנה יציבות למבנה הצמחי ומקטין את האפשרות שחיידקים יתקפו ויפרקו את הסיבים. הסיבים התזונתיים אינם בהכרח בעלי מבנה סיבי, ושמם הוענק להם בשל מבנה סיבי התאית, המהווה רק אחד מרכיביהם. לפקטין (שרטוט 6) ולאוליגו-סוכרים אין מבנה סיבי. האוליגו-סוכרים (פולימרים של סוכרים בעלי 3 עד 20 יחידות סוכר) נפוצים בסוגי מזונות שונים אולם עניין מיוחד להם כחומרי פרביוטיקה (תכשירים מיוחדים, מופקים בין השאר מארטישוק) המוספים לפרוביוטיקה (תכשירי חיידקים המיטיבים עם בריאות האדם; מוספים בין השאר למוצרי חלב מיוחדים). תכשירי הפריביוטיקה משפרים את אופיה של אוכלוסיית החיידקים במעי-הגס, מקטינים את אוכלוסית החיידקים האירוביים (בעלי פעילויות שליליות על הבריאות) ומעלים את פעולת החיידקים האנאירוביים ובמיוחד של הביפידובקטריה (חידקים אנאירוביים, בעלי השפעה חיובית מיוחדת).

שרטוט 6
בחלק העליון, קטע אופייני של פקטין מורכב מחומצה אורונית (טבעת עליונה), מתיל אסטר של חומצה אורונית (טבעת אמצעית) ואצטיל אסטר של חומצה אורונית (טבעת תחתונה). בחלק התחתון, צומת הסתעפות של פולימר הפקטין.

כדי לעכל את מזונו, מפריש החיידק לסביבתו הקרובה אנזימי פירוק. יעילותם של האנזימים המופרשים הללו נמוכה מאוד. כדי להעלות את יעילות פעילותם של האנזימים, נצמדים החיידקים לסיבים לא-פרמנטיים. קשירת החיידק, ההכרחית לפעילותו, תלויה במבנה הכימי של הסיבים הלא-פרמנטיים. בשרטוט 7 מצולם (במיקרוסקופ אלקטרונים סורק) חיידק צלולוליטי (מפרק תאית) הנצמד לאתרים לא-פרמנטיים ומפרק סיבים פרמנטים (הפירוק מתגלה כחלל שנוצר ליד החיידק). קביעת ערכם התזונתי של הסיבים התזונתיים והשפעתם על בריאות האדם מחייבת ידיעה מפורטת בדבר היחס בין סיבים פרמנטיים ללא-פרמנטיים והבנת המבנה הכימי המפורט של שני סוגי הסיבים.

מקורם העיקרי של הסיבים התזונתיים הוא הדפנות של התאים הצמחיים, המהוים את הביומסה העיקרית ביבשות כדור הארץ. הסיבים התזונתיים בנויים ממספר עצום של יחידות מבנה היוצרות את הפולימרים ארוכי השרשרת (רב-סוכרים) אבל כוללות גם תרכובות שאינן סוכרים, כמו ליגנין. לכן, מספר האפשרויות התיאורטי לבניית הסיבים התזונתיים הוא בלתי מוגבל. יחידות המבנה השכיחות של סוכרי הסיבים התזונתיים נחלקות לשתי קבוצות עיקריות. א. הקסוזות (חד-סוכרים עם 6 פחמנים) - גלוקוז, גלקטוז, מנוז, רמנוז ופרוקטוז; ב. פנטוזות (חד-סוכרים עם 5 פחמנים): ארבינוז וקסילוז. כל אחד מחד-סוכרים אלה יכול לעבור התמרה כימית על ידי תרכובות נוספות, ובדרך זאת ליצור מספר רב של חד-סוכרים. למרות המגוון העצום של התרכובות העשויות להיווצר על ידי יחידות החד-סוכרים ונגזרותיהם, ניתן לסווג את הסיבים התזונתיים למספר קבוצות עיקריות (טבלה 1). בנוסף לתרכובות המוצגות בטבלה, קיימות תרכובות נוספות הנכללות תחת ההגדרה סיבים תזונתיים, כמו אלה המופקים מאצות, ונגזרות של רב-סוכרים תעשייתיים.

טבלה 1. סיווג הקבוצות העקריות של הסיבים התזונתיים

קבוצה

יחידות בסים עקריות (ראה שרטוט 2)

מקורת מזון שכיחים

תרכובות פנוליות
אסטרים פנוליים וליגנין

פניל-פרופיונט

כל הצמחים
רב-סוכרים
עמילן עמיד
עמילן לא נגיש
עמילן גרגרי

עמילן מעובד


גלוקוז
גלוקוז

גלוקוז


גרעינים טחונים למחצה וזרעים
תפו"ד לא מבושל, בננה

תוצרי עמילן קלויים
רב-סוכרים לא עמילניים
סיבי דופן התא הצמחי

תאית
ביתא-גלוקנים
ארבינוקסילנים
ארבינוגלקטנים
קסילוגלוקנים
רמנוגלקטורנים
גלקטנים

סיבים תוך תאיים
פקטין
פרוקטנים
מננים
גלקטומננים



גלוקוז
גלוקוז
קסילוז, ארבינוז
גלקטוז, ארבינוז
גלקטוז, כסילוז
חומצות אורוניות, רמנוז
גלקטוז, מנוז


חומצות אורוניות, רמנוז
פרוקטוז
מנוז
גלוקוז, מנוז



מרבית צמחי המאכל
שעורה, שבולת שועל, שפון
תוצרי דגניים
קמחי דגניים
פירות
תרמילי קטניות
כוסבת סויה, פולפת סלק סוכר


פירות
שיפון
תוצרי קקאו
גואר
אוליגוסוכרים (פריביוטיקה)
אלפא-גלקטו-אולגוסוכרים
פרוקטו-אוליגוסוכרים
טרנס-גלקטו אוליגוסוכרים
גלקטוז, גלוקוז, פרוקטוז
פרוקטוז, גלוקוז
גלקטוז, גלוקוז
כוסבת סויה, אפונה, לפתית
גרעיני דגן, ארטישוק ירושלמי
תוצרי חלב

החד-סוכרים נוצרים בתוך התא הצמחי ומועברים אל דופן התא. קשירת החד-סוכרים לפולימרים ארוכים מתבצעת על ידי מאות אנזימים שממוקמים בדופן התא הצמחי. קשירת החד-סוכרים לפולימרים ויצירת קשרי צילוב בין הפולימרים השכנים מתרחשות כל עוד נמשכת הפעילות האנזימטית בתא. עם התקדמות תהליכי הבשלת הצמח מתרבים קשרי הצילוב ושיעור היעכלות הסיבים התזונתיים קטן. וכך עולה שיעורם של הסיבים התזונתיים בתא הצמחי אבל עולה גם חלקם של הסיבים הלא-פרמנטיים מתוך כלל הסיבים.

המעי-הגס כולו מכיל בערך 1 ק"ג של חיידקים, המהווים את עיקר המאסה בצואת האדם, בצפיפות של 10 מיליארד עד 100 מיליארד חיידקים במ"ל תוכן מעי, המופרש בהמשך כצואה. מכאן שמספר החיידקים במעי מעל ל-10 טריליון, יותר מכלל תאי גוף האדם. גם המעי-הדק של האדם מכיל חיידקים בשיעור של עשרת-אלפים עד מיליון למ"ל, ריכוז הנמוך פי מיליון מאשר במעי-הגס. מהילדות לגיל המבוגר קיימת ירידה בכמות החיידקים האנאירוביים ושל הביפידובקטריה בשיעור שבין פי 2 עד פי 350 ובד בבד עולה חלקם של החיידקים שריכוזם נמצא במתאם עם מצב בריאות לקוי. בכמה מחקרים נמצא כי הספקת פריביוטיקה בכמות של גרמים בודדים ליום העלתה את ריכוז הביפידובקטריה פי כמה מאות והקטינה במידה משמעותית את ריכוזיהם של החיידקים הפתוגניים.

מרבית הפקטין והעמילן העמיד עוברים התססה ופירוק במעי-הגס של האדם (%90 עד 100%). המיצלולוז מותסס בחלקו (%50 עד 80%). תאית מותססת במידה פחותה (%20 עד 80%) והליגנין כמעט שאינו מותסס (טבלה 2). ההתססה מושפעת על ידי המקור הצמחי ושלב ההבשלה, תכולת התפריט היומי והרכבו, כמות חיידקי המעיים וטיבם וכושר תאחיזת המים.

טבלה 2 היכולת לעבור התססה (פרמנטביליות) של סוגי הסיבים התזונתיים
. פרמנטביליות %
תאית 80-20
המיצלולוז 90-60
פקטין 100
גואר 100
סובי חטה 50
עמילן עמיד 100
אינולין, אוליגו-סוכרים 100

שיעור הסיבים התזונתיים בצינור העיכול עולה ככל שמתקדמים לאורכו. הסיבים התזונתיים קובעים את ההרכב והפעילות של מעל ל-500 מיני חיידקים המשפיעים באורח נמרץ, בכוון חיובי או שלילי, על כלל חילוף החומרים של גוף האדם. תוצרי הפירוק של הסיבים הפרמנטיים הם בעיקרם חומצות שומן קצרות שרשרת: חומצה אצטית (חומצת החומץ בעלת 2 פחמנים) המהווה כמחצית מכמות החומצות, חומצה פרופיונית (בעלת 3 פחמנים) וחומצה בוטירית (חומצת חמאה, בעלת 4 פחמנים). החומצה הפרופיונית מהווה כרבע מכמות החומצות וכמוה החומצה הבוטירית. כן נוצרות כמויות מועטות של חומצה לקטית (חומצת החלב) וחומצה סוקצינית וכתוצאה מהתססת החלבון על ידי החיידקים, גם כמויות זעירות של חומצה ולרית (5 פחמנים) וחומצה קפרואית (6 פחמנים). ריכוז החומצות השומניות במעי-הגס עשוי להגיע עד 2% והן נספגות במהירות. בנוסף משתחררים גזים בכמות של 2 עד 3 ליטר ליום בהרכב הנפחי (%): חנקן (67), חמצן (5), פחמן דו-חמצני (10), מתאן (4), מימן (14). משקל המימן מהווה בערך 4% ממשקל החומצות השומניות. בגלל תהליכי ההתססה המייצרים גזים, נמוך ערכם האנרגטי של הסיבים הפרמנטיים לתזונת האדם. לסיבים הלא-פרמנטיים אין כלל ערך אנרגטי תזונתי וביחד עם הסיבים הפרמנטיים ערכם האנרגטי של הסיבים התזונתיים נמוך, 1.5 עד 2 קק"ל לגרם, שעה שהערך האנרגטי של פחמימות נעכלות כ-4 קק"ל לגרם. החומצות קצרות השרשרת המתפרקות מהסיבים הפרמנטיים מספקות לאדם 5 - 10 אחוזים מכלל האנרגיה של המזון. החומצה הבוטירית מהווה את המקור האנרגטי של הקולונוציטים (תאי דופן המעי-הגס הבאים במגע עם תכולת המעי). מיעוט חומצה בוטירית פוגע בתפקוד הקולונוציטים וחושף אותם לפגעים. החומצה האצטית מוסעת לכבד ומשמשת כמקור אנרגיה לשריר. החומצה הפרופיונית הופכת בכבד לגלוקוז.

הסיבים התזונתים, הכמות שלהם וטיבם, משפיעים במידה רבה על שחלוף החלבון של מערכת העיכול ובדרך זאת על כלל המטבוליזם. הגדלת שיעור הסיבים התזונתיים במזון מגדילה במידה רבה את קצב שיחלוף החלבון של מערכת העכול. תאי דופן מערכת העיכול מתחדשים מדי 3 ימים, חלבוניהם מתפרקים ותחתם מסונתזים תאים חדשים על חלבוניהם. אבל שחלוף החלבון מתרחש גם בכל תא, כלומר - חלק מהחלבון שהיה קיים בתא ביום אתמול התפרק ותחתיו נוצר חלבון חדש גם מבלי שהתא נמוג והתחלף. בשתי דרכים אלו, תחלופת תאים ושחלוף חלבון תוך-תאי, מהווה שחלוף חלבון מערכת העיכול 20 עד 25% מכלל שחלופו בגוף. שחלוף החלבון בגוף מהווה גורם משמעותי בכלל הפעילות המטבולית של האדם (ושל כל בעלי החיים) ולכן הסיבים התזונתיים הינם גורם רב משמעות בהשפעה על מטבוליזם המעי וכלל המטבוליזם של גוף האדם.

למערכת העיכול תפקוד מרכזי נוסף לתפקידי העיכול - היא כוללת לפחות 15 סוגים שונים של תאים אנדוקריניים, מפרישי חלבונים חיסוניים והורמונים, ואלה מהווים כמחצית מכלל המערכת החיסונית בגוף האדם. התאים האנדוקריניים של מערכת העיכול מושפעים מהחומרים שהשתחררו על ידי פעולת החיידקים, בין אם אלה שהתפרקו מהסיבים הפרמנטיים (כמו חומצות שומן קצרות שרשרת) ובין אם אלה שפורקו מגופות החיידקים (כמו מורמיל-דיפפטיד וליפו-פולי-סוכרים). המורמיל-דיפפטיד מהווה תרכובת מעניינת ביותר ופעילותה משמעותית ביותר. הקרומית הפנימית של החיידק מוגנת על ידי מעטפת של פולימר המורכב בין השאר מיחידות של מורמיל-דיפפטיד. לאמצע הטבעת של החומצה המורמית (שרטוט 8) נקשרת שרשרת של חומצות אמינו (מסומנת באדום וכחול) ונוצר המורמיל-דיפפטיד. לשני צידי טבעת החומצה המורמית נקשרות (ראה חיצים) יחידות נוספות של נגזרות חומצה מורמית, ובדרך זאת נוצר פולימר בעל תכונות מיוחדות המאפשרות לפולימר להגן על החיידק בפני פגעים חיצוניים. בפירוקו של החיידק משתחררות למעי-הגס יחידות של מורמיל-דיפפטיד.

שרטוט 8
מבנה המורמיל-דיפפטיד. החומצה המורמית (צהוב) וקבוצת N -אצטיל (ירוק). לחומצה המורמית קשורות שתי חומצות אמינו (ירוק וכחול) אשר ביחד יוצרים את המורמיל-דיפפטיד. (MDP) החיצים מסמנים את אתרי הקישור ליצירת פולימר של יחידות נוספות ובדרך זאת נוצר פולימר מסועף המגן על החיידק.

המורמיל-דיפפטיד נספג לדם ומוכר על ידי קולטנים שונים, ביניהם אלה שעל גבי המקרופג'ים ועל גבי תאים אחרים. בתאים אלה מפעיל המורמיל-דיפפטיד את המערכת החיסונית. במוח נקלטת התרכובת על ידי קולטנים המווסתים את השינה. כאשר גידלו חולדות סטריליות (Germ Free Rats) לא התפתחו בגופן חלבונים חיסוניים אלא לאחר שהזריקו לוולדות את המורמיל-דיפפטיד. חלב אם, שלא כחלב פרה, מכיל ריכוז גבוה של אוליגו-סוכרים אשר מתפרקים במעי-הגס ומאפשרים את התרבות חיידקי ה-Bifidobacteria. חיידקים אלה משחררים מדפנותיהם את המורמיל-דיפפטיד שכאמור מפעיל את המערכת החיסונית. בגלל ההשפעה המכרעת של הסיבים התזונתיים על אוכלוסיית החיידקים יש לסיבים השפעה רבה על המורמיל-דיפפטיד.

מגוון הסיבים התזונתיים מתבטא בהשפעות מאוד מגוונות על התנועתיות ועל הפיזיולוגיה של מערכת העיכול, על פעילויות פיזיולוגיות אחרות ועל הפרעות בריאותיות. מדובר בהשפעה פיזיקלית של תנועת הסיבים התזונתיים לאורך צינור העיכול וחיכוך מתמיד עם דופן המעי; זמן המעבר במערכת העיכול; הגברת תחושת השובע והשפעה על ההשמנה; תדירות היציאות, הרכב הצואה, שלשול, עצירות וטחורים; שחרור של תרכובות שונות הנובעות מפעילות החיידקים וספיגתן על ידי דופן המעי-הגס (מורמיל-דיפפטיד, ליפו-פולי-סוכרים וחלבוני דופן תא החיידק); ייצור חומצות שומניות קצרות שרשרת וגזים (פחמן דו-חמצני, מימן ומתן); הגדלת מורגי (בליטות העיכול והספיגה של המעי), עובי דופן המעי-הדק והגדלת כושר הספיגה של המעי; ספיחת תרכובות שארתיות שונות במעי ובמיוחד תרכובות רעילות ובהן תרכובות מסרטנות דוגמת נגזרות מסרטנות של חומצות מרה; הקטנת ספיגה של כולסטרול והשפעה על חילוף החומרים של הכולסטרול והשומנים; הגדלת העמידות כנגד חיידקי מעי פתוגניים ומכאן הקטנת הסיכון לאיבוד נוזלים בשלשול; הפעלת המערכת החיסונית והאנדוקרינית במישרין ובעקיפין על ידי חיידקי המעי-הגס; הפעלת תפקודים נוירולוגיים כמו שינה ותאבון באמצעות מורמיל-דיפפטיד וליפו-פולי-סוכרים; הקטנת האינדקס הגליקמי והשפעה על התגובות הגליצמיות (קצב העליה והירידה בריכוז הגלוקוז בדם לאחר ארוחה), האינסולינמית ועל הסוכרת; השפעה על עיכול חלבון וזמינות מינרלים; השפעה על הפרעות שונות של מערכת העיכול, סרטן המעי-הגס והשד, מחלות כלי הדם ויתר לחץ דם; יצירת אבנים בכיס המרה; השפעה על אנורקסיה נרבוזה (על ידי המורמיל-דיפפטיד וליפו-פולי-סוכרים); במחקרים אפידיומולוגיים נמצא קשר בין צריכת הסיבים להקטנת הסיכון למחלות לב; ויסות השינה על ידי המורמיל-דיפפטיד; התפרקות חיידקים פתוגניים אשר פעילותם מעוכבת על ידי החיידקים הניזונים מהסיבים הפרמנטיים המביאה לשחרור ליפופוליסכריד המעודד אנורקסיה; קיימות השפעות רבות נוספות של הסיבים התזונתיים על הפיזיולוגיה ועל בריאות האדם.

קיימות השגות לגבי ההשפעה המיטיבה של צריכה גדולה של סיבים תזונתיים על הבריאות. במחקרים שונים נמצא כי תוספת תכשירי סיבים תזונתיים מלאכותיים (לא תכשירי פריביוטיקה) הגדילה את הסיכון לסרטן המעי-הגס וכן גם צריכה מרובה של ירקות. למרות השגות אלו קיימת הסכמה כי צריכה מועטה של סיבים תזונתיים כרוכה בירידה בפעילות הפיזיולוגית ובמצב הבריאות. צריכה גבוהה של סיבים תזונתיים פירושה בין השאר צריכה רבה של ירקות ופירות ומשום כך צריכה גדולה של ויטמינים, מינרלים ושורה ארוכה של "רכיבי מזון זעירים" (רכיבי המיקרו), כמו למשל נוגדי-חימצון (אנטיאוקסידנטים) למיניהם. תרכובות אלו, בהן רבות שהשפעתן לא זוהתה, הן בעלות השפעה מיטיבה על המצב הפיזיולוגי והמצב הבריאותי. הקשר ההדוק בין תכולת תרכובות אלו ותכולות הסיבים התזונתיים ממסך את איתור ההשפעות הייחודיות השונות של כל רכיב מזון בנפרד.

לאורך מרבית דרכו האבולוציונית, צרך האדם כמויות סיבים תזונתיים גדולות בהרבה מאלו הנצרכות כיום על ידי מרבית האנשים בחברות המערביות. בהתאם לדרכו האבולוציונית, מותאמת הפיזיולוגיה של האדם לצריכה גבוהה של סיבים תזונתיים. במחקרים רבים שנערכו בחברות מערביות נמצאה צריכה מועטה של סיבים תזונתיים בכלל האוכלוסייה; צריכה מועטה כזאת שכיחה במיוחד בקרב קשישים בגלל בעיות בלעיסה, הירידה בהכנסה והנגישות לצריכת פירות וירקות. לפיכך רווחת הסכמה כי יש חשיבות מיוחדת להגדלת צריכת הפירות והירקות בקרב אלה הצורכים כמויות מועטות שלהם. הדעה המקובלת היא כי דרושים כ-12 גרם סיבים תזונתיים למגהקלוריה ובערך 25 עד 35 גרם לצריכה יומית כוללת.

מדוע אפוא אין הסכמה לגבי ההרכב המיטבי של הסיבים התזונתיים? כפי שהזכרנו, הסיבה נעוצה בהיעדר הגדרה של אפיוני הסיבים התזונתיים. במחקרים השונים נכללים כל הסיבים התזונתיים בעיסה אחת: פרמנטיים ולא-פרמנטיים, פקטין, תאית, המיצלולוז, עמילן עמיד, סיבים ממקורות שונים כמו דגניים, ירקות עליים, פירות וכדומה. הטבלאות התזונתיות הנמצאות בשימוש בהערכות תזונתיות כוללות רק את הרכיב סיבים תזונתיים כרכיב אחד (רק באופן חלקי ביותר שני רכיבים סיבים תזונתיים מסיסים ולא מסיסים). עד אשר תותקנה טבלאות מפורטות, סיווג הסיבים התזונתיים בהתאם לקבוצות מזון עשוי להיות מועיל לשם הערכת השפעת הסיבים התזונתיים על הבריאות והפרעותיה. ההמלצה הכוללת לצריכה מוגברת של סיבים תזונתיים אינה מבוססת דיה ודרושה המלצה מפורטת לגבי סוג הסיבים אשר ישפרו את מצב הבריאות.

אפיון רכיבי הסיבים התזונתיים אשר משמעותיים לבריאות האדם יפתח פרק חדש בהבנת הדרך לתזונה בריאה.

לקריאה נוספת

Bowman A, Russell RM. "Dietary fiber." In: Gallaher DD, Schneeman BO. "Present knowledge in nutrition", 8th ed. Washington DC: ILSI Press, 2001:83-91
Dror Y. "Dietary fiber intake for the elderly." Nutrition 2003;19:388-9
Xu J, Gordon JI. "Honor thy symbionts." PNAS 2003;100:10453-9
Mark A, Pereira MA, O'Reilly E, Augustsson K, et al. "Dietary fiber and risk of coronary heart disease, A pooled analysis of cohort studies." Arch. Intern Med 2004;164:370-6



אל האסופה תזונה ואנרגיה3

ביבליוגרפיה:
כותר: סיבים תזונתיים : רכיב המזון הנשכח והנידח
מחבר: דרור, יוסף (ד"ר)
תאריך: אפריל 2004 , גליון 68
שם כתב העת: גליליאו : כתב עת למדע ומחשבה
הוצאה לאור: SBC לבית מוטו תקשורת ולאתר IFEEL
הערות לפריט זה: 1. ד"ר יוסף דרור הוא חוקר במכון לביוכימיה, מדעי המזון והתזונה, הפקולטה לחקלאות, האוניברסיטה העברית.
הספרייה הוירטואלית מטח - המרכז לטכנולוגיה חינוכית