Akkermansia muciniphila, бактерія для боротьби з метаболічним синдромом - Оптимізація

Губерт Плов'є та Патріс Д. Кані *

muciniphila

Католицький університет в Лувені, Лувенський науково-дослідний інститут ЛДРІ, WELBIO (Валлонський передовий досвід у галузі наук про життя та біотехнології), дослідницька група з метаболізму та харчування, проспект Е. Муньє, 73 B1.73.11, B-1200 Брюссель, Бельгія

Надмірна вага та ожиріння набувають масштабів епідемії, оскільки понад 10% населення планети страждає ожирінням. У Франції останні дані свідчать про те, що майже кожен другий чоловік має надлишкову вагу або страждає ожирінням [1]. Ожиріння схильне до розвитку діабету 2 типу та серцево-судинних захворювань. Ці патології, що становлять метаболічний синдром [2] (→), таким чином, є основною проблемою в галузі охорони здоров'я [1].

(→) Див. Синтез Д. Хункеро та Ю. Рівала, РС n ° 12, грудень 2005 р., сторінка 1045

Бактерії мікробіоти кишечника відіграють важливу роль у регуляції обміну речовин та запалення. Порушення цієї мікробіоти, зване дисбіозом, пов’язане з виникненням метаболічного синдрому [3]. Однією з найпоширеніших бактерій мікробіоти кишечника людини є Akkermansia muciniphila. Однак його чисельність зменшується у осіб, які страждають метаболічним синдромом [4]. І навпаки, ефекти метформіну 1 або баріатричної хірургії, двох методів лікування, спрямованих відповідно на регулювання рівня цукру в крові та боротьбу з ожирінням, пов’язані зі збільшенням кількості цих бактерій [5, 6]. Ми показали, що адміністраціяA. muciniphila зменшує розвиток ожиріння, спричиненого високим вмістом жирів у мишей [7]. Ці результати були підтверджені іншими командами і захисний ефектA. muciniphila також було показано при інших патологіях, таких як атеросклероз [8]. A. muciniphila Тому представляє великий інтерес у розробці стратегій, спрямованих на зменшення частоти метаболічного синдрому.

Serendipity: несподівана користь від пастеризації

Оцінка ефекту від введенняA. muciniphila у людей ускладнюється умовами вирощування та чутливістю до кисню, що обмежує терапевтичні перспективи. Дійсно, донедавна, A. muciniphila культивувався лише у присутності слизу, його переважного субстрату. Отже, це унеможливило введення його людям. Для вирішення цієї проблеми було розроблено синтетичне середовище, що дозволяє отримати урожай культуриA. muciniphila подібний до отриманого у вихідному середовищі, не маючи сполук, несумісних із введенням у людини. Порівнюючи вплив культивованих бактерій на вихідне середовище та нове синтетичне середовище, ми показали цеA. muciniphila зберігає свою ефективність незалежно від використовуваного середовища: миші, оброблені бактеріями, набирають половину ваги при дієті з високим вмістом жиру. Також покращується їх толерантність до глюкози та інсулінорезистентність [9].

Akkermansia muciniphila, TLR2 та кишковий бар’єр

Потім ми порівняли ефектиA. muciniphila, живі або пастеризовані порівняно з такими, як Amuc_1100 * у мишей на дієті з високим вмістом жиру. Подібно до пастеризованих бактерій, Amuc_1100 * зменшує збільшення ваги та жирову масу незалежно від споживання їжі. A. muciniphila, будь то живі або пастеризовані, а Amuc_1100 * також знижує гіперхолестеринемію, спричинену дієтою. Пастеризовані бактерії, навпаки, спеціально зменшують тригліцеридемію оброблених мишей, підкріплюючи думку про те, що пастеризаціяA. muciniphila посилює його захисний ефект. Як і бактерії, Amuc_1100 * може виправити непереносимість глюкози у оброблених мишей. Цей ефект пов’язаний із покращенням печінкової чутливості до інсуліну у мишей, які отримували лікування A. muciniphila або білка.

Численні результати показують, що активація TLR2 в кишечнику посилює бар’єрну функцію кишечника, модулюючи білки з щільним з'єднанням [10]. Ми це спостерігалиA. muciniphila і Amuc_1100 * збільшують експресію деяких з цих білків, таких як окклюдин і клаудин 3, вказуючи на новий шлях, що сприяє посиленню кишкового бар'єру бактеріями.

Перші вказівки безпеки у людей

висновок та перспективи

Наші результати свідчать про цеAkkermansia muciniphila є потенційним кандидатом у лікуванні ожиріння та метаболічного синдрому (Фігура 1). Його введення зменшує розвиток ожиріння, а також діабету 2 типу та порушень кишкового бар’єру у мишей [7]. Інші дослідження на мишах вказують на цеA. muciniphila також пригнічує розвиток атеросклерозу [8]. Результати, які ми щойно підсумували, показують, що (а) A. muciniphila залишається ефективним при культивуванні на синтетичному середовищі, сумісному з введенням людям; (b) інактивація бактерій пастеризацією посилює її вплив на багато параметрів ожиріння; та (c) вісь Amuc_1100 - TLR2 бере участь у впливі бактерій [9].

Захисні ефекти Akkermansia muciniphila проти розвитку ожиріння та метаболічного синдрому в різних органах. Захисний ефектA. muciniphila заснована, зокрема, на розпізнаванні білка Amuc_1100 рецептором TLR2 (Платний рецептор 2). Кілька досліджень показують цеA. muciniphila може посилити кишковий бар’єр за рахунок збільшення продукції слизу та антимікробних пептидів, а також експресії білків із щільним з'єднанням. Це призводить до зменшення транслокації ліпополісахаридів (LPS) з кишечника в кров, зменшуючи тим самим запалення, пов’язане з ожирінням. АдміністраціяA. muciniphila також коригує дисліпідемію, спричинену дієтою з високим вмістом жиру. На рівні печінки покращується чутливість до інсуліну у оброблених тварин, а також знижується експресія ферментів, що беруть участь у глюконеогенезі, сприяючи поліпшенню толерантності до глюкози. Нарешті, збільшення окисного потенціалу та зниження запального тонусу жирової тканини сприяють зменшенню жирової маси у оброблених тварин.

Конкретні механізми, що пояснюють поліпшення наслідківA. muciniphila після його пастеризації ще доведеться вивчити. Здається, вони беруть участь у білку Amuc_1100, оскільки він все ще стабільний після пастеризації. Пастеризація може, наприклад, збільшити доступність білка до рецепторів господаря і, отже, посилити його ефекти. Більше того, виявлення та виділення бактеріального компонента, такого як Amuc_1100, що відтворює дію бактерій, може виявитися корисним у боротьбі з такими патологіями, як запальні захворювання кишечника, які трапляються, також супроводжуючи зниження бар'єрної функції кишечника.

Нарешті, попередні дані свідчать про те, що адміністраціяA. muciniphila живий або пастеризований не асоціюється з побічними ефектами у пацієнтів з метаболічним синдромом. Ці результати дозволяють подальше дослідження терапевтичного потенціалуA. muciniphila у людини.

Посилання, що цікавлять

Автори заявляють, що не мають ніякого інтересу стосовно даних, опублікованих у цій статті.

Дякую

Особливо дякуємо проф. Віллем де Вос та всі оригінальні співавтори дослідження. Губерт Плов'є - кандидат у FRS-FNRS (Фонд наукових досліджень), Бельгія. Патріс Д. Кані - кваліфікований дослідник FRS-FNRS. PDC отримує різні FRFS-WELBIO в рамках грантових грантових досліджень: WELBIO-CR-2012S-02R, Baillet Latour Fund (Грант для медичних досліджень 2015), ПЕРШОГО виділеного гранту (FSO) (конвенція 1410053), POC Грант ERC 2016 (Європейська дослідницька рада, Microbes4U_713547) та стартовий грант ERC 2013 (стартовий грант 336452-ENIGMO).

Обробка нагріванням (від 60 до 90 ° C), без кип’ятіння з наступним раптовим охолодженням.

Цитокіни, що виділяються жировою тканиною.

Гормон, що контролює відчуття повноти.

Гормон, що індукує, зв'язуючись з рецепторами інсуліну в декількох тканинах, резистентність до інсуліну.

Або фімбрії: фібрилярні та жорсткі структури, тонші за джгутики, розташовані на поверхні бактерій. Вони дозволяють бактеріям прикріплюватися один до одного або до поверхні клітин.

Список літератури

  1. Matta J, Zins M, Feral-Pierssens AL, et al. Поширеність надмірної ваги, ожиріння та серцево-метаболічних факторів ризику в когорті Констанс. Bull Epidemiol Hebd 2016; 35–36: 640–646. [Google Scholar]
  2. Junquero D, Rival Y. Метаболічний синдром: яке визначення для якого лікування (ів)? Med Sci (Париж) 2005; 21: 1045–1053. [EDP Sciences] [PubMed] [Google Scholar]
  3. Cani PD, Plovier H, Van Hul M, et al. Ендоканабіноїди - на перехресті між мікробіотою кишечника та метаболізмом господаря. Nat Rev Endocrinol 2016; 12: 133–143. [CrossRef] [PubMed] [Google Scholar]
  4. Derrien M, Belzer C, de Vos WM. Akkermansia muciniphila та її роль у регуляції функцій господаря. Microb Pathog 2016. 10.1016/j.micpath.2016.02.005 [Google Scholar]
  5. Forslund K, Hildebrand F, Nielsen T, et al. Розплутування діабету 2 типу та підписів лікування метформіном у мікробіоті кишечника людини. Природа 2015; 528: 262–266. [CrossRef] [PubMed] [Google Scholar]
  6. Zhang H, DiBaise JK, Zuccolo A, et al. Мікробіота кишечника людини при ожирінні та після шлункового шунтування. Proc Natl Acad Sci USA 2009; 106: 2365-2370. [CrossRef] [PubMed] [Google Scholar]
  7. Everard A, Belzer C, Geurts L, et al. Перехресні розмови між Akkermansia muciniphila та кишковим епітелієм контролюють ожиріння, спричинене дієтою. Proc Natl Acad Sci USA 2013; 110: 9066–9071. [CrossRef] [Google Scholar]
  8. Li J, Lin S, Vanhoutte PM, et al. Akkermansia muciniphila захищає від атеросклерозу, запобігаючи метаболічному ендотоксемічному запаленню у мишей Apoe -/-. Трафік 2016; 33: 2434–2446. [CrossRef] [Google Scholar]
  9. Plovier H, Everard A, Druart C, et al. Очищений мембранний білок від Akkermansia muciniphila або пастеризована бактерія покращує метаболізм у мишей із ожирінням та діабетом. Nat Med 2017; 23: 107–113. [CrossRef] [PubMed] [Google Scholar]
  10. Сакай Т, Така Т, Накамото А та ін. Lactobacillus plantarum OLL2712 регулює метаболізм глюкози у мишей C57BL/6, які харчуються дієтою з високим вмістом жиру. J Nutr Sci Vitaminol 2013; 59: 144–147. [CrossRef] [Google Scholar]
  11. Абреу МТ. Сигналізація, що нагадує мито, в епітелії кишечника: як бактеріальне розпізнавання формує функцію кишечника. Nat Rev Immunol 2010; 10: 131–144. [CrossRef] [PubMed] [Google Scholar]
  12. von Ossowski I, Pietilä TE, Rintahaka J, et al. Використання рекомбінантних лактококів як підходу для розтину імуномодулюючої здатності поверхневої піляції у пробіотику Lactobacillus rhamnosus GG. PLoS One 2013; 8: e64416. [CrossRef] [PubMed] [Google Scholar]

Список малюнків

Захисні ефекти Akkermansia muciniphila проти розвитку ожиріння та метаболічного синдрому в різних органах. Захисний ефектA. muciniphila заснована, зокрема, на розпізнаванні білка Amuc_1100 рецептором TLR2 (Платний рецептор 2). Кілька досліджень показують цеA. muciniphila може посилити кишковий бар’єр за рахунок збільшення продукції слизу та антимікробних пептидів, а також експресії білків із щільним з'єднанням. Це призводить до зменшення транслокації ліпополісахаридів (LPS) з кишечника в кров, зменшуючи тим самим запалення, пов’язане з ожирінням. АдміністраціяA. muciniphila також коригує дисліпідемію, спричинену дієтою з високим вмістом жиру. На рівні печінки покращується чутливість до інсуліну у оброблених тварин, а також знижується експресія ферментів, що беруть участь у глюконеогенезі, сприяючи поліпшенню толерантності до глюкози. Нарешті, збільшення окисного потенціалу та зниження запального тонусу жирової тканини сприяють зменшенню жирової маси у оброблених тварин.

Поточні показники використання показують сукупний підрахунок переглядів статей (повнотекстові перегляди статей, включаючи перегляди HTML, завантаження PDF та ePub, відповідно до наявних даних) та подання тез на платформі Vision4Press.

Дані відповідають використанню на платформі після 2015 року. Поточні показники використання доступні через 48–96 годин після публікації в Інтернеті та оновлюються щодня по днях тижня.

Початкове завантаження метрик може зайняти деякий час.