Бактерії, що беруть участь у ожирінні Журнал Cheval MonChval Mag Набагато більше; журнал на
Бактерії беруть участь у багатьох фізіологічних процесах людини, але вони також можуть бути джерелом таких станів, як ожиріння. Як ми можемо довести причетність бактерій до ожиріння? Як бактерії можуть вплинути на ожиріння? Прочитайте цю статтю, щоб дізнатись !
Загальна інформація про значення бактерій
Перед народженням плід є мікробіологічно стерильним, тобто не містить бактерій. З народження він починає колонізуватися материнськими та екологічними бактеріями, особливо на шкірі та в травному тракті. Останній містить близько 100 000 мільярдів бактерій, які утворюють «мікробіоту кишечника». Він складається приблизно з 500 видів, які беруть участь у різних фізіологічних процесах. Дійсно, геном кишкових бактерій включає понад 3 мільйони генів, тобто в 150 разів більше, ніж загальна кількість людських генів: це представляє неймовірний метаболічний потенціал (здатність перетравлювати їжу, яку, наприклад, людина не може перетравити).
Ці мікроорганізми беруть участь у фізіології та метаболізмі господаря, беруть участь у перетравленні та розкладанні споживаних сполук, в імунітеті, у захисті організму від патогенних мікроорганізмів та в балансі кишечника, наприклад. Однак, незважаючи на свою важливість, вони також можуть брати участь у явищах непереносимості їжі, діабету або ожиріння.
Багато травних бактерій ще не ідентифіковано, але деякі дослідження спрямовані на висвітлення ролі мікробіоти кишечника та наслідків його порушення на ожиріння. Ось деякі результати досліджень щодо взаємозв’язку між бактеріями та ожирінням.
Краще зрозуміти ожиріння, щоб краще боротися з ним
Ожиріння характеризується індексом маси тіла (ІМТ) понад 30 через надмірну вагу та накопичення жирової маси в тканинах. Це хвороба, визнана Всесвітньою організацією охорони здоров’я з 1997 року.
Ожиріння вражає сьогодні все більше людей у всьому світі, а не лише в найбагатших і найрозвиненіших країнах. Згідно з недавнім дослідженням ВООЗ, третина дорослих людей у всьому світі страждають від надмірної ваги або ожиріння, і щороку майже 3 мільйони смертей пов'язані з ожирінням, такими захворюваннями, як діабет та серцево-судинні захворювання.
Причини ожиріння і досі недостатньо вивчені. Спосіб життя, безсумнівно, сприяє розвитку ожиріння завдяки більш насиченому та доступному харчуванню, а також завдяки зменшенню фізичних навантажень та збільшенню тривалості життя. Однак це не пояснює варіацій між людьми, деякі з них схильні до збільшення ваги або більше схильні до розвитку порушень ожиріння, ніж інші.
Деякі гіпотези вказують на генетичну схильність до ожиріння. Кілька досліджень намагаються продемонструвати участь більше 50 генів у збільшенні ваги, ожирінні або розвитку деяких ускладнень (наприклад, серцево-судинні проблеми).
Середовище також мало б свою роль. Кілька факторів, пов’язаних із способом життя та довкіллям, такі як стрес, якість сну, прийом ліків, контакт з вірусами чи забруднення ... можуть спричинити збільшення ваги. Серед цих факторів також буде задіяна кишкова флора.
Досвід передачі мікробіоти кишечника та вплив на ожиріння
З метою більш детального вивчення впливу кишкової мікробіоти та її складу були проведені експерименти з перенесенням, зокрема, на моделі миші, як у дослідженні «Мікробіота кишечника від близнюків, що суперечить метаболізму ожиріння у мишей», опублікованому в Науковий журнал у вересні 2013 року.
Перший експеримент був проведений з мишами:
- перші - це миші без кишкових бактерій («без мікробів»);
- другі - звичайні миші з природною мікробіотою кишечника;
- останні - миші, що не містять мікробів, які проковтнули кишкові бактерії звичайних мишей і, таким чином, були колонізовані цими бактеріями.
Доведено, що миші, що не містять зародків, менш чутливі до набору ваги, ніж звичайні миші, навіть незважаючи на те, що їх раціон багатший. Крім того, миші, що не містять зародків, колонізовані мікробіотою, як правило, набирають більше ваги, ніж ті, які цього не роблять. Це вказує на те, що мікробіота може зіграти певну роль у спрацьовуванні збільшення ваги.
Для того, щоб бути ближче до людської системи, на мишах проводили інші експерименти з перенесення мікробіоти кишечника, але цього разу з використанням бактерій кишечника людини. Таким чином, були створені лінії мишей, що несуть мікробіоти людини, які передаються наступним поколінням.
Щоб обмежити варіації мікробіоти, які можуть бути генетичними, кишкові бактерії від сестер-близнюків людини (одна з ожирінням, а інша худорлява) були зібрані та передані мишам, що не містять мікробів. Було показано, що споріднені люди, навіть дорослі, мають близьку популяцію кишкових бактерій. Коли прищеплюється мікробіота кишечника ожирілої людини, миша страждає ожирінням, тоді як це не так, коли використовується кишкова мікробіота худої людини. Цей результат вказує на те, що мікробіота змінюється у людей із надмірною вагою чи ні, але не вказує, чи це ожиріння викликають бактерії ожиріння, чи це худі особи захищають їх від набору ваги.
Щоб відповісти на це питання, мишей, кожна з яких має тип мікробіоти, садять у клітку. Коли вони проживають разом, вони з’їдають кал один одного, а отже, поглинають і змішують мікробіоти кишечника. Дослідники відзначили, що миші, у яких є бактерії худої людини, не зазнавали змін у своїй мікробіоти.
Ті, хто має мікробіоти ожиріння, демонструють різну поведінку залежно від дієти, яку дотримуються:
- якщо вона має низький вміст жиру і багата клітковиною, мікробіота колонізується такою у худих людей, і вони не набирають вагу;
- якщо дієта багата, мікробіота не змінюється, і миші страждають ожирінням.
Ці результати вказують на те, що мікробіота кишок худорлявих людей захищає їх від набору ваги і переважає ожиріння, коли дієта збалансована.
Проблема цих моделей мишей полягає в тому, що параметри бактерій або мікробіоти, що беруть участь у регуляції ожиріння, можуть бути специфічними для певного виду господаря. Крім того, можуть існувати відмінності між природним ожирінням, яке спостерігається у людей, та тим, що виникає в лабораторії у мишей.
В даний час можна стверджувати, що зміна мікробіоти кишечника може змінити розвиток та підтримання ожиріння та пов'язані з ним ускладнення, однак необхідні кращі знання молекулярних механізмів, щоб зрозуміти, як точно працюють бактерії.
Інші дослідження показали, що, збільшуючи багатство раціону мишей, мікробіота їх кишечника була модифікована менш ніж за 24 години, надаючи перевагу бактеріям, які були б краще пристосовані до збільшення кількості споживаного жиру. Ці бактерії краще метаболізують жир, що сприятиме засвоєнню поживних речовин господарем і, отже, набору ваги.
Також проводились експерименти на людях. Порівняння мікробіоти чоловіка до і після схуднення 20 кг за два роки показало значну зміну мікробіоти його кишечника: бактерія Faecalibacterium prausnitzii спочатку була не виявлена, але представляла 15% кишкових бактерій після втрати ваги. І навпаки, бактерії Enterobacter, які становили 35% від початкових бактерій, були не виявлені в кінці дієти. Його значення для ожиріння також було підтверджено імплантацією його миші без кишкових бактерій (тому миша була стійкою до збільшення ваги). Оселившись бактеріями, тварина росла.
Різноманітність мікробіоти кишечника та ожиріння
В даний час встановлено, що ожиріння має причини, які можуть бути генетичними та екологічними. Серед останніх зміни кишкової флори, зокрема зникнення певних бактерій, можуть спровокувати патології, пов’язані з ожирінням, такі як діабет, гіперхолестеринемія або серцево-судинні проблеми.
Було проведено кілька досліджень з метою дискримінації серед населення тих, хто ризикує розвинути захворювання, пов’язані з ожирінням, і тих, хто менш схильний до ризику. Цей тест встановлюється шляхом вивчення різноманітності кишкової флори.
Дослідження, результати якого були опубліковані в журналі Nature ("Багатство мікробіому кишечника людини корелює з метаболічними маркерами", 29 серпня 2013 р.), Було зосереджено на багатстві кишкової флори у двох груп осіб, деякі з ожирінням, а деякі інші не, підраховуючи загальну кількість генів бактерій. Дослідження показало, що випробуваних можна класифікувати на дві групи:
- перший з кількома підрахованими генами (менше 480 000, в середньому 380 000 генів), що свідчить про низьке бактеріальне різноманіття;
- другий з багатьма підрахованими генами (більше 480 000, в середньому 640 000 генів), що свідчить про високий бактеріальний різноманітність.
Дослідження показали, що люди з меншим бактеріальним розмаїттям страждають ожирінням на 80%, у них вищий ризик розвитку метаболічних проблем (надлишок холестерину, діабет), захворювань печінки або серцево-судинної системи, і вони, як правило, приймають більше ваги, ніж інші.
На додаток до того, що люди, що страждають ожирінням, зменшили різноманітність бактерій у кишечнику, дослідження показало, що ці особи не мали таких самих видів бактерій, як люди, що не страждають ожирінням. Дев'ять видів розрізняють дві популяції, маючи на увазі, що деякі види бактерій властиві людям, що страждають ожирінням, а інші - людям, що не страждають ожирінням; це підтверджує гіпотезу про суттєві зміни мікробіоти кишечника залежно від стану здоров’я.
Ці результати підтверджує інше дослідження, висновки якого з’явились у журналі Nature («Дієтичне втручання на мікрофлору кишечника генетики», 29 серпня 2013 р.). У статті зазначається, що через примушення до низькокалорійної дієти людям з ожирінням покращується самопочуття (втрата ваги, знижується рівень холестерину), а бактеріальне різноманіття збільшується, якщо воно є низьким.
Однак поки не встановлено, чи через те, що збільшується різноманітність бактерій, загальний стан здоров'я покращується чи навпаки, єдине, що підтверджується цим дослідженням, це те, що вони пов’язані.
Механізми залучення бактерій до ожиріння
Кілька досліджень, орієнтованих на певний мікроорганізм або на всю мікробіоту кишечника, намагаються визначити, як бактерії кишечника впливають на збільшення ваги. Кілька статей узагальнюють наслідки мікробіоти кишечника на різних рівнях. Це випадок з "Ожирінням і мікробіомом кишечника: прагнення до причинності", опублікованим у "Молекулярний метаболізм" у 2012 р. Та "Вплив мікробіоти кишечника на ожиріння та гомеостаз глюкози", опублікованому в Cell у 2011 р., Що пропонує кілька можливих механізмів участь бактерій у розвитку ожиріння та супутніх ускладнень.
Бактерії в мікробіоті кишечника першими контактують з поглиненою їжею, оскільки вони є інтерфейсом між господарем та їх раціоном. Одна з теорій припускає можливість пристосування бактерій до раціону господаря. Чим останні жирніші, тим більше бактерій активує гени, що беруть участь в енергетичному обміні (виявлення та розкладання харчових цукрів, транспорт отриманих продуктів тощо). Отже, мікробіота кишечника буде брати участь в ожирінні, поглинаючи їжу більш-менш повністю та у змінних кількостях, що змінює їх поглинання господарем: чим більше бактерій розщеплює їжу на дрібні поживні речовини, тим легше вони засвоюються і, отже, засвоюються господар.
Інша гіпотеза стосується взаємодії між мікробіотою кишечника та імунною системою господаря, що може змінити споживання енергії. Насправді половина лімфоцитів (клітин імунної системи, які є частиною того, що прийнято називати "білими кров'яними клітинами"), знаходиться поблизу кишечника, а отже, мікробіоти кишечника. Бактерії можуть викликати запальну реакцію, яка змінює проникність кишечника і, отже, поглинання поживних речовин: якщо мембрана є більш проникною, через неї може проходити більше поживних речовин, що означає збільшення ваги. Це може бути зроблено або локально (безпосередньо бактеріями та їх близьким оточенням), або системно (завдяки бактеріальним продуктам, що присутні в крові), або шляхом модифікації мікробіоти кишечника (поява або зникнення бактерій, зміна пропорцій бактерій).
Наявність бактерій також впливає на господаря через бактеріальні компоненти, які вони вивільняють, такі як ліпополісахариди (LPS) із зовнішньої мембрани деяких бактерій. Під час дієти, багатої жирними кислотами, збільшується кількість ЛПС, що циркулює в системі крові, що сприяє збільшенню ожиріння (надлишку жиру), стимулює запальні реакції та резистентність до інсуліну (викликає діабет).
Таким чином, в цілому бактерії можуть втручатися в ожиріння, беручи участь у регуляції метаболізму господаря (сприяючи накопиченню жиру, затримуючи відчуття ситості) та сприяючи засвоєнню поживних речовин (найкраще розщеплені легше засвоюються, збільшується кишкова проникність ).
Терапевтичні та діагностичні перспективи ожиріння
Представлені вище дослідження, які встановили зв’язок між ожирінням та бактеріями, дозволяють розглянути новий вид терапії або діагностики, що проходить через ці бактерії.
Деякі з них показали, що багато бактерій присутні лише або дуже переважно у людей із ожирінням, які становлять ризик розвитку супутніх патологій (діабет 2 типу, серцево-судинні проблеми). Профілактичні молекулярно-діагностичні методи, засновані на виявленні цих кількох видів, можуть бути розроблені для виявлення людей, схильних до порушення обміну речовин, незалежно від того, страждають ожирінням чи ні.
Залучення бактерій до ожиріння може дати можливість уявити лікування, засноване на бактеріях, згідно з принципом пробіотиків, модифікуючи мікробіоти кишечника на користь не ожирених бактерій. Дослідження показали, що пристосування шлункового шунтування (хірургічне втручання для зменшення розміру шлунка) змінює мікробіоти кишечника та полегшує схуднення. Такі ж ефекти для схуднення спостерігаються при зміні бактеріальної популяції людини шляхом перенесення мікробіоти кишечника. Це альтернатива, щоб уникнути дуже інвазивної операції.
Дедалі точніші знання складу кишкової мікробіоти дозволяють розглядати розвиток антибіотиків, які конкретно націлені на бактерію, визначену як стимулюючу ожиріння.
На закінчення, ожиріння сьогодні є головною проблемою охорони здоров’я. Встановлено, що мікробіота кишечника може брати участь у її ініціюванні чи підтримці за допомогою численних механізмів. Все більш точні знання про кишкові бактерії та механізми, за допомогою яких вони взаємодіють з господарем, дозволяють уявити нові форми діагностики, а також лікування ожиріння.
Чи знали ви, що бактерії можуть впливати на збільшення ваги, а отже, надмірна вага або ожиріння? Як ви думаєте, чи можна розробити нові методи лікування на основі цих знань? ?
Урсулін
Текстові джерела:
- Бекхед, Ф. (2010). Вирішення питання про мікробіом кишечника та наслідки для ожиріння. Міжнародний молочний журнал, 20 (4), 259-261.
- Greiner, T., & Bäckhed, F. (2011). Вплив мікробіоти кишечника на ожиріння та гомеостаз глюкози. Тенденції в ендокринології та метаболізмі, 22 (4), 117-123.
- Harley, I. T., & Karp, C. L. (2012). Ожиріння та мікробіом кишечника: прагнення до причинності. Молекулярний метаболізм, 1 (1), 21-31.
Гросс, М. (2013). Чи містить мікробіом кишечника підказки щодо ожиріння та діабету? Поточна біологія, 23 (9), R359-R362.
- Еммануель Ле Шательє та ін. - “Багатство мікробіому кишечника людини корелює з метаболічними маркерами” - Природа, 29 серпня 2013 р
- Мікробіота кишечника від близнюків, що суперечить ожирінню, модулює метаболізм у мишей - Наука вересень 2013 // Боротьба з ожирінням бактеріями - Наука вересень 2013