Досьє про мікробіоти кишечника та ожиріння - Інститут Danone

Доктор Жерар КОРТЬЄ
Відділ екології та фізіології травної системи,
ІНРА, Жуї ан Хосас

В процесі еволюції люди часто не мали достатньої кількості їжі для свого харчування. Особи, які пережили періоди голоду, мали підвищені засоби виживання. В даний час, що характеризується доступом до їжі більшості населення США та Європи, в цих країнах одночасно спостерігається збільшення ожиріння. Щойно дослідники продемонстрували можливий вплив коменсальних бактерій на регулювання ваги. Можливо, спільна еволюція людей та їх мікробіоти сприяла максимальному видобуванню енергії з дефіцитної їжі. Поточне ожиріння також може бути частково пов'язане з цим "занадто" ефективним симбіозом.

РІЗНОМАНІТНІСТЬ МІКРОБІОТУ ЛЮДИНИ

Людина живе в симбіозі з великою мікробною популяцією, яка колонізує його травний тракт. Ці бактерії живляться залишками їжі, секретами та десквамацією слизових оболонок травлення. Вони здавна розглядалися як потенційні джерела шкідливих наслідків і навіть хвороб. Їх навіть називали «гнилою флорою». Потім ми підозрювали і нещодавно показали сприятливий вплив мікробіоти на наше здоров’я.
Підраховано, що 70% бактерій, що складають мікробіоти людини, не можуть бути культивовані сучасними методами. Суворо анаеробні, вони мають невідомі вимоги щодо умов вирощування. Тому, щоб охарактеризувати ці популяції, ми використовуємо методи, які не потребують їхніх культур та засновані на певних послідовностях ДНК.

Здається, що для однієї особини бактеріальне різноманіття мікробіоти сягає близько тисячі видів. Ми також помічаємо, що серед десяти різних людей буде знайдено лише один загальний вид. Екстраполяція на особин, які населяють планету, свідчить про надзвичайне різноманіття мікробіоти з точки зору видів. Можна сказати, що кожна людина є унікальною щодо мікробіоти, яка їх населяє. Види бактерій можна згрупувати у роди, а потім у великі групи (“філа”). На цих загальних рівнях ми бачимо подібність мікробіоти людини. Мікробіота дорослого чоловіка, що не страждає ожирінням, характеризується, простіше кажучи, співвідношенням між тилами Firmicutes та Bacteroidetes порядку 10 до 1. Це співвідношення різне у ожирілих, дітей та людей похилого віку.

МІКРОБІОТ І ожиріння у мишей

Команда Джеффрі Гордона (Вашингтонський університет, США) опублікувала в 2004 році перші докази впливу мікробіоти на збільшення ваги, використовуючи аксенних мишей (без мікробіоти).

Цих мишей, вилучених у внутрішньоутробному періоді, а потім поміщених у стерильний корпус, спочатку годують стерилізованим мишачим молоком, а потім твердою їжею, яка також є стерильною. Дослідники виявили, що миші, які вирощують традиційно, споживають менше їжі, ніж миші-осики і мають на 60% більше жиру в організмі. Таким чином, вони помітили, що мікробіота, яка мешкає в будинку, брала участь у збільшенні ваги. Це дослідження та подальші дослідження показали, що звичайні миші завдяки своїй мікробіоти змогли принаймні частково засвоїти харчові волокна та витягти з них більше енергії, ніж аксенові миші. Крім того, перенесення мікробіоти від звичайних мишей до аксенних мишей призводить до збільшення їх жиру в організмі протягом двох тижнів після щеплення. Попередня робота тієї ж групи показала, що наявність мікробіоти сприяє розвитку мережі крові навколо кишечника (ангіогенез).

З цієї роботи можна зробити висновок, що мікробіота ожирених мишей є дуже ефективною з точки зору відновлення енергії з залишків їжі. Ця властивість передається іншим мишам через мікробіоти. Співвідношення Firmicutes/Bacteroidetes може бути маркером цієї мікробіоти, пов’язаної з ожирінням.

З МІКРОБІОТІЗОМ І ОЖИРЕННЯМ У ЛЮДИ

Тоді команда Дж. Гордона провела дослідження пацієнтів із ожирінням, які протягом року сиділи на дієті з низьким вмістом жиру або цукру. Втрати ваги спостерігались на рівні 20% та 10% відповідно залежно від дієти. Існує хороша кореляція між втратою ваги та великою кількістю бактеріоїдетів. Більш детальний аналіз мікробіоти показує еволюцію співвідношення Firmicutes/Bacteroidetes під час дієти: цей, спочатку 95/5, стає після одного року дієти, близький до дієти у «худих» особин, а саме 70/30. Автори заявляють, що це співвідношення змінюється від зниження ваги приблизно на 6% при дієтах з низьким вмістом жиру та на 2% при дієтах з низьким вмістом цукру. Порівняння в часі мікробіоти цих пацієнтів показує "взаємозв'язок" між зразками тієї самої особини. Це свідчить про те, що "унікальний" та "індивідуальний" характер кожної мікробіоти не змінюється, але власний баланс суб'єкта змінюється під час схуднення.

На основі цього тесту на людях не можна сказати, чи є зміна співвідношення твердих речовин/бактеріоїдів причиною чи наслідком втрати ваги. Можливо, залишки їжі, доступні мікробіоти, змінюють цей баланс. Однак раніше згадана робота на мишах передбачає причинно-наслідкові зв’язки. Було б спокусливо шукати умови, які можуть змінити ці стосунки та визначити його вплив на ожиріння людини.

Ми самі спостерігали зміну цього співвідношення в патологічних умовах, вивчаючи зміни в балансі мікробіоти при хронічній запальній хворобі кишечника (ВЗК), такі як хвороба Крона та виразковий коліт. Співвідношення твердих речовин/бактероїдетів встановлюється на рівні порядку 1/1 до 3/1 замість приблизно 10/1 у здорових суб'єктів.

Мікробіота перетравлює для власної користі залишки, що перебувають у транзиті через товсту кишку. Найбільш вражаючим наслідком є вироблення газу (метеоризм), але воно також виробляє багато метаболітів, які можуть засвоюватися слизовою оболонкою травної системи, і це може погіршити певні залишки їжі, шкідливі для людини.
Постійні бактеріальні популяції "виступають" проти колонізації патогенними бактеріями та іншими бактеріями, що перебувають з їжею. Невідповідне лікування антибіотиками може порушити баланс мікробіоти та сприяти імплантації патогенних бактерій.
Мікробіота відіграє важливу роль у постійній стимуляції імунної системи. Цей динамічний баланс порушується під час деяких запальних захворювань кишечника.
Мікробіота відіграє роль у збільшенні ваги та ожирінні.

сприяє васкуляризації навколо тонкої кишки (ангіогенез)
дозволяє краще засвоювати залишки їжі
стимулює засвоєння ліпідів.

Мікробіота ожирених мишей виявляється більш ефективною, ніж у худих мишей, для збирання енергії. Баланс між популяціями бактерій різний між "ожирінням" та "тонкою" мікробіотою.

ВИСНОВОК

На мишах дослідження чітко показують, що зміна мікробіоти, зокрема співвідношення Firmicutes/Bacteroidetes, впливає на збільшення ваги. У людей під час схуднення після зміни дієти це співвідношення змінюється в тому ж напрямку, що і у мишей; що свідчить про взаємозв'язок між рівновагою мікробіоти людини та ожирінням. У випадках ВЗК втрата субпопуляції Firmicutes, здається, пов'язана з патологією, ще раз підкреслюючи необхідність підтримувати баланс в мікробіоті. Вся ця робота вказує на те, що мікробіоти кишечника повинні враховуватися при лікуванні цієї "глобальної епідемії" ожиріння людини на глобальному рівні. Здається, з’являється новий провід у дослідженнях ожиріння, яке вже не лише завдяки генетиці та поведінці.