Исследователи из Университета здоровья штата Юта определили особый класс кишечных бактерий, которые предотвращают ожирение у мышей, предполагая, что эти же микробы могут аналогичным образом контролировать вес у людей. Полезные бактерии, называемые клостридиями, являются частью микробиома - триллионов бактерий и других микроорганизмов, населяющих кишечник.
Исследование, опубликованное онлайн в журнале Science 25 июля, показывает, что у здоровых мышей есть много клостридий - класса от 20 до 30 бактерий, - но люди с ослабленной иммунной системой теряют эти микробы из кишечника с возрастом.. Даже при здоровом питании мыши неизбежно страдают ожирением. Возвращение этого класса микробов этим животным позволило им оставаться стройными.
Джун Раунд, доктор философии, адъюнкт-профессор патологии в U of U He alth, является со-старшим автором исследования вместе с доцентом-исследователем U of U He alth В. Заком Стивенсом, доктором философии. Исследованием руководила Шарисс Петерсен, доктор философии, в то время аспирант.
«Теперь, когда мы обнаружили минимальное количество бактерий, ответственных за этот эффект похудения, у нас есть потенциал, чтобы действительно понять, что делают организмы и имеют ли они терапевтическую ценность», - говорит Раунд.
Результаты этого исследования уже указывают в этом направлении. Петерсен и его коллеги обнаружили, что клостридии предотвращают увеличение веса, блокируя способность кишечника поглощать жир. Мыши, которых экспериментально лечили так, что клостридии были единственными бактериями, живущими в их кишечнике, были стройнее и имели меньше жира, чем мыши, у которых вообще не было микробиома. У них также был более низкий уровень гена CD36, который регулирует усвоение организмом жирных кислот.
Эти идеи могут привести к терапевтическому подходу, говорит Раунд, с преимуществами по сравнению с фекальными трансплантатами и пробиотиками, которые в настоящее время широко исследуются как способы восстановления здоровой микробиоты. Подобные методы лечения, основанные на перемещении живого микробиома в кишечник, не будут работать для всех из-за различий в диете и других факторов, влияющих на то, какие бактерии могут выживать и процветать.
Нынешнее исследование показало, что одна или несколько молекул, вырабатываемых клостридиями, препятствуют поглощению жира кишечником. Следующим шагом является выделение этих молекул и дальнейшая характеристика того, как они работают, чтобы определить, могут ли они вдохновить на целенаправленное лечение ожирения, диабета 2 типа и других связанных метаболических нарушений.
«Эти бактерии эволюционировали, чтобы жить с нами и приносить нам пользу», - говорит Петерсен. «Нам есть чему у них поучиться».
Хорошая защита - лучшее нападение
Обнаружение того, что мыши с ослабленной иммунной системой не могли не страдать ожирением, было открытием, которого почти не произошло. Serendipity привела Петерсена в лабораторию в нужное время, чтобы увидеть, что мыши, генетически модифицированные с отсутствием myd88, гена, играющего ключевую роль в иммунном ответе, были «толстыми, как блины». Она позволила грызунам стареть дольше, чем обычно, обнаружив недооцененную связь между иммунитетом и ожирением.
Тем не менее, наблюдение не дало ответа на вопрос, почему животные набрали лишний вес.
Основываясь на предыдущих исследованиях, которые она провела в лаборатории Раунда, она подозревала, что в этом замешан микробиом. Она помогла продемонстрировать, что одной из функций иммунной системы является поддержание баланса между разнообразными бактериями в кишечнике. Ослабление защитных сил организма может привести к тому, что одни виды бактерий будут доминировать над другими. Иногда смена негативно сказывается на здоровье.
Следуя аналогичной логике, Петерсен и его коллеги определили, что ожирение, наблюдаемое у мышей с ослабленным иммунитетом, связано с неспособностью защитной системы организма правильно распознавать бактерии. Эти мыши вырабатывали меньше антител, которые обычно прикрепляются к микробиому, как самонаводящиеся ракеты. Это изменение сделало кишечник менее гостеприимным для клостридий, что привело к большему поглощению жира и чрезмерному увеличению веса. Со временем у мышей также появились признаки диабета 2 типа.
Раунд отмечает, что исследования, проведенные другими, показали, что люди, страдающие ожирением, также не имеют клостридий, что отражает ситуацию у этих мышей. Есть также некоторые признаки того, что люди, страдающие ожирением или страдающие диабетом 2 типа, могут иметь субоптимальный иммунный ответ. Есть надежда, что понимание этих взаимосвязей позволит по-новому взглянуть на профилактику и лечение этих широко распространенных заболеваний.
«Мы наткнулись на относительно неизученный аспект диабета 2 типа и ожирения», - говорит Раунд. «Эта работа откроет новые исследования того, как иммунный ответ регулирует микробиом и метаболические заболевания».