Исследование о связи между ожирением и кишечными бактериями

О РОЛИ МИКРОБИОМА КИШЕЧНИКА В РАЗВИТИИ ОЖИРЕНИЯ И ИНСУЛИНОРЕЗИСТЕНТНОСТИ

Исследования на мышах добавляет доказательства о взаимосвязи между кишечными бактериями и ожирением

Новое исследование Университета Джонса Хопкинса на мышах с эквивалентом метаболического синдрома грызунов добавило доказательства к тому, что микробиом кишечника играет существенную роль в развитии ожирения и инсулинорезистентности у млекопитающих, включая людей.

В отчете о результатах исследования, опубликованном 24 января 2018 г. в Mucosal Immunology, подчеркивается потенциал для предотвращения ожирения и диабета путем манипулирования уровнями и соотношениями бактерий кишечника и/или изменения химических и биологических путей для генов, активирующих метаболизм.

"Это исследование добавляет к нашему пониманию то, как бактерии могут вызвать ожирение, и мы обнаружили определенные типы бактерий у мышей, которые были тесно связаны с метаболическим синдромом," говорит Дэвид Хакам (David Hackam), доктор медицины, главный хирург и содиректор детского центра Джона Хопкинса и старший Автор исследования. "Благодаря этим новым знаниям мы можем искать способы контролировать ответственные бактерии или родственные гены и, надеюсь, предотвращать ожирение у детей и взрослых."

Метаболический синдром - это группа состояний, включая ожирение вокруг талии, высокий уровень сахара в крови и повышенное кровяное давление, является фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний, инсульта и диабета.

Пока никакая точная причина для метаболического синдрома не названа Предыдущие исследования Толл-подобного рецептора 4 (TLR4), протеина, который получает химические сигналы, активирующие воспаление, позволили предположить, что TLR4 может быть частично ответственным за развитие метаболического синдрома.

Прим. ред.: TLR4 (толл-подобный рецептор 4, CD284) — мембранный белок, относится к группе толл-подобных рецепторов, участвующих во врождённом иммунитете. TLR4 связывает липополисахарид клеточной стенки бактерии. Сигнал, передающийся в клетку через этот рецептор, функционально близок к рецептору интерлейкина-1 и является одним из древнейших в системе антибактериальной защиты организма.

Как и почему TLR4 может быть ответственным за метаболический синдром, однако, неясно, говорит Хакам. Возможно, исследовательская группа подумала, что сигнализация TLR4 в разных клетках и их связь с бактериальной средой может привести к различным эффектам, влияющим на развитие метаболического синдрома.

Сначала, для определения того, является ли конкретно TLR4 в кишечном эпителии (слое клеток, которые выстилают тонкий и толстый кишечник) именно тем белком, который приводит к развитию метаболического синдрома, исследователи провели серию экспериментов на нормальных мышах и генетически модифицированных (с отсутствием TLR4 в кишечном эпителии).

Исследователи в течение 21 недели кормили обе группы мышей стандартным кормом, или пищей с 22 процентами жировых калорий.

По сравнению с нормальными мышами, те мыши, которые не имели TLR4, показали ряд симптомов, согласующихся с метаболическим синдромом, такие как: значительное увеличение массы тела, увеличение тела и содержания жира в печени, резистентность к инсулину.

После этого исследователи 21 неделю кормили обе группы мышей высоко-жировой диетой, составленной на 60 процентов из «жирных» калорий, для того чтобы узнать, повлияет ли такая еда на развитие метаболического синдрома. Опять же, генетически модифицированные мыши получили значительно больше веса и имели больше жира в организме и печени, чем обычные мыши.

Для подтверждения роли экспрессии TLR4 в эпителии кишечника исследователи генетически модифицировали еще три группы мышей: одна группа имела TLR4 только в кишечном эпителии, у другой группы TLR4 отсутствовал во всех клетках организма, а третья группа испытывала недостаток TLR4 только в белых кровяных клетках.

Все 5 групп мышей ели стандартную еду, и все группы имели сходные массы тела, размеры тела и уровень жира в печени, и толерантность к глюкозе по сравнению с нормальными мышами. По сравнению с нормальными мышами, количество жира на животе и в тонком кишечнике  было выше у мышей, не имеющих TLR4 только в кишечном эпителии. Это, говорят исследователи, дает дополнительные доказательства того, что удаление именно TLR4 из кишечного эпителия необходимо для развития метаболического синдрома.

Затем, для того чтобы расследовать роль бактериального состава кишечника, Хакам и его команда ввели антибиотики нормальным мышам и мышам с дефицитом TLR4 в кишечном эпителии. Антибиотики значительно уменьшили количество бактерий в кишечном тракте и предотвратили все симптомы метаболического синдрома у мышей, которым не хватало TLR4 в их кишечных эпителиях.

Это показывает, говорят исследователи, что бактериальными уровнями можно манипулировать, чтобы предотвратить развитие метаболического синдрома.

Для дальнейшего изучения роли TLR4 кишечного эпителия в развитии метаболического синдрома, исследовательская группа проанализировала фекальные образцы  у мышей с дефицитом TLR4 в кишечном эпителии и нормальных мышей. Команда выяснила, что специфические скопления бактерий, способствующие развитию метаболического синдрома, по-разному выражены у мышей с недостаточным потенциалом, чем у обычных мышей. Они также определили, что бактерии активировали гены, которые сделали их "менее голодными" и, таким образом, менее способными усваивать питательные вещества, присутствующие в мышином корме. Это привело к большему изобилию пищи для мышей (чтобы ее поглотить), что способствовало ожирению.

Затем исследователи проанализировали эксперссию генов в слизистой оболочке кишечника - месте, в котором происходит поглощение пищи, у нормальных мышей и мышей с недостатком TLR4 в кишечном эпителии. Группа определила, что важные гены в метаболическом пути, активируемом пролифератором пероксисом (PPAR), были значительно подавлены у мышей с TLR4-дефицитом. Введение антибиотиков предотвратило различия в регуляции генов между двумя группами мышей, как и введение лекарственных средств для активации сигнального пути PPAR, дополнительно объяснив причины, по которым развивается ожирение.

"Все наши эксперименты означают, что бактериальный датчик TLR4 регулирует как гены хозяина, так и бактериальные, которые играют ранее непризнанные роли в энергетическом метаболизме, приводя к развитию метаболического синдрома у мышей", - говорит Хакам.

Источник: HopkinsMedicine

Статья в журнале: P Lu, C P Sodhi, Y Yamaguchi, H Jia, T Prindle, W B Fulton, A Vikram, K J Bibby, M J Morowitz, D J Hackam. Intestinal epithelial Toll-like receptor 4 prevents metabolic syndrome by regulating interactions between microbes and intestinal epithelial cells in mice. Mucosal Immunology, 2018

См. также: Есть ли связь между ожирением и составом кишечной микрофлоры

К разделу: Пробиотики против ожирения