Мікроби в кишечнику: спалювання калорій під час сну?

Зв'язок між мікробіомом кишечника та ожирінням здається ясним, але те, як зміни в бактеріях кишечника можуть спричинити збільшення ваги, не є.

Дослідження в університеті Айови на мишах показує, що індуковані наркотиками зміни мікробіому кишечника можуть спричинити ожиріння, зменшуючи швидкість метаболізму в спокої - швидкість спалення калорій під час сну чи відпочинку. Отримані дані, опубліковані в журналі eBiomedicine, підкреслюють критичну роль мікробів кишечника в енергетичному балансі та припускають, що нездорові зміни мікробіомів можуть призвести до збільшення ваги та ожиріння, змінюючи метаболізм у стані спокою.

"Наше дослідження призводить до висновку, що, ймовірно, саме бактерії (в кишечнику) відповідають за калорії, які ви спалюєте, коли ви спите", - говорить Джон Кірбі, доктор філософії, професор мікробіології та урології з коледжу UI Carver медицини.

Кірбі та його колеги зосередилися на дії рисперидону, антипсихотичного препарату, який спричиняє значне збільшення ваги у пацієнтів. Рисперидон застосовується для лікування різних психічних розладів у дорослих та дітей, включаючи аутизм, біполярний розлад та шизофренію, а показники призначення дітям зросли майже у вісім разів за останні два десятиліття.

У попередньому дослідженні Кірбі та Чаді Каларге, дитячий психіатр з інтерфейсом, порівнювали пацієнтів, які довго приймали рисперидон, із пацієнтами, які не отримували препарат. Вони виявили, що збільшення ваги корелювало зі значним зрушенням у складі мікробіомів кишечника пацієнтів. Ці результати були опубліковані в Translational Psychiatry.

У новому дослідженні eBiomedicine Кірбі об’єднався з Джастіном Гробе, доцентом кафедри фармакології, щоб з’ясувати, як цей індукований рисперидоном зсув мікробіомів спричинює збільшення ваги. Віддзеркалюючи дослідження на людях, дослідники показали, що рисперидон спричиняє збільшення ваги у мишей (додаткові 2,5 грама, або приблизно 10 відсотків загальної маси тіла, протягом двох місяців, порівняно з контролем) і суттєво змінює бактеріальний склад мікробіома миші. Потім вони показали, що змінений мікробіом спричиняє зменшення швидкості метаболізму в спокої, що повністю відповідає за надлишкову набір ваги.

«Контрольні миші трохи набирають вагу в міру старіння, і їх мікробіом зазнає« здорових змін »через старіння. З рисперидоном миші страждають ожирінням і демонструють альтернативний, менш здоровий зсув у своєму мікробіомі », - говорить Кірбі. "У цьому дослідженні ми тепер маємо механізм того, як зміна мікробіому сприяє збільшенню ваги, і це пов'язано зі зміною швидкості метаболізму в спокої".

Команда змогла дослідити, як зсув мікробіомів впливав на метаболізм тварин, використовуючи нове обладнання - машину з повною калориметрією - винайдену Гробе. Апарат дозволяє точно вимірювати споживання енергії, споживання кисню та вихід вуглекислого газу та виробництво тепла у однієї тварини, щоб визначити загальну зміну енергії, або “дельта G”, миші.

Дослідники виявили, що в аеробних (залежних від кисню) метаболічних процесах спокою у мишей, які харчувалися рисперидоном, не спостерігалося значного зменшення швидкості метаболізму в неаеробному спокої, достатнього для врахування збільшення ваги тварин

"Це приблизно 16-відсоткова зміна швидкості метаболізму у спокої, що є величезною кількістю", - говорить Гробе. "Це буде 29 фунтів жиру, що набирається щороку для пересічної людини".

"Це еквівалентно з'їданню одного додаткового чізбургера щодня", - додає Кірбі.

Щоб довести, що саме «змінений» мікробіом відповідальний за цю метаболічну зміну та збільшення ваги, дослідники перенесли мікробіом від мишей, що годувались рисперидоном, до контрольних мишей і побачили той самий ефект: зниження швидкості метаболізму в спокої та збільшення ваги. Більше того, вони виявили, що не лише бактерії можуть спричинити цей ефект. Перенесення лише бактеріофага (фага) - типу вірусу, який інфікує мікробіомічні бактерії - було достатнім для зменшення швидкості метаболізму в спокої та збільшення ваги у контрольних мишей.

Результати можуть припустити, що маніпулювання швидкістю метаболізму в стані спокою, зокрема шляхом націлювання на мікробіом кишечника, може представляти новий підхід до лікування ожиріння. Крім того, запобігання шкідливим змінам мікробіому може виявитися корисним для пацієнтів, які проходять лікування рисперидоном.

Окрім Кірбі та Гроуба, до групи дослідників інтерфейсу входили перший автор Сара Бар, Бенджамін Вейдеманн, Ана Кастро, Джон Уолш, Орландо де Леон, Колін Бернетт, Ніколь Пірсон та Даріл Меррі.

Дослідження частково фінансувалось грантами Національного інституту серця, легенів і крові та Національного інституту алергії та інфекційних хвороб, Американської асоціації серця, Американської асоціації діабету, Національного наукового фонду та Братського ордену Університету Айови. Центр досліджень діабету «Орли».