Мікроби в кишечнику можуть зробити вас жирним

Позаштатна письменниця Марлен Сімонс - колишня репортерка газети Los Angeles Times, яка спеціалізується на науці та медицині. Вона регулярно пише для Національного наукового фонду, Climate Nexus, журналу Microbe та розділу охорони здоров’я Washington Post, звідки адаптована ця стаття. Сімонс написав цю статтю в "Експертні голоси LiveScience: Op-Ed & Insights".

У 2008 році Роб Найт захворів, відпочиваючи у Перу. Поселившись вздовж Стежки інків, він виявив звичні симптоми мандрівника, серед ночі забирався до вигрібної ями. Він приймав антибіотики протягом п’яти днів і покращувався, але потім рецидив. Другий п'ятиденний курс прийому препаратів остаточно вибив інфекцію.

Повернувшись додому, Найт відновив звичну дієту та фізичні вправи, і раптом почав скидати кілограми, які він намагався скинути роками. Він переконаний, що антибіотики змінили склад мікробів у кишечнику таким чином, що нарешті змусило його схуднути - щонайменше 70 фунтів.

"Фізичні вправи та дієта, які раніше не працювали, почали працювати", - говорить Найт, професор хімії та біохімії з Університету Колорадо в Боулдері, який вивчає мікроорганізми, що живуть у нашому тілі, відомий як мікробіом людини. "Я думаю, що переналаштування мого мікробного співтовариства кишечника зробило можливим".

Його досвід підкреслює все більший обсяг доказів того, що природні бактерії та інші мікроби в організмі, а можливо навіть віруси, можуть впливати на вагу способами, які вчені тільки починають розуміти. Проводяться численні дослідження, що вивчають роль кишкових організмів у ожирінні, зосереджуючи увагу на тому, як вони витягують енергію з їжі та як це впливає на збільшення або втрату ваги.

Зрештою, вчені говорять, що отримані в результаті досліджень дані можуть виявити людей, схильних до ожиріння, і, можливо, допомогти клініцистам створити для них цілеспрямовані методи зниження ваги. Специфічний склад мікробів у кишечнику також може допомогти передбачити найкращих кандидатів на хірургічну операцію для схуднення, яка підходить не всім.

"Взяті разом, ми в якийсь момент можемо мати вплив на зниження ваги у людей, впливаючи на мікробіом", - говорить Найт.

Ожиріння в США різко зросло за останні 20 років. Більше третини дорослих американців та близько 17 відсотків дітей та підлітків - утричі швидше, ніж покоління тому - страждають ожирінням, повідомляють американські Центри контролю та профілактики захворювань. За підрахунками американського хірурга, щороку до смерті 300 тисяч американців може бути пов’язано із ожирінням.

Незважаючи на популярність модних дієт, більшість експертів вважають, що швидкого виправлення схуднення не існує. Вони розглядають регулювання ваги тіла як складний процес, який, ймовірно, включатиме дієту та фізичні вправи, генетику та, можливо, різні шлунково-кишкові мікроби.

Дослідження на мишах показали, що кишкові мікроби можуть сприяти набору ваги. Наприклад, у новому експерименті, опублікованому цієї осені, були взяті кишкові бактерії у людських близнюків - у яких одна з них була худою, а інша - ожиріною - і передана їм у нежирних мишей. Тварини з бактеріями жирових близнюків жирували; ті, хто отримував бактерії від худих близнюків, залишалися худими.

Дослідники підозрюють, що бактерії можуть поводитися подібним чином серед людей, оскільки мікроби допомагають витягати калорії з їжі та зберігати цю потенційну енергію в жировій тканині.

Зв'язок ожиріння-бактерії

Дослідники припускають, що люди частіше набирають вагу, коли кишкові бактерії ефективніше розщеплюють їжу, дозволяючи організму засвоювати більше калорій. Вони вважають, що менш ефективні бактерії дозволяють їжі швидше проходити через кишечник.

"Якщо ви хочете залишатися худими, вам потрібні бактерії, які не надто ефективні", - говорить Клер Фрейзер, професор медицини, мікробіології та імунології з Медичної школи Університету Меріленда. "Якщо ми кожен з'їмо миску крупи, і ваші бактерії краще, ніж мої, розщеплять її, ви отримаєте 95 калорій, тоді як я отримаю лише 70, а решта пройде. Ви той, хто йде набрати вагу."

Їжа, яку ви їсте, сприяє складу бактеріальних спільнот у кишечнику. Наприклад, Фрейзер каже, "дієти з високим вмістом жиру та з низьким вмістом клітковини пов'язані з різними бактеріями в кишечнику, ніж дієти з низьким вмістом жиру та з високим вмістом клітковини", що може зіграти певну роль у розвитку ожиріння. "Це може бути порочний цикл, але той, який ми можемо перервати, змінивши свої дієтичні звички".

Наприклад, нещодавні дослідження Стенлі Хазена з клініки Клівленда виявили, що шлунково-кишкові бактерії «відригують» хімічну речовину під назвою ТМАО (для триметиламіну N-оксиду) після того, як люди вживають червоне м’ясо або яйця. TMAO збільшує ризик серцевого нападу та інсульту, що може допомогти пояснити, чому вживання цих продуктів збільшує небезпеку серцевих захворювань більше, ніж дотримання веганської або вегетаріанської дієти.

В іншому дослідженні Фрейзер, Найт та його колеги вивчали членів амішів Старого порядку в Ланкастері, штат Пенсільванія, щоб побачити, що їх мікроби в кишечнику можуть виявити про ожиріння в цій спільноті. Аміші були ідеальними досліджуваними суб'єктами, будучи генетично однорідним суспільством із спільним способом життя, включаючи дієту, яка містить "багато м'яса, картоплі та підливи, дуже жирну та вуглеводну", говорить Фрейзер.

Дослідники проаналізували дані 310 людей та виявили 26 видів бактерій кишечника, які були виявлені в різних концентраціях у людей із ожирінням, які мали або не мали метаболічного синдрому. Метаболічний синдром - це сукупність станів, яка включає гіпертонію, високий рівень цукру в крові, ненормальний холестерин, надлишок жиру в тілі навколо талії та підвищені маркери сироватки, пов’язані із запаленням. Встановлено, що синдром збільшує ризик серцевих захворювань, інсульту та діабету.

Однією з ознак метаболічного синдрому є хронічне низькотемпературне запалення в організмі, і "деякі види бактерій, які були виявлені в сильно знижених рівнях у суб'єктів з метаболічним синдромом, мають протизапальні властивості", - говорить Фрейзер.

Найт вказує, однак, що різниця в мікробних спільнотах може бути результатом запалення, а не його причиною, питання, яке потрібно вивчити додатковим дослідженням.

Мікроби та хірургія для схуднення

Вчені також намагаються зрозуміти вплив кишкових мікробів на результат операції зі зниження ваги з метою виявлення найкращих кандидатів на процедуру. За даними Американського товариства метаболічної та баріатричної хірургії, у 2010 році близько 150 000 людей перенесли операцію для схуднення в США.

Брюс Ріттманн, директор Центру екологічних біотехнологій ім. Света в Інституті біодизайну при Університеті штату Арізона, був частиною групи дослідників, які спеціально вивчали мікроби у хворих на шунтування шлунку для дослідження 2009 року.

Він та керівник групи Роза Краймальник-Браун, доцент Центру Світта, проаналізували зразки стільця у дев'яти людей у трьох групах: три особи нормальної ваги, троє із страждаючим ожирінням та троє, які перенесли шлунковий шунтування.

"Результати були дуже вражаючими", - говорить Ріттманн. "Незважаючи на те, що у нас не було великої кількості предметів, групи абсолютно відрізнялися одна від одної".

Склад мікробів у трьох пацієнтів із шлунковим шунтуванням суттєво і потенційно важливим чином відрізнявся від осіб із ожирінням та нормальною вагою, що свідчить про те, що надзвичайні анатомічні зміни, що виникли в результаті операції, мабуть, мали глибокий вплив на мікроорганізми, що живуть у кишечнику.

Існувало два типи організмів, характерних для групи ожиріння. Мікробні популяції, витягнуті з ожирілих особин, мали високу кількість бактерій, що виробляють водень, відомих як Prevotellaceae, і метаногенів, що споживають водень, які не є бактеріями, а іншим одноклітинним організмом, Archaea.

Результати свідчать про спільне спільне існування у людей із ожирінням між виробниками водню та споживачами водню, взаємно підсилюючи взаємозв'язок, відомий як синтрофія, що сприяє ожирінню.

Дослідники вважають, що метаногени, виводячи водень, прискорюють розщеплення їжі, посилюючи вироблення жирних кислот і призводячи до утворення жиру, що з часом призводить до ожиріння.

Ріттманн та його колеги проводять ще одне дослідження, на цей раз досліджуючи людей до та після операції для схуднення та порівнюючи типи процедур схуднення, намагаючись визначити, які мікробні зміни відбуваються та що вони можуть означати.

"Управління мікробною спільнотою в нашому кишечнику є одним із інструментів, що допомагають нам управляти ожирінням та іншими захворюваннями", - говорить він. "Цілком можливо, що колись ми зможемо позбутися неправильних мікроорганізмів і ввести потрібних. Це, зрештою, те, що ми хотіли б робити".

Найт, однак, попереджає, що люди не повинні вважати, що курс антибіотиків може зробити їх худими, як він вважає, що це було у його випадку. Насправді, каже він, цілком можливо, що могло статися навпаки.

"Важко узагальнити досвід однієї людини для загальної популяції, особливо тому, що різні люди настільки різняться у своїй реакції на наркотики, дієту та фізичні вправи", - говорить він. "Ми ще далеко від того, щоб перетворити це на масштабне дослідження. На даний момент у нас є лише інтригуючий анекдот, заснований на обсязі вибірки".