Ожиріння через трансплантацію мікробів

Безмікробні миші набирають вагу при трансплантації мікробів кишечника людям із ожирінням залежно від дієти.

Ед Йонг

5 вересня 2013 р

Escherichia coli WIKIPEDIA Фізичні риси, такі як ожиріння та худорлявість, можуть бути «передані» мишам, прищепивши гризунів мікробами кишечника людини. Група вчених під керівництвом Джеффрі Гордона з Медичної школи Вашингтонського університету в Сент-Луїсі виявила, що миші без мікробів набирають вагу, коли їм пересаджували мікроби в кишечнику від ожиріння, але не від худих людей.

Команда також показала, що "худа" мікробна спільнота може проникнути та витіснити "ожиріння", не даючи мишам набирати вагу, поки вони сидять на здоровій дієті. Результати були опубліковані сьогодні (5 вересня) у Science.

Гордон підкреслив, що поза мікробами існує багато причин ожиріння. Тим не менш, він сказав, що подібні дослідження "забезпечують доказ принципу полегшення захворювань". Розуміючи, як мікроби та їжа взаємодіють для впливу на здоров’я людини, дослідники можуть створити ефективні пробіотики, які можуть.

У кишечнику людини мешкають десятки трильйонів мікробів, які відіграють вирішальну роль у розщепленні їжі та впливі на здоров’я. Група Гордона та інші тепер показали, що люди з ожирінням та худорлявістю відрізняються в своїх мікробних спільнотах. Лише минулого тижня консорціум MetaHIT показав, що чверть досліджуваних датчан мала дуже низьку кількість бактеріальних генів у кишечнику - збіднілий стан, який корелював з вищими ризиками ожиріння та метаболічних захворювань.

Однак описові дослідження, подібні до цих, не можуть сказати вченим, чи є такі мікробні відмінності причиною ожиріння чи наслідком цього. "Існує багато кореляційних зв’язків між конфігурацією спільноти мікробів та станами захворювань, але ми не знаємо, випадкові вони чи причинно-наслідкові", - сказав Гордон. Використовуючи мишей, що не містять мікробів, як живих лабораторій, Гордон та його колеги прагнуть почати переходити "від ретельного опису до безпосереднього тестування функції", додав він.

"Надзвичайно захоплюючим і потужним є перехід від описових досліджень на людях до механістичних досліджень на мишах", - сказав Олуф Педерсен, ендокринолог, який брав участь у дослідженнях MetaHIT. "Це чудово показано в цьому документі".

Аспірант лабораторії Гордон Ванесса Рідаура прищепила безмікробних мишей мікробами кишечника від чотирьох пар близнюків, кожна з яких у однієї людини страждала ожирінням, а інша мала здорову вагу. Миші, які отримували мікроби ожирілих людей, набирали більше жиру в організмі, додавали більше ваги та виявляли сильніші молекулярні ознаки метаболічних проблем.

Як тільки трансплантовані мікроби закріпилися в їхніх кишках, але до того, як їхні тіла почали змінюватися, Рідаура розмістила дві групи мишей разом. Миші регулярно їдять кал одне одного, тому ці товариші по клітці ненавмисно ввели мікроби своїх сусідів у власні кишкові спільноти. Гордон назвав це "Битвою мікробіоти".

Ці експерименти зі спільним розміщенням заважали мишам з “ожирілими” мікробами набирати вагу або розвивати метаболічні проблеми, тоді як у тих, хто мав “худі” мікроби, залишалася здорова вага.

Гордон пояснює, що спільноти ожирілих мікробів, будучи менш різноманітними, ніж худі, залишають багато «вакансій» у кишечнику - ніші, які можуть заповнити різноманітні худі мікроби при їх вторгненні. "І очевидно, що цих вакансій немає в багатшій, худій кишці", - сказав він. "Ось чому вторгнення є односпрямованим".

"Але якщо вторгнення настільки сильне, чому тоді не існує епідемії худорлявості?" - спитав Гордон. "Відповідь, здається, частково дієта".

У своїх початкових експериментах Рідаура годувала мишей стандартною чау, яка містить багато клітковини та рослинної речовини. Вона також змішала два нові рецепти, розроблені для відображення екстремумів насичених жирів проти споживання фруктів та овочів, пов'язаних із західними дієтами.

Якби мишей годували їжею з низьким вмістом жиру та високим вмістом фруктів та овочів, Рідаура знаходив ті самі результати, що й раніше - нежирні мікроби могли скасувати ефект ожиріння. Але коли мишей годували їжею з низьким вмістом фруктів і овочів та високим вмістом насичених жирів, особи з ожирінням кишкових мікробів все одно набирали вагу, незалежно від того, ким були їх сусіди.

Це може бути тому, що найкращими колонізаторами серед худих спільнот були Bacteroidetes - група бактерій, які чудово розщеплюють складні вуглеводи, що містяться в рослинній їжі. Коли миші їли багаті рослинами дієти, Bacteroidetes могли виконувати метаболічну роль, яка була вакантною у спільнотах ожиріння кишечника. Коли миші їли нездорову дієту, бідну рослин, "цих вакансій не було, і організми не могли утвердитися", сказав Гордон.

"Зараз ми намагаємося визначити певні групи організмів, які можуть робити те, що робить ціла спільнота", - додав Гордон. Кінцевою метою є створення набору специфічних бактерій, які можна безпечно вводити як пробіотик, який разом із визначеною дієтою може допомогти цим корисним мікробам утвердитися та ефективно запобігти збільшенню ваги.

"Це дослідження є натхненням для нас у MetaHIT", - сказав Педерсен. “Було б дуже цікаво брати стілець або культури з крайніх випадків у наших зразках - людей, які мають дуже багаті або дуже бідні мікробіоми кишечника, - і прищеплювати їх на мишей, що не містять мікробів. . . . Тепер, коли ми маємо доказ концепції, для нас очевидно, що ми слідкуємо за своїми висновками за допомогою цих досліджень ".