(Научный комментатор. «ХиЖ» 2022 №4)
О вреде курения написано на каждой сигаретной пачке, но верят этому не все. А те, кто поверил и решил бросить, часто полнеют. За 6–12 месяцев бывшие курильщики поправляются в среднем на 4,5 килограмма, а 13% набирают в первый год более десяти килограммов, даже если ограничивают себя в пище. Сидит человек злой, грызет морковку, ни покурить, ни поесть толком, сплошное расстройство. Неудивительно, что многие снова закуривают. Вот если бы средство какое придумали, чтобы не толстеть!
Увы, лекарства пока нет, только математические модели, описывающие взаимоотношение количества съеденной пищи, выкуренных сигарет и лишних килограммов (см. «Химию и жизнь» 2017 №5). А все потому, что процесс посткурительного набора веса изучен недостаточно.
Безусловно, свою лепту вносит никотин. Он стимулирует рецепторы нейронов гипоталамуса, подавляющих аппетит, поэтому курильщики едят меньше. Некоторым сигарета заменяет завтрак. Когда человек бросает курить, никотин перестает действовать на эти нейроны, и пищевое поведение активизируется. Однако же регуляция веса — сложный процесс, который зависит от множества факторов, в том числе от микрофлоры кишечника. Она влияет на многие обстоятельства нашей жизни, и на обмен веществ, конечно, тоже. Возможно, без участия кишечных бактерий не обошелся и набор веса после отказа от курения. Эту гипотезу проверяли израильские исследователи под руководством Эрана Элинава (Eran Elinav), профессора Института Вейцмана.
Ученые работали с лабораторными мышами разных линий. В течение трех недель, пять дней в неделю, дважды в день многострадальных грызунов помещали в камеру, наполненную сигаретным дымом. Один сеанс курения длился 144 минуты. Через несколько дней содержание никотина в плазме крови «курящих» мышей составляло примерно 5,5 нг/мл, что сопоставимо с концентрацией никотина у настоящих активных курильщиков. Животным давали жирный корм, и контрольные (некурящие) мыши набирали вес. Курильщики же не толстели, но, когда период окуривания закончился, стали быстро полнеть и за две недели поправились на 20%, практически сравнявшись с контрольными мышами.
Убедившись, что бросившие курить грызуны полнеют, подобно людям, исследователи проверили, имеют ли к этому отношение кишечные бактерии. Есть два способа проверки. Способ первый — приморить мышиную микрофлору и посмотреть, как это скажется на животных. И мышам за две недели до начала курения стали давать комбинацию из четырех антибиотиков, которые они принимали и весь курительный период. Антибиотики истощили кишечную микробиоту мышей и повлияли на ее состав, биосинтез жирных кислот и некоторые другие метаболические процессы. Нормальная кишечная микрофлора у мышей не восстановилась даже спустя две недели после отмены курения и антибиотиков.
Бросив курить, мыши, принимавшие антибиотики, полнели медленнее и набирали меньший вес, чем грызуны, которым антибиотиков не давали. При этом лекарства не влияли на их подвижность и аппетит. На весе некурящих мышей антибиотики практически не сказались.
Способ второй — пересадить кишечные бактерии курящих и некурящих мышей тем, у кого никаких бактерий нет вообще. Существуют линии стерильных лабораторных животных, свободных от бактерий, грибов, простейших, кишечных паразитов и фильтрующихся вирусов. И вот таким мышам ввели через зонд фекальную микрофлору грызунов, собранную на 7-й и 18-й дни курения, а также после отказа от курения.
Донорская микрофлора прижилась. От бактерий седьмого дня мыши-реципиенты не растолстели, даже сидя на жирной диете. Однако бактерии, взятые в более поздние сроки, привели к набору веса. Особенно прибавили животные, получившие микробы, собранные в период отказа от курения. Если курящих мышей-доноров до трансплантации лечили антибиотиками, вес реципиентов увеличивался существенно меньше. Эти результаты подтвердились на безмикробных мышах нескольких линий, получавших жирную или обычную пищу. Бактерии, пересаженные от некурящих мышей, на вес реципиентов не повлияли.
Логично предположить, что вес животного зависит от продуктов метаболизма измененной микрофлоры. С помощью масс-спектрометрии ученые исследовали плазму крови и фекалии на разных стадиях эксперимента и выделили два соединения, синтез которых меняется в зависимости от состояния микробиоты. Одно из них, диметилглицин (ДМГ), синтезируется из поступающего с пищей сульфата холина с участием ферментов печени и кишечных бактерий. Его синтез можно ослабить, давая мышам антибиотики или переведя их на диету с низким содержанием холина. Микрофлора курящих мышей синтезирует больше ДМГ. У безмикробных мышей, которым пересадили микрофлору бросивших курить, уровень ДМГ в плазме вырос.
Другое соединение — ацетилглицин (АЦГ). Его синтез при курении и после отказа от него ослабевает, а после курса антибиотиков усиливается. Между биосинтезом ДМГ и АЦГ есть связь: чем больше одного, тем меньше другого.
ДМГ способствует набору веса, АЦГ ему препятствует. Если мышам, которым давали антибиотики, добавлять в пищу ДМГ, они будут полнеть. Толстеют даже некурящие мыши, хотя не так сильно, как бросившие курить. И наоборот, если давать курящим мышам АЦГ, они, бросив, толстеют меньше, чем не получавшие АЦГ. Ацетилглицин вызывает значительную потерю веса у некурящих мышей с ожирением и улучшает некоторые другие метаболические параметры.
ДМГ не вынуждает больше есть. С помощью калориметрии ученые выяснили, что ДМГ способствует извлечению энергии из пищи, она полнее усваивается. Когда мыши с разным содержанием ДМГ получают одинаковые порции корма, они извлекают из них разное количество калорий.
Итак, под действием табачного дыма микробиота постепенно меняется (на седьмой день интенсивного курения эти изменения еще неощутимы). В результате содержание ДМГ в плазме возрастает, а содержание АЦГ снижается. Но тогда, казалось бы, курильщик должен постоянно набирать вес, а он не набирает. В чем же дело?
А дело в том, что на метаболизм курильщика также действуют компоненты табачного дыма, в первую очередь никотин, которые не позволяют ему толстеть. Когда курильщик бросает свою пагубную привычку, никотин действовать перестает, а измененная кишечная микрофлора, активно синтезирующая ДМГ, остается, и набору веса ничто не препятствует. Сколько времени требуется на восстановление прежней микрофлоры, пока неясно.
Эти результаты исследователи подтвердили на мышах дикого типа, на мышах, получавших сбалансированную диету, и на грызунах, куривших сигареты с низким содержанием никотина.
Также ученые провели небольшое предварительное обследование 96 курящих и некурящих людей. Их фекальные микробиомы различаются настолько, что по их составу можно безошибочно определить, курит ли человек. У курильщиков в плазме крови повышено содержание ДМГ, а также его предшественников, холина и бетаина.
Сейчас, к сожалению, ученые редко обсуждают чужие результаты. Однако эта работа вызвала живой отклик в научной периодике. Некоторые, вслед за израильскими исследователями, исполнены оптимизма и надеются, что это открытие имеет терапевтические перспективы.
Можно предложить людям специальную диету без холина, предшественника ДМГ, чтобы ограничить набор веса у бросивших курить. Или давать им АЦГ, который, кстати, может помочь и не курившим людям с лишним весом. Или выяснить, какие компоненты табачного дыма вызывают изменение кишечной микробиоты, и удалить их из сигарет. Пока что эти компоненты неизвестны, но это точно не никотин. Когда израильские ученые вместо окуривания вводили мышам никотин непосредственно в кишечник, под кожу или добавляли в пищевую воду, эффекты табачного дыма не воспроизводились.
Естественно, нашлись и оппоненты. Специалисты Медицинской школы Икана на горе Синай (это название у школы такое, а находится она в Нью-Йорке) отмечают, что, хотя израильские исследователи нашли различия в микробных фекальных композициях «курящих» и «некурящих» мышей, у людей такая разница не столь очевидна. Эран Элинав и его коллеги — не единственные ученые, сравнивавшие микрофлору курящих и некурящих людей, и другие исследовательские группы никакой разницы не обнаружили. Более того, сообщество человеческих бактерий у разных людей и так сильно различается, независимо от того, курят они или нет.
На вес человека влияют многие факторы. После отказа от курения чаще полнеют женщины, люди с низким доходом и те, кто плохо питается, люди с малой физической активностью, активные курильщики. Чтобы можно было результаты, полученные на мышах, применить к людям, необходимо убедиться, что потеря веса, вызванная микробиотой, не зависит от этих причин. Например, пересадить добровольцам фекальную микробиоту курящих и некурящих доноров и посмотреть, как изменится их вес.
Соблазнительно переносить выводы, полученные на простых моделях, в клиническую практику, но приходится учитывать, что обстоятельства человеческой жизни много сложнее, чем у лабораторной мыши. Однако свежий взгляд на регуляцию веса всегда важен и интересен.
Н. Анина
Купить номер или оформить подписку на «Химию и жизнь»: https://hij.ru/kiosk2024/
Благодарим за ваши «лайки», комментарии и подписку на наш канал
– Редакция «Химии и жизни»