В поддержании здорового обмена веществ и нормального веса важную роль играет кишечная микробиота – сообщество микроорганизмов нашего пищеварительного тракта. Но вот какие из бактерий и как «помогают» нам потолстеть или похудеть? Недавно ученым удалось разгадать один из фрагментов этой головоломки
Заболевания обмена веществ, такие как сахарный диабет 2-го типа, ожирение и жировая дистрофия печени, сегодня поражают миллиарды людей. Усугубляет проблему и тот факт, что все такие патологии часто сопровождаются нарушениями в работе сердечно-сосудистой системы. При этом многие факторы, способствующие обменным заболеваниям, связаны с рационом человека, и среди них – структура сообщества микробов, населяющих кишечник.
На сегодняшний день основным способом моделирования ожирения и обменных заболеваний является содержание лабораторных животных на высокожировой диете. У таких животных (как и у людей с ожирением) ключевой особенностью кишечной микробиоты является снижение ее видового разнообразия. Роль кишечных бактерий в развитии ожирения и метаболических заболеваний доказана в экспериментах на лабораторных мышах. Когда такие бактерии, взятые у толстых животных, подселяли худым мышам со стерильным кишечником, то вес тела последних возрастал.
Казалось бы, факт установлен, но есть нюанс. В кишечнике обитает множество разных видов микроорганизмов, и очень трудно определить, какие из них действительно способствуют снижению веса. Не так давно удалось сузить этот круг до примерно сотни бактерий, но дальнейший поиск не привел к конкретным результатам. Дело осложняется тем, что многие кишечные бактерии являются анаэробами и погибают в присутствии кислорода, поэтому их трудно изучать.
И вот недавно ученым из США удалось выяснить, что снизить вес тела у мышей, находящихся на диете с высоким содержанием жиров, помогают палочковидные спорообразующие бактерии рода Turicibacter. Эти микроорганизмы способствуют и снижению уровня липидов и глюкозы в крови. Исследователи также обнаружили, что в кишечнике людей, страдающих ожирением, таких бактерий, как правило, меньше.
Чтобы оценить работу Turicibacter в «чистом виде», мышей со стерильным кишечником колонизировали исключительно этими бактериями. Часть таких мышей держали на стандартной диете (контроль), а остальные ели пищу с высоким содержанием жиров. И оказалось, что численность Turicibacter в толстом кишечнике экспериментальных животных были намного ниже, чем у контрольных, а в тонком падала практически до нуля.
Исследователи установили, что уровень бактерий Turicibacter зависит от количества потребляемых организмом жиров. Бактерии просто перестают размножаются в среде с высоким содержанием жира, и ключевой молекулой в этом процессе является пальмитиновая кислота – в ее присутствии бактериальный метаболизм перестраивается в сторону спорообразования. Однако при удалении этого метаболита все восстанавливается.
При этом Turicibacter не просто помогает нормализовать вес. У мышей, служащих генетической моделью ожирения, дополнительное введение в кишечник этих бактерий при питании высокожировым кормом в крови способствовало снижению важного показателя – уровня церамидов в крови. Высокое содержание этих биоактивных липидов, характерное для ожирения, связано с развитием нечувствительности к гормону инсулину, метаболического синдрома, сахарного диабета 2-го типа и сердечно-сосудистых заболеваний.
Оказалось, что Turicibacter подавляют выработку церамидов в организме хозяина, при этом посредником служат какие-то из липидов, вырабатываемых этими бактериями. Подтверждением служат результаты эксперимента, в котором к пище мышей, содержащихся на диете с высоким содержанием жиров, была добавлена липидная фракция, выделенная из Turicibacter. Кстати сказать, на вес тела эта добавка оказала такое же воздействие, как и сами бактерии.
Таким образом, мы, похоже, имеем дело со сложной петлей обратной связи: высококалорийная пища снижает численность Turicibacter, а жиры, вырабатываемые этими бактериями, в свою очередь улучшают реакцию организма на жиры, поступающие с пищей. Ученые надеются позже определить наиболее важные бактериальные липиды, которые можно было бы использовать в терапии для оздоровления обмена веществ.
Хотя с последним не все так просто. Считается, что высокая численность Turicibacter связана с такими заболеваниями, как болезнь Паркинсона и депрессия. Поэтому к возможным методам коррекции веса с использованием этих бактерий нужно относиться с осторожностью. Здесь требуется персонализированный подход, с помощью которого можно выявить пациентов с метаболическими заболеваниями и дефицитом Turicibacter, выигрывающих от терапии на ее основе.
Фото: https://www.flickr.com
Публикации по теме:
Тяжелая ноша. Ожирение как медицинская проблема
Cахарный диабет – эволюционная ловушка?
Нас много. Микробиота современного человека