Холодна мікробіота для схуднення

  • Facebook
  • Ретвітнути
  • WhatsApp
  • LinkedIn
  • Друкувати
  • Надіслати

За допомогою механізму, який включає зміни мікробіоти, викликані впливом холоду, відбувається реконструкція білого жиру, який зазнає процес, який називається побурінням. Це призводить до втрати жирової маси, тепла та зменшення ваги у мишей, підвищуючи рівень чутливості до інсуліну. Ці температурні умови змінюють склад і різноманітність кишкових мікроорганізмів, викликаючи значне збільшення поглинання їжі, що безпосередньо сприяє побурінню білого жиру. Ці результати показують, що перебудова жирової тканини та модифікація кишкової структури координуються під впливом холоду, що сприяє змінам динамічного балансу видів бактерій у кишечнику. У майбутньому, враховуючи доступність цього органу, терапевтичні підходи проти ожиріння та діабету 2 типу можуть бути орієнтовані на модуляцію жирової тканини в залежності від консистенції пристосованої до холоду мікробіоти.

savalnet

Реконструкція жирової тканини

Багато з нас живуть у світі, де повноцінність харчування та фізична неактивність є нормою. Такі стани є попередниками ожиріння, діабету 2 типу та дисліпідемії. Висока поширеність цих розладів та їх наслідки для нашого фізичного, емоційного та економічного здоров’я викликали великий інтерес та призвели до інтенсивних досліджень фізіологічних механізмів, що лежать в основі метаболізму. Нещодавно дві сфери, які привернули увагу, - це виявлення і маніпулювання жировою тканиною коричневого кольору людини та роль мікробіома кишечника в енергетичному балансі. Хоча ці дві області досліджувались окремо, нові дослідження показують, що існує тісний взаємозв'язок між кишковою мікробіотою та здатністю наших жирових запасів змінювати свою функцію, переходячи від накопичення калорій до спалювання енергії.

Ссавці мають принаймні два типи жирової тканини: добре відому (і дуже велику кількість) білу тканину, яка зберігає зайві калорії, і коричневу жирову тканину, яка розсіює енергію через роз’єднання мітохондрій та утворення тепла. Третій тип жирової клітини, "бежевий" адипоцит, має здатність переходити між накопичуванням енергії та станом дисипації. Ці клітини були предметом великого дослідницького інтересу через властиву їм індукційну здатність та тому, що нещодавно вони були виявлені у людей. Дослідження на мишах виявили різні модулятори появи бежевих жирових клітин у скупченнях білого жиру - процес, відомий як "побуріння". Найвидатнішим серед цих модулюючих факторів є вплив холоду, який частково діє через центральну активацію симпатичних шляхів та через місцеве продукування катехоламінів макрофагами.

Індуковане холодом побуріння може сприяти значній втраті ваги у мишей, а також покращенню чутливості до інсуліну та зменшенню гіперліпідемії. Метаболічні переваги коричневого кольору, викликаного холодом, також були виявлені у людей. Однак люди особливо не люблять низьких температур. З іншого боку, "перешкода необхідності впливу холоду введенням катехоламінів є настільки ж неефективною, як і потенційно шкідливою. Отже, стимул можна зрозуміти для виявлення нових механізмів, які можна використовувати для стимулювання побуріння сейфу і ефективний спосіб.

У своєму недавньому дослідженні Клер Шевальє та його колеги (Cell. 2015 3 грудня; 163 (6): 1360-74) виявили несподіваний новий шлях, який пов'язує мікробіом кишечника з побурінням білого жиру. Людський організм містить мільярди колонізуючих бактерій, з особливо високою щільністю у товстому і тонкому кишечнику. Досягнення широкомасштабної технології секвенування дали можливість кількісно визначити розподіл видів бактерій у кишечнику та визначити, як це змінюється за допомогою дієти. Що ще важливіше, зростає усвідомлення того, що склад мікробіоти не тільки відображає зміни режиму харчування, але й безпосередньо модулює метаболічну функцію господаря. Отже, зміна мікробного середовища за допомогою лікування антибіотиками або перенесення певних родів бактерій може впливати на масу тіла, а також на чутливість до інсуліну, серед інших метаболічних заходів. Однак незрозуміло, як це відбувається.

Ця нова робота показує, що вплив холоду, а також модифікація раціону викликає зміни в кишкових мікроорганізмах мишей. З іншого боку, коли пристосована до холоду мікробіота переноситься на іншу мишку, що не містить мікробів, ця тварина-реципієнт втрачає жирову масу і покращує свою чутливість до інсуліну, що спричинено процесом, що передбачає посилення побуріння (рис. 1) . У знахідці, що відповідає цьому спостереженню, миші, які отримують пристосовані до холоду бактерії (проти "нормальної" мікробіоти), ефективніше захищають своє тіло, коли їх поміщають у середовище з низькою температурою. Тому дієта - не єдиний фактор навколишнього середовища, за яким слід стежити за мікробіомом. Крім того, ці результати дозволяють припустити, що вплив холоду на набір бежевого жиру може відбуватися частково через модифікацію мікробіоти кишечника.

Малюнок 1. Виходячи з холоду.

Вплив холоду призводить до побуріння білого жиру у мишей, підвищуючи чутливість до інсуліну та виділення тепла, а також сприяє зниженню ваги. Клер Шевальє та її колеги повідомили, що вплив також змінює склад мікробіоти кишечника і спричиняє значне збільшення всмоктувальної поверхні кишечника. Трансплантація пристосованої до холоду мікробіоти від мишей за цих температурних умов є достатньою для сприяння побурінню, посилення чутливості до інсуліну та збільшення площі кишкової поверхні у мишей-реципієнтів за нормальних температурних умов.

Постійний вплив холоду не втрачає енергію для тварин. Встановлено новий баланс між збільшенням та втратою жиру. Для забезпечення паливом високотермічного коричневого жиру цей стан динамічної рівноваги характеризується збільшенням споживання їжі - що, безумовно, і є, - і більш ефективним засвоєнням поживних речовин. Це дослідження показує, що подовження до цих холодних умов індукує значне збільшення поверхні всмоктування кишечника паралельно зі зменшенням апоптозу клітин, що складають мікроворсинки. Як уже згадувалося, цього ефекту можна досягти просто пересадкою пристосованої до холоду мікробіоти тваринам, вільним від кишкових мікроорганізмів. Враховуючи це, перебудова кишечника та жирової тканини координуються під час впливу, і обидва процеси сприяють змінам мікробіоти. Тому посилене потемніння білого жиру, яке відбувається спочатку, а потім поступається місцем збільшенню поверхні всмоктування кишечника, є процесом, який вимагає постійного підтримання джерела палива.

Які конкретно компоненти мікробіоти опосередковують цей ефект? Автори показали, що застуда спричиняє глибоке збільшення співвідношення Firmicutes до Bacteroidetes, а також майже повну втрату видів Verrucomicrobia, включаючи Akkermansia muciniphila. Ці зміни раніше були засвідчені в моделях ожиріння на мишах і пов'язані зі збільшенням вилучення енергії з їжі. При додаванні A. muciniphila до пристосованої до холоду мікробіоти пригнічується вплив на збільшення кишкового всмоктування. Однак коричневіння та чутливість до інсуліну не змінюються заміною цього виду. Попередня робота також показала, що A. muciniphila сприяє зниженню ваги та збільшує енергетичні витрати у мишей, індукуючи модель експресії генів у жировій тканині, що свідчить про сильніше окислення жирних кислот (як це може статися у випадку побуріння). Отже, точна роль аккерманзії в енергетичному балансі є складною, а специфічна ідентичність активованих холодом бактерій, що активуються, залишається незрозумілою.

Є інші аспекти, які слід врахувати, перш ніж додати ожиріння та резистентність до інсуліну до переліку захворювань, які можуть бути сприйнятливими до пробіотичної терапії або трансплантації калу. Публікація тих самих дослідників припускає, що лікування антибіотиками, яке усуває мікробіоти кишечника, також викликає побуріння та втрату ваги (Nat Med. 2015, грудень; 21 (12): 1497-501). Ця знахідка може суттєво пояснити спостереження, що миші, що не містять мікробів, худі і дуже стійкі до ожиріння, спричиненого дієтою. Однак інтегрувати ці результати з результатами, що показують, що пристосована до холоду мікробіота сприяє побурінню, непросто. Крім того, антибіотикотерапія асоціюється із збільшенням маси тіла у тварин та людей, хоча лікування, яке застосовують дослідники, може не перешкоджати побурінню бактерій, що стимулюється у піддослідних тварин.

З іншого боку, час і тривалість лікування можуть мати принципове значення для визначення кінцевого результату антибіотикотерапії стосовно ожиріння. Існує також міркування щодо того, чи потенціювання побуріння у людей є життєздатною терапевтичною стратегією. Перші зусилля в цій галузі дали неоднозначні результати, які були не такими однорідними, як у гризунів.

Проте ця робота показує, що ще багато чого можна дізнатись про мікробіом кишечника та про те, як інтегрувати його у спосіб, яким заснований метаболізм організму. Крім того, наведено приклад того, як безліч органів і систем (в даному випадку жирової тканини та кишечника) підтримують загальний гомеостаз перед екологічною проблемою. Доступність кишечника робить її привабливою для експериментальних підходів до боротьби з ожирінням та діабетом типу 2. Однак майбутні дослідження повинні показати, як насправді можна лікувати ці стани.

Бібліографічне джерело

Спалювання жиру через помилку в системі

Еван Д. Розен, доктор медичних наук, доктор філософії.

Відділ ендокринології, діабету та метаболізму, Медичний центр Бет-Ізраїльської дияконіси та Гарвардська медична школа - Бостон.