Дослідники аналізують, як маніпуляції з мікробіомом можуть впливати на ожиріння та інші захворювання.

Мікроорганізми, які діляться навколишнім середовищем із людьми та тваринами - чи вони симбіотичні, коменсальні чи патогенні - стають дедалі цікавішою темою, коли дослідники дізнаються більше про їхній вплив на здоров’я та хвороби тварин. Організмів, з якими вони живуть. Хоча деякі дослідники використовують термін "мікробіом" для позначення колективного геному мікроорганізмів, які займають певну екологічну нішу, інші використовують "мікробіоти" для визначення тієї самої групи мікроорганізмів. Є й інші, які використовують обидва терміни як взаємозамінні.

Мікробіота має великий вплив на здоров'я людини і тварин - як і будь-яка інша органічна система. Складові мікробіоти виконують багато корисних для господаря функцій, включаючи витіснення патогенних мікроорганізмів, розвиток імунної системи та вироблення вітамінів та коротколанцюгових жирних кислот.

Мікробіота і кишечник

Презентація доктора філософії Келлі Скотт Свонсон, дієтолога з Університету Іллінойсу, розглядала вплив пробіотиків, пребіотиків та антибіотиків на мікробіом кишечника собак і котів. Протягом останніх 10 років Суонсон проводив дослідження, щоб зрозуміти, як мікроби впливають на здоров'я господаря і як порушення мікробіома може вплинути на певні захворювання.

У своєму дослідженні Суонсон використовує інструменти біоінформатики та секвенування генів для аналізу даних, отриманих із шлунково-кишкового мікробіома собак та котів, з метою пошуку закономірностей та виявлення взаємозв’язків, пов’язаних із такими захворюваннями, як ожиріння, діабет та інші метаболічні захворювання. Свонсон зауважив, що тенденції щодо таких захворювань у людей часто супроводжуються подібними тенденціями у тварин-компаньонів. Він також стверджує, що деякі стани у тварин-супутників, такі як хвороби порожнини рота, шлунково-кишкові захворювання, запальні захворювання кишечника, сечовивідних шляхів, шкірні захворювання, а також інфекції сальмонели та кампілобактерів, пов'язані зі змінами мікробіому тварини.

До 2013 року не було багато досліджень щодо взаємозв’язку між цими захворюваннями та мікробіомом у тварин-компаньонів, але результати досліджень на людях допомогли дослідникам краще зрозуміти ці взаємозв’язки. Однією з проблем, з якою стикаються дослідники, є висока мінливість мікробіомів кожного пацієнта на основі дієти, середовища та імунної функції, що ускладнює встановлення базового рівня.

Як тільки взаємозв'язок мікробіому з індивідуальним здоров'ям стане краще зрозумілим, говорить Свонсон, майбутні терапевтичні варіанти можуть включати маніпулювання мікробіомом за допомогою дієти, яка сприяє виробленню певних метаболітів або зміні складу мікробіома з пребіотиками. Та пробіотиками. Пребіотики - це бродильна клітковина, яка відбирає корисні бактерії, тоді як пробіотики - це мікроорганізми, що потрапляють всередину, щоб безпосередньо змінити склад шлунково-кишкового тракту.

Антибіотики та ожиріння

Лаура Кокс, доктор медичних наук, медичний центр університету Нью-Йорка Лангоне, виступила перед учасниками симпозіуму з промовою про вплив раннього субтерапевтичного лікування антибіотиками на склад тіла. За словами Кокса, деякі дослідники показали, що змінена мікробіота насправді може спричинити ожиріння або через порушення роботи кишкового інтерфейсу (наприклад, ослаблення щільних зв’язків між ендотеліальними клітинами ШКТ), втрату запалення або нокаут TLR5, який виявляє бактеріальний джгутик і допомагає контролювати мікробіоти. Як результат, продукти бактерій можуть переноситися, викликаючи запалення низького ступеня або порушення метаболічного сигналу в кишечнику. Всі ці процеси разом можуть призвести до ожиріння, діабету та неалкогольного стеатогепатиту.

Інші дослідження показали, що антибіотикотерапія порушує ранній розвиток мікробіоти, говорить Кокс. Дослідження використання субтерапевтичних антибіотиків у виробничих тваринах для сприяння росту показали, що чим раніше ця практика розпочалась у житті тварини, тим глибший ефект. Усі класи антибіотиків з різними бактеріальними мішенями показали цей ефект, але не противірусні та протигрибкові засоби, говорить Кокс.

Ця модель у виробничих тварин була розмножена на мишах для збільшення жирової маси, тому Кокс зміг дослідити цей процес далі. Вона показала, що раннє дитяче вплив субтерапевтичних антибіотиків спричиняє зміну складу мікробіоти, що призводить до більшої вразливості до порушень. Миші не лише набирали вагу в лабораторії, але й аналіз складу жиру показав збільшення метаболічно більш активного вісцерального жиру та збільшення ожиріння печінки. Обидва процеси зумовлені підвищеною експресією генів у генах, що беруть участь у метаболізмі жирів у печінці, чітко пов'язуючи вплив антибіотиків із змінами в метаболічних шляхах. Подальші дослідження показали, що ще більший приріст ваги спостерігався у мишей, які піддавалися дієті з високим вмістом жиру в поєднанні з цим порушенням мікробіоти, і що зміни в метаболічних шляхах зберігаються протягом усього життя.

може

Дослідження на мишах показали, що антибіотикотерапія порушує ранній розвиток мікробіоти, що призводить до збільшення маси жиру. Чим раніше ця практика розпочалася у житті тварини, тим глибший ефект.

У своїх дослідженнях Кокс показав, що субтерапевтичні дози антибіотиків у ранньому віці можуть спричинити зміни мікробіоти, що, в свою чергу, спричиняє зміни у складі тіла, але, що більш важливо, він показав, що мікроби самі по собі можуть призвести до накопичення жиру. Безмікробні миші, колонізовані мікробіотою тварин, оброблених антибіотиками, набрали більше ваги та жиру, ніж колонізовані мікробіоти миші контрольних мишей. Ці дослідження були опубліковані нещодавно. З іншого боку, Кокс досліджує роль певних бактерій у розвитку та ожирінні.

Потрібні додаткові дослідження, щоб вчені та практики зрозуміли, як саме субтерапевтичні антибіотики в ранньому віці впливають на мікробіоти та метаболічні шляхи, що призводить до ожиріння у людей та тварин. Але після того, як це станеться, можуть бути можливі нові терапевтичні втручання - можливо, за допомогою пребіотичної та пробіотичної терапії, - а також політики можуть застосовувати розумніший підхід до регулювання вживання антибіотиків.

На думку цих та інших дослідників, які виступили на симпозіумі, рішення боротьби з бактеріальними захворюваннями полягає не в розробці нових поколінь антибіотиків. Майбутнє лікування бактеріальних захворювань буде зосереджене на профілактиці захворювань за допомогою пребіотиків, пробіотиків, нанотехнологій, імунотерапії та препаратів, для яких Адміністрація з харчових продуктів та медикаментів на сьогодні не має схвалення.