Undersøgelsen, der blev offentliggjort online i tidsskriftet Science den 25. juli, viser, at sunde mus har masser af Clostridia – en klasse på 20-30 bakterier – men at mus med et svækket immunsystem mister disse mikrober fra deres tarm, efterhånden som de bliver ældre. Selv når musene får en sund kost, bliver de uundgåeligt overvægtige. Ved at give disse dyr denne klasse af mikrober tilbage til dem kunne de holde sig slanke.
June Round, Ph.D., lektor i patologi ved U of U Health, er medforfatter af undersøgelsen sammen med assisterende professor W. Zac Stephens, Ph.D. Charisse Petersen, Ph.D., en kandidatstuderende på det tidspunkt, ledede forskningen.
“Nu hvor vi har fundet de minimale bakterier, der er ansvarlige for denne slankeeffekt, har vi mulighed for virkelig at forstå, hvad organismerne gør, og om de har terapeutisk værdi,” siger Round.
Resultaterne fra denne undersøgelse peger allerede i den retning. Petersen og kolleger fandt ud af, at Clostridia forhindrer vægtøgning ved at blokere tarmens evne til at optage fedt. Mus, der blev eksperimentelt behandlet, så Clostridia var de eneste bakterier, der levede i deres tarm, var slankere med mindre fedt end mus, der slet ikke havde noget mikrobiom. De havde også lavere niveauer af et gen, CD36, der regulerer kroppens optagelse af fedtsyrer.
Denne indsigt kunne føre til en terapeutisk tilgang, siger Round, med fordele i forhold til de afføringstransplantationer og probiotika, der nu i vid udstrækning undersøges som metoder til at genoprette en sund mikrobiota. Terapier som disse, der er baseret på overførsel af levende mikrobiom til tarmen, vil ikke fungere for alle på grund af forskelle i kost og andre faktorer, der påvirker, hvilke bakterier der kan overleve og trives.
Den aktuelle undersøgelse viste, at et eller flere molekyler produceret af Clostridia forhindrede tarmen i at absorbere fedt. Det næste skridt er at isolere disse molekyler og yderligere karakterisere, hvordan de virker, for at afgøre, om de kan inspirere til målrettede behandlinger af fedme, type 2-diabetes og andre relaterede stofskiftesygdomme.
“Disse bakterier har udviklet sig til at leve sammen med os og gavne os,” siger Petersen. “Vi har meget at lære af dem.”
Et godt forsvar er det bedste angreb
Den opdagelse, at mus med et svækket immunsystem ikke kunne undgå at blive overvægtige, var en opdagelse, som næsten ikke var sket. En tilfældighed bragte Petersen ind i laboratoriet på det rigtige tidspunkt for at se, at mus, der er genetisk manipuleret til at mangle myd88, et gen, der er centralt for immunforsvaret, var “så fede som pandekager”. Hun havde ladet gnaverne ældes længere end normalt, hvilket afslørede en ubemærket forbindelse mellem immunitet og fedme.
Selvfølgelig gav observationen ikke svar på spørgsmålet om, hvorfor dyrene blev overvægtige.
Baseret på tidligere forskning, som hun havde udført i Round-laboratoriet, havde hun mistanke om, at mikrobiomet var involveret. Hun havde været med til at påvise, at en af immunsystemets roller er at opretholde balancen mellem den mangfoldige vifte af bakterier i tarmen. Hvis kroppens forsvar svækkes, kan det få visse bakteriearter til at dominere over andre. Nogle gange har skiftet en negativ indvirkning på helbredet.
Følge en lignende logik fastslog Petersen og kolleger, at den fedme, der blev observeret hos immunsvækkede mus, skyldtes, at kroppens forsvarssystem ikke var i stand til at genkende bakterier korrekt. Disse mus producerede færre af de antistoffer, der normalt hægter sig på mikrobiomet som mål-søgende missiler. Denne ændring gjorde tarmen mindre gæstfri for Clostridia, hvilket førte til større fedtoptagelse og overdreven vægtøgning. Med tiden udviklede musene også tegn på type 2-diabetes.
Round påpeger, at forskning udført af andre har vist, at mennesker, der er overvægtige, ligeledes mangler Clostridier, hvilket afspejler situationen hos disse mus. Der er også nogle indikationer på, at mennesker, der er overvægtige eller har type 2-diabetes, kan have et suboptimalt immunforsvar. Håbet er, at forståelsen af disse forbindelser vil give ny indsigt i forebyggelse og behandling af disse gennemgribende helbredstilstande.
“Vi er stødt på et relativt uudforsket aspekt af type 2-diabetes og fedme”, siger Round. “Dette arbejde vil åbne nye undersøgelser af, hvordan immunresponset regulerer mikrobiomet og metaboliske sygdomme.”