Opublikowane online w czasopiśmie Science 25 lipca, badanie pokazuje, że zdrowe myszy mają mnóstwo Clostridia — klasa 20 do 30 bakterii — ale te z upośledzonym układem odpornościowym tracą te mikroby z ich jelit w miarę starzenia się. Nawet przy zdrowej diecie, myszy te nieuchronnie stają się otyłe. Dając tę klasę mikrobów z powrotem do tych zwierząt pozwoliło im pozostać szczupłe.
June Round, Ph.D., profesor nadzwyczajny patologii w U of U Health, jest współprowadzącym badanie wraz z U of U Health research assistant professor W. Zac Stephens, Ph.D. Charisse Petersen, Ph.D., studentka w tym czasie, kierowała badaniami.
„Teraz, gdy znaleźliśmy minimalne bakterie odpowiedzialne za ten efekt odchudzania, mamy potencjał, aby naprawdę zrozumieć, co robią te organizmy i czy mają wartość terapeutyczną”, mówi Round.
Wyniki tego badania już wskazują w tym kierunku. Petersen i współpracownicy odkryli, że Clostridia zapobiega przybieraniu na wadze poprzez blokowanie zdolności jelita do wchłaniania tłuszczu. Myszy eksperymentalnie traktowane tak, że Clostridia były jedynymi bakteriami żyjącymi w ich jelitach były szczuplejsze z mniejszą ilością tłuszczu niż myszy, które nie miały mikrobiomu w ogóle. Miały również niższe poziomy genu, CD36, który reguluje wchłanianie kwasów tłuszczowych przez organizm.
Te spostrzeżenia mogą prowadzić do podejścia terapeutycznego, Round mówi, z zaletami w stosunku do przeszczepów kału i probiotyków, które są obecnie szeroko badane jako sposoby przywrócenia zdrowej mikrobioty. Terapie takie jak te, które opierają się na przenoszeniu żywego mikrobiomu do jelit, nie będą działać dla wszystkich z powodu różnic w diecie i innych czynników, które wpływają na to, które bakterie mogą przetrwać i rozwijać się.
Bieżące badanie wykazało, że jedna lub więcej cząsteczek produkowanych przez Clostridia zapobiegły wchłanianiu tłuszczu przez jelita. Następnym krokiem jest, aby wyizolować te cząsteczki i dalej charakteryzować, jak działają, aby określić, czy mogą one inspirować skoncentrowane zabiegi dla otyłości, cukrzycy typu 2 i innych powiązanych zaburzeń metabolicznych.
„Te bakterie ewoluowały do życia z nami i korzyści dla nas,” Petersen mówi. „Możemy się od nich wiele nauczyć.”
Dobra obrona jest najlepszym atakiem
Znalezienie, że myszy z osłabionym układem odpornościowym nie mogły pomóc, ale stały się otyłe, było odkryciem, które prawie nie miało miejsca. Zrządzenie losu sprawiło, że Petersen trafiła do laboratorium w odpowiednim momencie, by zobaczyć, że myszy genetycznie pozbawione myd88, genu kluczowego dla odpowiedzi immunologicznej, były „tłuste jak naleśniki”. Pozwoliła gryzoniom starzeć się dłużej niż zwykle, ujawniając niedoceniony związek między odpornością a otyłością.
Wciąż jednak obserwacja nie odpowiadała na pytanie, dlaczego zwierzęta stały się otyłe.
Na podstawie wcześniejszych badań, które przeprowadziła w laboratorium Round, podejrzewała, że w grę wchodzi mikrobiom. Pomogła wykazać, że jedną z ról układu odpornościowego jest utrzymanie równowagi wśród zróżnicowanej gamy bakterii w jelitach. Uszkodzenie mechanizmów obronnych organizmu może spowodować dominację pewnych gatunków bakterii nad innymi. Czasami zmiana ta negatywnie wpływa na zdrowie.
Podążając za podobną logiką, Petersen i współpracownicy ustalili, że otyłość obserwowana u myszy z obniżoną odpornością wynika z niepowodzenia systemu obronnego organizmu w odpowiednim rozpoznawaniu bakterii. Myszy te produkowały mniej przeciwciał, które zwykle przyczepiają się do mikrobiomu jak pociski szukające celu. Ta zmiana sprawiła, że jelita stały się mniej przyjazne dla Clostridia, co doprowadziło do większego wchłaniania tłuszczu i nadmiernego przyrostu masy ciała. W czasie, myszy również opracowane objawy cukrzycy typu 2.
Round wskazuje, że badania przez innych wykazały, że ludzie, którzy są otyli podobnie brakuje Clostridia, odzwierciedlając sytuację w tych myszy. Istnieją również pewne wskazówki, że ludzie, którzy są otyli lub mają cukrzycę typu 2 mogą mieć suboptymalną odpowiedź immunologiczną. Mamy nadzieję, że zrozumienie tych powiązań zapewni nowy wgląd w zapobieganie i leczenie tych wszechobecnych warunków zdrowotnych.
„Natknęliśmy się na stosunkowo niezbadany aspekt cukrzycy typu 2 i otyłości” – mówi Round. „Ta praca otworzy nowe badania nad tym, jak odpowiedź immunologiczna reguluje mikrobiom i choroby metaboliczne.”
.