Studien, som publicerades online i tidskriften Science den 25 juli, visar att friska möss har gott om Clostridia – en klass av 20 till 30 bakterier – men att möss med nedsatt immunförsvar förlorar dessa mikrober från tarmen när de åldras. Även om mössen får en hälsosam kost blir de oundvikligen feta. Genom att ge tillbaka denna klass av mikrober till djuren kunde de hålla sig smala.
June Round, Ph.D., docent i patologi vid U of U Health, är medförfattare till studien tillsammans med W. Zac Stephens, Ph.D. Charisse Petersen, Ph.D., som är biträdande professor vid U of U Health, som då var doktorand, ledde forskningen.
”Nu när vi har hittat de minimala bakterier som är ansvariga för denna bantningseffekt har vi möjlighet att verkligen förstå vad organismerna gör och om de har ett terapeutiskt värde”, säger Round.
Resultaten från den här studien pekar redan i den riktningen. Petersen och kollegor fann att Clostridia förhindrar viktökning genom att blockera tarmens förmåga att absorbera fett. Möss som experimentellt behandlades så att Clostridia var de enda bakterier som levde i deras tarm var smalare med mindre fett än möss som inte hade något mikrobiom alls. De hade också lägre nivåer av en gen, CD36, som reglerar kroppens upptag av fettsyror.
Dessa insikter skulle kunna leda till ett terapeutiskt tillvägagångssätt, säger Round, med fördelar jämfört med de avföringstransplantationer och probiotika som nu i stor utsträckning undersöks som sätt att återställa en hälsosam mikrobiota. Terapier som dessa, som bygger på att överföra levande mikrobiom till tarmen, kommer inte att fungera för alla på grund av skillnader i kost och andra faktorer som påverkar vilka bakterier som kan överleva och frodas.
Den aktuella studien visade att en eller flera molekyler som produceras av Clostridia förhindrade tarmen från att absorbera fett. Nästa steg är att isolera dessa molekyler och ytterligare karakterisera hur de fungerar för att avgöra om de skulle kunna inspirera till riktade behandlingar av fetma, typ 2-diabetes och andra relaterade ämnesomsättningsstörningar.
”Dessa bakterier har utvecklats för att leva med oss och gynna oss”, säger Petersen. ”Vi har mycket att lära av dem.”
Ett bra försvar är det bästa försvaret
Att upptäcka att möss med ett nedsatt immunförsvar inte kunde låta bli att bli överviktiga var en upptäckt som nästan inte hade hänt. En tillfällighet förde Petersen in i labbet vid rätt tidpunkt för att se att möss som genetiskt konstruerats för att sakna myd88, en gen som är central för immunförsvaret, var ”feta som pannkakor”. Hon hade låtit gnagarna åldras längre än vanligt, vilket avslöjade en obeaktad koppling mellan immunitet och fetma.
Sedan dess gav observationen inte svar på frågan varför djuren blev överviktiga.
Baserat på tidigare forskning som hon hade utfört i Round-laboratoriet misstänkte hon att mikrobiomet var inblandat. Hon hade hjälpt till att visa att en av immunsystemets uppgifter är att upprätthålla balansen mellan de många olika bakterierna i tarmen. Om kroppens försvar försämras kan det leda till att vissa bakteriearter dominerar över andra. Ibland påverkar skiftet hälsan negativt.
Följande en liknande logik fastställde Petersen och kollegor att den fetma som observerades hos möss med nedsatt immunförsvar berodde på att kroppens försvarssystem misslyckades med att känna igen bakterier på rätt sätt. Dessa möss producerade färre av de antikroppar som vanligtvis fastnar på mikrobiomet som målsökande missiler. Denna förändring gjorde tarmen mindre gästvänlig för Clostridia, vilket ledde till ökad fettupptagning och överdriven viktökning. Med tiden utvecklade mössen också tecken på typ 2-diabetes.
Round påpekar att forskning av andra har visat att människor som är överviktiga på liknande sätt saknar Clostridia, vilket speglar situationen hos dessa möss. Det finns också vissa indikationer på att människor som är överviktiga eller har typ 2-diabetes kan ha ett suboptimalt immunförsvar. Förhoppningen är att förståelsen av dessa samband kommer att ge nya insikter om hur man kan förebygga och behandla dessa utbredda hälsotillstånd.
”Vi har snubblat över en relativt outforskad aspekt av typ 2-diabetes och fetma”, säger Round. ”Det här arbetet kommer att öppna för nya undersökningar om hur immunsvaret reglerar mikrobiomet och metaboliska sjukdomar.”