Чревната микробиота: нов участник в развитието на затлъстяването

Асоциацията на чревната микробиота с затлъстяване

PAMELA MORALES 1a, JERUSA BRIGNARDELLO 1b, MARTÍN GOTTELAND 1c

1 Лаборатория по микробиология и пробиотици, Институт по хранене и хранителни технологии (INTA), Университет на Чили, Сантяго, Чили. биохимик, студент в докторската програма по хранене и хранителни науки в Чилийския университет.
b Диетолог, магистър по хранене (INTA).
c Докторантура по физиология и патофизиология на човешкото хранене.

(Ключови думи: Инсулинова резистентност; Затлъстяване; Пребиотици.)

По-доброто разбиране на състава и функционирането на ИМ позволи развитието на концепциите за пребиотици и пробиотици. Първите са предимно несмилаеми въглехидрати (разтворими диетични фибри), чиято ферментация в дебелото черво стимулира растежа на микроорганизми (главно бифидобактерии и лактобацили), полезни за здравето на гостоприемника, докато вторите са безвредни микроорганизми, които могат да оцелеят при преминаването им през TD, където те упражняват здравословни дейности 8. Както пребиотиците, така и пробиотиците могат да се считат за полезни инструменти за поддържане на хармоничния баланс на ИМ чрез управление на диетата на индивида.

Енергийното спасяване от MI

Признаването на спасяването на дебелото черво като редовен и важен източник на калории за организма означава, че отговорните органи (Codex) в момента обсъждат възможността за приписване на определена енергийна стойност (2 Kcal/g) на разтворимите фибри, присъстващи в храните.

Роля на AGV в контрола на апетита

Тези резултати предполагат, че включването на пребиотици в диетата може да бъде интересна стратегия за контрол на апетита.

MI като фактор, който благоприятства съхранението на мазнини

Тези резултати предполагат, че в рамките на коеволюцията на MI/гостоприемника стимулирането на съхранението на енергия като мазнини може да е представлявало селективно предимство за хората, вероятно в древни времена, когато е било по-трудно да се получи храна и гладът е бил по-чест.

Микробиота и затлъстяване

Тези многобройни наблюдения, извършени главно в сложни животински модели, предизвикаха развитието на множество проучвания през последните години, за да се опитат да изяснят взаимовръзката между ИМ и затлъстяването при хората. Таблица 1 описва седем проучвания, които характеризират ИМ при субекти с наднормено тегло и затлъстяване (3 при възрастни, 3 при деца или юноши и едно при бременни жени) в сравнение с пациенти с нормално тегло (и с анорексични пациенти в 1 проучване) 27-33. Въпреки че тези проучвания потвърждават съществуването на промени в ИМ при пациенти със затлъстяване, има важни разлики в засегнатите бактериални популации, вероятно поради характеристиките на наетите лица, тяхната диета, използваната методология и/или дизайна на изследването.

чревната

Микробиота, диета с високо съдържание на мазнини и възпалително състояние

Тези резултати предполагат, че понижаването на плазмените нива на LPS може да бъде интересна стратегия за контрол на възпалителните процеси, свързани с метаболитни заболявания.

Заключения

Проучванията, проведени през последните шест години, показват, че ИМ е важен участник в регулирането на енергийния метаболизъм на организма. В допълнение към ролята си в спасяването на енергия на дебелото черво, той участва в съхранението на мазнини в адипоцитите. ИМ на пациентите със затлъстяване се променя в сравнение с нормалното тегло, което може да обясни тяхната по-голяма ефективност при извличане на енергия от храната. Съдържанието на мазнини в диетата също е фактор, който може да промени състава на IM чрез увеличаване на плазмените концентрации на LPS и последващото развитие на провъзпалително състояние, което улеснява появата на инсулинова резистентност. Консумацията на пребиотици или пробиотици може да помогне за поддържане на хомеостазата на IM, предотвратяване на описаните по-рано промени и стимулиране на механизмите, участващи в чувството за ситост.

Препратки

1. Hooper LV, Wong MH, Thelin A, Hansson L, Falk PG, Gordon JI. Молекулярен анализ на микробните връзки на коменсалния гостоприемник в червата. Science 2001; 291: 881-4. [Връзки]

2. Cummings JH, Pomare EW, Branch WJ, Naylor CP, Macfarlane GT. Късоверижни мастни киселини в дебелото черво, порталната, чернодробната и венозната кръв на човека. Gut 1987; 28: 1221-7. [Връзки]

3. Dalby AB, Frank DN, St Amand AL, Bendele AM, Pace NR. Независим от култура анализ на индуцирани от индометацин промени в стомашно-чревната микробиота на плъхове. Appl Environment Microbiol 2006; 72: 6707-15. [Връзки]

4. Brunser O, Gotteland M, Cruchet S, Figueroa G, Garrido D, Steenhout P. Ефект на млечна формула с пребиотици върху чревната микробиота на кърмачета след антибиотично лечение. Pediatr Res 2006; 59: 451-6. [Връзки]

5. Хукман P, Barkin JS. Клостридий difficile-свързани нарушения/диария и Clostridium difficile колит: появата на по-вирулентна ера. Dig Dis Sci 2007; 52: 1071-5. [Връзки]

6. Neish AS. Микроби в стомашно-чревното здраве и заболявания. Гастроентерология 2009; 136: 65-80. [Връзки]

7. Търнър JR. Бариерна функция на чревната лигавица при здраве и болести. Nat Rev Immunol 2009; 9: 799-809. [Връзки]

8. Brunser O, Gotteland M. Пребиотици и пробиотици в човешкото здраве: преглед. In Press in: „Биоактивни храни в промоцията на здравето: пробиотици и пребиотици.“ Watson R and Preedy V, Ed. Academic press, Kidlingto, UK. [Връзки]

9. Sonnenburg ED, Sonnenburg JL, Manchester Manchester, Hansen EE, Chiang HC, Gordon JI. Хибриден двукомпонентен системен протеин на известен човешки симбионт в червата свързва гликановия сензор in vivo с метаболизма на въглехидратите. Proc Natl Acad Sci USA 2006; 103: 8834-9. [Връзки]

10. Wong JMW, de Souza R, Kendall CW, Emam A, Jenkins DJA. Здраве на дебелото черво: ферментация и късоверижни мастни киселини. J Clin Gastroenterol 2006; 40: 235-43. [Връзки]

11. Backhed F, Ding H, Wang T, Hooper LV, Koh GY, Nagy A, et al. Чревната микробиота като фактор на околната среда, който регулира съхранението на мазнини. Proc Natl Acad Sci USA 2004; 101: 15718-23. [Връзки]

12. McNeil NI. Приносът на дебелото черво за енергийните доставки при човека. Am J Clin Nutr 1984; 39: 338-42. [Връзки]

13. Delzenne NM, Cani PD, Daubioul C, Neyrinck AM. Влияние на инулин и олигофруктоза върху стомашно-чревни пептиди. Br J Nutr 2005; 93 Допълнение 1: S157-61. [Връзки]

14. Cani PD, Hoste S, Guiot Y, Delzenne NM. Диетичните несмилаеми въглехидрати насърчават диференциацията на L клетки в проксималното дебело черво на плъхове. Br J Nutr 2007; 98: 32-7. [Връзки]

15. Cani PD, Neyrinck AM, Maton N, Delzenne NM. Олигофруктозата насърчава ситостта при плъхове, хранени с диета с високо съдържание на мазнини: участие на глюкагоноподобен пептид 1. Obes Res 2005; 13: 1000-7. [Връзки]

16. Cani PD, Lecourt E, Dewulf EM, Sohet FM, Pachikian BD, Naslain D, et al. Ферментацията на пребиотици в чревната микробиота увеличава производството на сатиетогенни и инкретинови пептиди в червата с последствия за усещането за апетит и отговора на глюкозата след хранене. Am J Clin Nutr 2009; 90: 1236-43. [Връзки]

17. Parnell JA, Reimer RA. Загубата на тегло по време на добавяне на олигофруктоза е свързана с намален грелин и повишен пептид YY при възрастни с наднормено тегло и затлъстяване. Am J Clin Nutr 2009; 89: 1751-9. [Връзки]

18. Stappenbeck TS, Hooper LV, Gordon JI. Регулация на развитието на чревната ангиогенеза от местни микроби чрез клетки на Панет. Proc Natl Acad Sci USA 2002; 99: 15451-5. [Връзки]

19. Mandard S, Zandbergen F, van Straten E, Wahli W, Kuipers F, Muller M, et al. Индуцираният на гладно мастен фактор/ангиопоетин като протеин 4 е физически свързан с липопротеините и управлява плазмените нива на липидите и затлъстяването. J Biol Chem 2006; 281: 934-44. [Връзки]

20. Rawls JF, Samuel BS, Gordon JI. Гнотобиотичният зебрафш разкрива еволюционно запазени отговори на чревната микробиота. Proc Natl Acad Sci USA 2004; 101: 4596-601. [Връзки]

21. Velagapudi VR, Hezaveh R, Reigstad CS, Gopalacharyulu P V, Yetukuri L, Islam S, et al. Чревната микробиота модулира енергията на хоста и метаболизма на липидите при мишки. J Lipid Res 2010; 51: 1101-12. [Връзки]

22. Backhed F, Manchester JK, Semenkovich CF, Gordon JI. Механизми, лежащи в основата на резистентността към индуцирано затлъстяване при мишки без микроби. Proc Natl Acad Sci USA 2007; 104: 979-84. [Връзки]

23. Самуел BS, Гордън JI. Хуманизиран гнотобиотичен миши модел на гостоприемник-архео-бактериален мутуализъм. Proc Natl Acad Sci USA 2006; 103: 10011-6. [Връзки]

24. Ley RE, Backhed F, Turnbaugh P, Lozupone CA, Knight RD, Gordon JI. Затлъстяването променя микробната екология на червата. Proc Natl Acad Sci USA 2005; 102: 11070-5. [Връзки]

25. Turnbaugh PJ, Law RE, Mahowald MA, Magrini V, Mardis ER, Gordon JI. Чревен микробиом, свързан със затлъстяването, с повишен капацитет за енергийна реколта. Природа 2006; 444: 1027-31. [Връзки]

26. Law RE, Turnbaugh PJ, Klein K, Gordon JI. Човешките чревни микроби, свързани със затлъстяването. Природа 2006; 444: 21-8. [Връзки]

27. Armougom F, Henry M, Vialettes B, Raccah D, Raoult D. Мониторингът на бактериалната общност на човешката чревна микробиота разкрива увеличаване на Lactobacillus при пациенти със затлъстяване и Метаногени при пациенти с анорексия. PLoS One 2009; 4: e7125. [Връзки]

28. Zhang H, DiBaise JK, Zuccolo A, Kudrna D, Braidotti M, Yu Y, et al. Човешка чревна микробиота при затлъстяване и след стомашен байпас. Proc Natl Acad Sci U S A 2009; 106: 2365-70. [Връзки]

29. Schwiertz A, Taras D, Schäfer K, Beijer S, Bos NA, Donus C, Hardt PD. Микробиота и SCFA в постно и повече-тегло здрави субекти. Затлъстяване 2010; 18: 190-5. [Връзки]

30. Santacruz A, Marcos A, Wärnberg J, Martí A, Martin Matillas M, Campoy C, et al. Взаимодействие между загуба на тегло и състав на чревната микробиота при юноши с наднормено тегло. Затлъстяване 2009; 17: 1906-15. [Връзки]

31. Balamurugan R, George G, Kabeerdoss J, Hepsiba J, Chandragunasekaran AM, Ramakrishna BS. Количествени разлики в чревния Faecalibacterium prausnitzii при затлъстели индийски деца. Br J Nutr 2009: 1-4. [Връзки]

32. Collado MC, Isolauri E, Laitinen K, Salminen S. Отделен състав на чревната микробиота по време на бременност при жени с наднормено тегло и нормално тегло. Am J Clin Nutr 2008; 88: 894-9. [Връзки]

33. Kalliomäki M, Collado MC, Salminen S, Isolauri E. Ранните разлики в състава на фекалната микробиота при деца могат да предскажат наднормено тегло. Am J Clin Nutr 2008; 87: 534-8. [Връзки]

34. Hildebrandt MA, Hoffmann C, Sherrill-Mix SA, Keilbaugh SA, Hamady M, Chen YY, Knight R, et al. Диетата с високо съдържание на мазнини определя състава на микробиома на миши черва, независимо от затлъстяването. Гастроентерология 2009; 137: 1716-24. [Връзки]

35. Cani PD, Amar J, Iglesias MA, Poggi M, Knauf C, Bastelica D, et al. Метаболитната ендотоксемия инициира затлъстяване и инсулинова резистентност. Диабет 2007; 56: 1761-72. [Връзки]

36. Shojima N, Ogihara T, Inukai K, Fujishiro M, Sakoda H, Kushiyama A, et al. Серумните концентрации на резистиноподобни молекули бета и гама са повишени при храни с високо съдържание на мазнини и затлъстяване db/db мишки, с повишено производство в чревния тракт и костния мозък. Диабетология 2005; 48: 984-92. [Връзки]

37. He W, Wang ML, Jiang HQ, Steppan CM, Shin ME, Thurnheer MC, et al. Бактериалната колонизация води до секреция на дебелото черво на RELMbeta/FIZZ2, нов специфичен за бокалови клетки протеин. Гастроентерология 2003; 125: 1388-97. [Връзки]

38. Cani PD, Bibiloni R, Knauf C, Waget A, Neyrinck AM, Delzenne1 NM, et al. Промени в чревната микробиота контролират метаболитна ендотоксемия, индуцирана възпаление при диета с високо съдържание на мазнини, затлъстяване и диабет при мишки. Диабет 2008; 57: 1470-81. [Връзки]

39. Cani PD, Neyrinck AM, Fava F, Knauf C, Burcelin RG, Tuohy KM, et al. Селективното увеличаване на бифидобактериите в чревната микрофора подобрява диабета, индуциран от високо съдържание на мазнини при мишки, чрез механизъм, свързан с ендотоксинемия. Диабетология 2007; 50: 2374-83. [Връзки]

40. Cani PD, Possemiers S, Van de Wiele T, Guiot Y, Everard A, Rottier O, et al. Промените в чревната микробиота контролират възпалението при затлъстели мишки чрез механизъм за стимулиране на подобряване на пропускливостта на червата, обусловено от GLP-2. Gut 2009; 58: 1091-103. [Връзки]

41. Erridge C, Attina T, Spickett CM, Webb DJ. Храненето с високо съдържание на мазнини предизвиква нискостепенна ендотоксемия: доказателство за нов механизъм на постпрандиално възпаление. Am J Clin Nutr 2007; 86: 1286-92. [Връзки]

42. Amar J, Burcelin R, Ruidavets JB, Cani PD, Fauvel J, Alessi MC, et al. Приемът на енергия е свързан с ендотоксемия при привидно здрави мъже. Am J Clin Nutr 2008; 87: 1219-23. [Връзки]

Получено на 28 януари 2010 г., прието на 28 май 2010 г.

Работа, финансирана от проект FONDECYT # 1080519

Кореспонденция на: Martín Gotteland inta, Чилийски университет. El Libano 5524, Macul, Сантяго, Чили. F: 56-2-9781471 Факс: 56-2-2214030 E-mail: [email protected]

Цялото съдържание на това списание, с изключение на случаите, когато е идентифицирано, е под лиценз Creative Commons

Бернарда Морин 488, Провиденсия,
Клетка 168, поща 55
Сантяго, Чили

Тел .: (56-2) 2753 5520


[email protected]