Изследователите анализират как манипулацията с микробиома може да повлияе на затлъстяването и други заболявания.

Микроорганизмите, които споделят околната среда с хората и животните - независимо дали са симбиотични, коменсални или патогенни - стават все по-интересна тема, тъй като изследователите научават повече за тяхното влияние върху здравето и болестите на животните. Организми, с които те съжителстват. Въпреки че някои изследователи използват термина "микробиом", за да се отнасят до колективния геном на микроорганизми, които заемат определена екологична ниша, други използват "микробиота", за да определят същата група микроорганизми. Има и други, които използват и двата термина взаимозаменяемо.

Микробиотата има голямо въздействие върху здравето на хората и животните - колкото всяка друга органична система. Съставките на микробиотата изпълняват много полезни функции за гостоприемника, включително изместването на патогени, развитието на имунната система и производството на витамини и късоверижни мастни киселини.

Микробиотата и червата

Презентация на д-р Кели Скот Суонсън, диетолог от Университета на Илинойс, разгледа въздействието на пробиотиците, пребиотиците и антибиотиците върху чревния микробиом на кучета и котки. През последните 10 години Суонсън провежда изследвания, за да разбере как микробите влияят върху здравето на гостоприемника и как нарушаването на микробиома може да повлияе на определени болестни състояния.

В своето изследване Суонсън използва инструменти за биоинформатика и генно секвениране, за да анализира данните, получени от стомашно-чревния микробиом на кучета и котки, за да търси модели и да идентифицира връзките, свързани със заболявания като затлъстяване, диабет и други метаболитни заболявания. Суонсън е забелязал, че тенденциите за подобни заболявания при хората често се следват от подобни тенденции при домашните животни. Той също така твърди, че някои състояния при домашните животни, като заболявания на устната кухина, стомашно-чревни заболявания, възпалителни заболявания на червата, заболявания на пикочните пътища, кожни заболявания и инфекции със салмонела и кампилобактер, са свързани с промени в микробиома на животното.

До 2013 г. нямаше много изследвания за връзката между тези болести и микробиома при домашните животни, но резултатите от изследванията при хората помогнаха на изследователите да разберат по-добре тези взаимоотношения. Едно от предизвикателствата, пред които са изправени изследователите, е високата степен на вариабилност в микробиома на всеки пациент въз основа на диета, среда и имунна функция, което затруднява установяването на изходно ниво.

След като връзката на микробиома с индивидуалното здраве е по-добре разбрана, казва Суонсън, бъдещите терапевтични възможности могат да включват манипулиране на микробиома с диета, която насърчава производството на определени метаболити или промяна на състава на микробиома с пребиотици и пробиотици. Пребиотиците са ферментируеми фибри, които подбират полезните бактерии, докато пробиотиците са микроорганизми, погълнати с цел директна промяна на състава на стомашно-чревния тракт.

Антибиотици и затлъстяване

Доктор Лора Кокс от Медицинския център на Университета в Ню Йорк Langone се обърна към участниците в симпозиума с реч за въздействието на ранното субтерапевтично антибиотично лечение върху телесния състав. Според Кокс някои изследователи са показали, че променената микробиота всъщност може да причини затлъстяване, било чрез прекъсване на чревния интерфейс (например отслабване на стегнатите връзки между GI ендотелни клетки), загуба на инфламазома или TLR5 нокаут, който открива бактериалния флагел и помага за контролиране на микробиотата. В резултат на това продуктите на бактериите могат да бъдат пренесени, причинявайки нискостепенно възпаление или нарушена метаболитна сигнализация в червата. Всички тези процеси заедно могат да доведат до затлъстяване, диабет и безалкохолен стеатохепатит.

Други изследвания показват, че антибиотичната терапия нарушава ранното развитие на микробиотата, казва Кокс. Изследванията върху използването на субтерапевтични антибиотици при животни за производство за стимулиране на растежа показват, че колкото по-рано се започне тази практика в живота на животното, толкова по-дълбок е ефектът. Всички класове антибиотици с различни бактериални цели са показали този ефект, но не и антивирусни или противогъбични, казва Кокс.

Този модел при животни за производство е бил възпроизведен при мишки, за да доведе до увеличаване на мастната маса, така че Кокс е успял да проучи този процес по-нататък. Тя показа, че ранното детско излагане на субтерапевтични антибиотици причинява промяна в състава на микробиотата, което води до по-голяма уязвимост към разрушаване. Не само мишките в лабораторията му напълняват, но анализът на състава на мазнините показва увеличаване на по-метаболитно активната висцерална мазнина и увеличаване на чернодробното затлъстяване. И двата процеса се ръководят от повишена генна експресия в гени, участващи в метаболизма на мазнините в черния дроб, ясно свързващи излагането на антибиотици с промените в метаболитните пътища. Допълнителни изследвания показват, че още повече наддаване на тегло се наблюдава при мишки, които са били изложени на диета с високо съдържание на мазнини в комбинация с това нарушаване на микробиотата и че промените в метаболитните пътища се поддържат през целия живот.

нашите

Изследванията върху мишки показват, че антибиотичната терапия нарушава ранното развитие на микробиотата, което води до увеличаване на мастната маса. Колкото по-рано тази практика е започнала в живота на животното, толкова по-дълбок е ефектът.

В своите изследвания Кокс е показал, че субтерапевтичните дози антибиотици в ранния живот могат да причинят промени в микробиотата, които от своя страна да доведат до промени в телесния състав, но по-важното е, че той е показал, че микробите сами по себе си могат да доведат до натрупване на мазнини. Без микробни мишки, които са колонизирани с микробиота от животни, лекувани с антибиотици, са натрупали повече тегло и мазнини, отколкото мишките, колонизирани с микробиота от контролни мишки. Тези изследвания са публикувани наскоро. От друга страна, Кокс изследва ролята на специфичните бактерии в развитието и затлъстяването.

Необходими са повече изследвания, за да могат учените и практиците да разберат как точно субтерапевтичните антибиотици в ранния живот влияят върху микробиотата и метаболитните пътища, като по този начин водят до затлъстяване при хора и животни. Но след като се справят, може да са възможни нови терапевтични интервенции - може би с помощта на пребиотични и пробиотични терапии - плюс създателите на политики могат да предприемат по-интелигентен подход към регулирането на употребата на антибиотици.

Според тези и други изследователи, изказали се на симпозиума, решението на борбата с бактериалните заболявания не е разработването на нови поколения антибиотици. Бъдещото управление на бактериалните заболявания ще се съсредоточи върху превенцията на заболяванията с помощта на пребиотици, пробиотици, нанотехнологии, имунотерапии и средства, за които Администрацията по храните и лекарствата понастоящем няма процес на одобрение.