Студена микробиота за отслабване

  • Facebook
  • Ретвитнете
  • WhatsApp
  • LinkedIn
  • За печат
  • Изпрати

Чрез механизъм, който включва промени в микробиотата, предизвикани от излагане на студ, настъпва ремоделиране на бяла мазнина, която претърпява процес, наречен потъмняване. Това води до загуба на мастна маса, топлина и намаляване на теглото при мишки, повишавайки нивото на инсулинова чувствителност. Тези температурни условия променят състава и разнообразието на чревните микроорганизми, причинявайки значително увеличаване на хранителната абсорбция, пряко благоприятствайки покафеняването на бялата мазнина. Тези открития показват, че ремоделирането на мастната тъкан и модифицирането на чревната структура се координират при излагане на студ, което се насърчава от промени в динамичния баланс на бактериалните видове в червата. В бъдеще, предвид достъпността на този орган, терапевтичните подходи срещу затлъстяването и диабет тип 2 могат да бъдат ориентирани към модулация на мастната тъкан в зависимост от консистенцията на адаптирана към студа микробиота.

наука

Ремоделиране на мастната тъкан

Много от нас живеят в свят, където хранителното изобилие и физическото бездействие са норма. Такива състояния са предшестващи затлъстяването, диабет тип 2 и дислипидемия. Високото разпространение на тези нарушения и техните последици за нашето физическо, емоционално и икономическо здраве предизвикаха голям интерес и доведоха до интензивни изследвания на физиологичните механизми, които са в основата на метаболизма. Напоследък две области, които привлякоха вниманието, са идентифицирането и манипулирането на човешката кафява мастна тъкан и ролята на чревния микробиом в енергийния баланс. Въпреки че тези две области са изследвани отделно, новите проучвания показват, че съществува тясна връзка между чревната микробиота и способността на нашите мастни запаси да модифицират своята функция, преминавайки от съхранение на калории към изгаряне на енергия.

Бозайниците имат поне два вида мастна тъкан: добре познатата (и много обилна) бяла тъкан, която съхранява допълнителни калории, и кафявата мастна тъкан, която разсейва енергията чрез разединяване на митохондриите и производство на топлина. Трети тип мастна клетка, "бежовият" адипоцит, има способността да преминава между състоянията на съхранение на енергия и дисипация. Тези клетки са обект на голям изследователски интерес поради присъщия им индукционен капацитет и защото наскоро са открити при хората. Изследвания върху мишки са идентифицирали различни модулатори на появата на бежови мастни клетки в клъстери от бяла мазнина, процес, известен като „покафеняване“. Най-изявеният сред тези модулиращи фактори е излагането на студ, което работи отчасти чрез централно активиране на симпатиковите пътища и чрез локално производство на катехоламини от макрофаги.

Индуцираното от студ кафяво може да насърчи впечатляваща загуба на тегло при мишки, както и подобрения в чувствителността към инсулин и намаляване на хиперлипидемията. Метаболитните ползи от предизвиканото от студ потъмняване също са доказани при хората. Хората обаче не се радват особено на ниски температури. От друга страна, „възпрепятстването на необходимостта от излагане на студ чрез прилагането на катехоламини е толкова неефективно, колкото и потенциално вредно. Следователно тласъкът може да бъде разбран чрез идентифициране на нови механизми, които могат да бъдат използвани, за да предизвикат потъмняване на безопасно и ефективно начин.

В скорошно проучване Клер Шевалие и колеги (Cell. 2015 Dec 3; 163 (6): 1360-74) идентифицират неочакван нов път, който свързва чревния микробиом с покафеняването на бялата мазнина. Човешкото тяло съдържа милиарди колонизиращи бактерии, с особено висока плътност в дебелото и тънкото черво. Напредъкът в широкомащабната технология за секвениране даде възможност да се определи количествено разпределението на бактериалните видове в червата и да се определи как то се променя чрез диета. По-важното е, че нараства осъзнаването, че съставът на микробиотата не само отразява промените в диетичния режим, но и директно модулира метаболитната функция на гостоприемника. Следователно промяната на микробната среда чрез антибиотично лечение или чрез прехвърляне на специфични бактериални родове може да повлияе на телесното тегло, както и на инсулиновата чувствителност, наред с други метаболитни мерки. Не е ясно обаче как се случва това.

Тази нова работа показва, че излагането на студ, както и модификациите в диетата, причиняват промени в чревните микроорганизми на мишките. От друга страна, когато адаптираната към студа микробиота се прехвърли на друга мишка без микроби, това животно реципиент губи мастна маса и подобрява чувствителността си към инсулин, което се причинява от процес, който включва засилване на покафеняването (фиг. 1) . В констатация, съвместима с това наблюдение, мишките, които получават адаптирани към студа бактерии (срещу "нормална" микробиота), са по-ефективни в защитата на телата си, когато са поставени в среда с ниска температура. Следователно диетата не е единственият фактор на околната среда, който се наблюдава от микробиома. В допълнение, тези резултати предполагат, че ефектът от студа върху набирането на бежова мазнина може да се прояви отчасти, чрез модификации в чревната микробиота.

Фигура 1. Идвайки от студа.

Излагането на студ причинява покафеняване на бялата мазнина при мишки, повишавайки чувствителността към инсулин и производството на топлина, както и насърчаване на загубата на тегло. Клер Шевалие и нейните колеги съобщават, че експозицията също променя състава на чревната микробиота и причинява голямо увеличение на абсорбиращата повърхност на червата. Трансплантацията на адаптирана към студа микробиота от мишки при тези температурни условия е достатъчна за насърчаване на покафеняване, повишаване на чувствителността към инсулин и увеличаване на чревната повърхност на мишките реципиенти при нормални температурни условия.

Непрекъснатото излагане на студ не губи енергия за животните. Установява се нов баланс между увеличаване и загуба на мазнини. За да осигури гориво за силно термогенната кафява мазнина, това състояние на динамично равновесие се характеризира с увеличен прием на храна - което със сигурност прави - и с по-ефективно усвояване на хранителните вещества. Това изследване показва, че удължаването до тези студени условия предизвиква масивно увеличаване на чревната абсорбционна повърхност, успоредно с намаляването на апоптозата на клетките, изграждащи микровилите. Както споменахме, този ефект може да бъде постигнат просто чрез трансплантация на адаптирана към студа микробиота на животни, свободни от чревни микроорганизми. Като се има предвид това, ремоделирането на червата и мастната тъкан се координира по време на експозицията и двата процеса се насърчават от промени в микробиотата. Следователно, засиленото потъмняване на бялата мазнина, което се случва на първо място и след това отстъпва място на увеличаване на чревната абсорбционна повърхност, е процес, който изисква поддържане на постоянен източник на гориво.

Какви специфични компоненти на микробиотата медиират този ефект? Авторите показват, че студът води до дълбоко увеличение на съотношението Firmicutes към Bacteroidetes, както и до почти пълна загуба на видове Verrucomicrobia, включително Akkermansia muciniphila. Тези промени са били доказани по-рано в модели на затлъстяване при мишки и са свързани с увеличаване на енергийната екстракция от хранене. Когато A. muciniphila се добави към адаптираната към студа микробиота, ефектът върху увеличаването на чревната абсорбция се инхибира. Зачервяването и чувствителността към инсулин обаче не се променят от заместването на този вид. Предишна работа също показа, че A. muciniphila насърчава загубата на тегло и увеличава енергийните разходи при мишки, предизвиквайки модел на генна експресия в мастната тъкан, предполагащ по-голямо окисление на мастните киселини (както може да се случи в случай на потъмняване). Следователно, точната роля на аккерманзията в енергийния баланс е сложна и специфичната идентичност на активираните от студа прокафящи бактерии остава неясна.

Има и други аспекти, които трябва да се вземат предвид, преди да се добави затлъстяване и инсулинова резистентност към списъка на болестите, които могат да бъдат податливи на пробиотична терапия или фекална трансплантация. Публикация от същите изследователи предполага, че антибиотичното лечение, което елиминира чревната микробиота, също предизвиква потъмняване и загуба на тегло (Nat Med. 2015 Dec; 21 (12): 1497-501). Това откритие може да допринесе много за обяснението на наблюдението, че мишките без микроби са слаби и силно устойчиви на индуцирано от диетата затлъстяване. Не е лесно обаче да се интегрират тези резултати с тези, които показват, че адаптираната към студа микробиота насърчава покафеняването. В допълнение, антибиотичната терапия е свързана с повишено телесно тегло при животни и хора, въпреки че лечението, използвано от изследователите, може да не пречи на промотираните от бактериални видове кафяв цвят при тестваните животни.

Алтернативно, времето и продължителността на лечението могат да бъдат от основно значение при определяне на крайния резултат от антибиотичната терапия по отношение на затлъстяването. Съществува и съображение дали потенцирането на потъмняване при хората е жизнеспособна терапевтична стратегия. Първоначалните усилия в тази област са дали смесени резултати, които не са били еднородни като тези при гризачите.

И все пак тази работа показва, че има още много какво да се научи за чревния микробиом и как да се интегрира в начина, по който се замисля метаболизмът на тялото. Освен това е предоставен пример за това как множество органи и системи (в случая мастна тъкан и черва) поддържат обща хомеостаза пред предизвикателството на околната среда. Достъпността на червата го прави привлекателен за експериментални подходи за борба със затлъстяването и диабета тип 2. Въпреки това, бъдещите проучвания трябва да разкрият как тези състояния всъщност могат да бъдат лекувани.

Библиографски източник

Изгаряне на мазнини чрез грешки в системата

Д-р Еван Д. Росен, д-р.

Отдел по ендокринология, диабет и метаболизъм, Медицински център на Бет Израел за дяконеса и Медицинско училище в Харвард - Бостън.