123RF
Wpływ czynników mikrobiologicznych na otyłość jest większy niż przypuszczano
Redaktor: Monika Stelmach
Data: 19.04.2021
Źródło: Komisja Europejska/CORDIS
Mikrobiota jelitowa prawdopodobnie odgrywa kluczową rolę w metabolizmie energetycznym człowieka. Potwierdzenie tego przypuszczenia mogłoby istotnie zmienić metody walki z otyłością. Zagadnieniem tym zajmuje się zespół projektu finansowanego ze środków UE.
Choć wiadomo, że do rozwiązywania problemów ze zdrowiem metabolicznym i otyłością można stosować strategie oparte na mikrobiomie, wciąż brakuje wiedzy na temat oddziaływań między bakteriami jelitowymi a ich gospodarzem.
Interesującym niedawnym odkryciem jest fakt, że tak zwana oś jelitowo-mózgowa obejmuje sieć połączeń umożliwiających dwukierunkową komunikację między bakteriami jelitowymi a mózgiem. Dowody wskazują, że zakończenia nerwów błędnych aferentnych w ścianie jelita wykrywają hormonalne lub mechaniczne bodźce pokarmowe.
Czynniki bakteryjne regulujące metabolizm energetyczny
Zespół projektu miVaO, realizowanego dzięki wsparciu z działania „Maria Skłodowska-Curie”, badał rolę mikrobioty jelitowej w regulacji przewodzenia bodźców pokarmowych z nerwów błędnych przewodu żołądkowo-jelitowego do mózgu. Kolejnym krokiem było zidentyfikowanie najważniejszych bakterii odpowiedzialnych za równowagę energetyczną.
– Chcemy przyczynić się do opracowania bardziej efektywnych metod walki z otyłością – mówi Yolanda Sanz, koordynatorka projektu i profesor z Hiszpańskiej Krajowej Rady ds. Badań Naukowych.
Zespołowi projektu miVaO udało się wskazać istotny czynnik mikrobiologiczny – bakterię Holdemanella biformis. W mysim modelu otyłości zależnej od diety bakteria ta przyczyniła się do poprawy funkcji układu glukagonopodobnego peptydu 1 (ang. glucagon-like peptide 1, GLP-1) oraz tolerancji glukozy – działania takie pomagają zapobiegać cukrzycy.
Neurony czuciowe wpływające na otyłość
Badacze przygotowali model mysi, który nie obejmował neuronów odpowiedzialnych za ekspresję kanałów NaV1.8. Celem było wykazanie, że H. biformis wywołuje glukoregulację za pośrednictwem włókien aferentnych nerwów błędnych.
– Jednak brak neuronów eksprymujących NaV1.8 zakłócił proces powstawania otyłości zależnej od diety u myszy, w związku z czym nie mogliśmy użyć tego modelu zgodnie z pierwotnymi założeniami – wyjaśnia Marina Romaní-Pérez, główna badaczka projektu.
W zamian udało się lepiej opisać wpływ braku NaV1.8 na kontrolę homeostazy energii opartą na sygnałach drobnoustrojowych, hormonalnych i odpornościowych. Nieobecność neuronów wydzielających NaV1.8 poprawiła niektóre parametry metaboliczne w przypadku diety niskokalorycznej, przy czym zaobserwowane efekty zależały od płci.
– U samic stwierdzono poprawioną tolerancję glukozy w teście doustnym, natomiast u samców wystąpiła częściowa odporność na tycie – zauważa Romaní-Pérez.
Zespół odkrył, że kontrola pobierania pokarmu, tolerancji glukozy, spichrzania lipidów i jelitowej odpowiedzi immunologicznej wymaga obecności neuronów czuciowych eksprymujących kanały NaV1.8. Co więcej, za utrzymanie tej delikatnej równowagi odpowiadają dwa typy komórek T: komórki T regulatorowe (Treg) i pomocnicze komórki T 17 (Th17).
W oparciu o te dowody naukowcy postawili hipotezę mówiącą, że bakterie jelitowe, wchodząc w interakcje z pokarmem, raz lub dwa razy dziennie wywołują zmianę bodźców pokarmowych i odpornościowych szybko przesyłanych do mózgu za pośrednictwem neuronów wydzielających NaV1.8. Co ważne, działanie takie hamuje apetyt, zatrzymuje pobieranie pokarmu i moduluje jelitową odpowiedź immunologiczną w zależności od stanu odżywienia danego osobnika.
Dalsze badania nad personalizowaną terapią mikrobiologiczną
Zespół będzie kontynuował prace nad tym aspektem kontroli przyjmowania pokarmu. Nadal trwa analiza próbek kału z użyciem sekwencjonowania amplikonu zawierającego gen 16S rRNA i metod metabolomicznych w celu zidentyfikowania zależnych od płci mechanizmów mikrobiologicznych leżących u podstaw opartej na bodźcach błędnych aferentnych kontroli homeostazy glukozy oraz wchłaniania i metabolizmu tłuszczów w jelicie.
– Chcielibyśmy dalej prowadzić badania nad dynamiczną relacją między mikrobiotą jelitową a gospodarzem. Na ich podstawie moglibyśmy opracować spersonalizowane, oparte na mikrobiomie interwencje poprawiające komunikację jelito–mózg i umożliwiające lepszą regulację homeostazy energii w porze posiłków – stwierdza Yolanda Sanz.
Interesującym niedawnym odkryciem jest fakt, że tak zwana oś jelitowo-mózgowa obejmuje sieć połączeń umożliwiających dwukierunkową komunikację między bakteriami jelitowymi a mózgiem. Dowody wskazują, że zakończenia nerwów błędnych aferentnych w ścianie jelita wykrywają hormonalne lub mechaniczne bodźce pokarmowe.
Czynniki bakteryjne regulujące metabolizm energetyczny
Zespół projektu miVaO, realizowanego dzięki wsparciu z działania „Maria Skłodowska-Curie”, badał rolę mikrobioty jelitowej w regulacji przewodzenia bodźców pokarmowych z nerwów błędnych przewodu żołądkowo-jelitowego do mózgu. Kolejnym krokiem było zidentyfikowanie najważniejszych bakterii odpowiedzialnych za równowagę energetyczną.
– Chcemy przyczynić się do opracowania bardziej efektywnych metod walki z otyłością – mówi Yolanda Sanz, koordynatorka projektu i profesor z Hiszpańskiej Krajowej Rady ds. Badań Naukowych.
Zespołowi projektu miVaO udało się wskazać istotny czynnik mikrobiologiczny – bakterię Holdemanella biformis. W mysim modelu otyłości zależnej od diety bakteria ta przyczyniła się do poprawy funkcji układu glukagonopodobnego peptydu 1 (ang. glucagon-like peptide 1, GLP-1) oraz tolerancji glukozy – działania takie pomagają zapobiegać cukrzycy.
Neurony czuciowe wpływające na otyłość
Badacze przygotowali model mysi, który nie obejmował neuronów odpowiedzialnych za ekspresję kanałów NaV1.8. Celem było wykazanie, że H. biformis wywołuje glukoregulację za pośrednictwem włókien aferentnych nerwów błędnych.
– Jednak brak neuronów eksprymujących NaV1.8 zakłócił proces powstawania otyłości zależnej od diety u myszy, w związku z czym nie mogliśmy użyć tego modelu zgodnie z pierwotnymi założeniami – wyjaśnia Marina Romaní-Pérez, główna badaczka projektu.
W zamian udało się lepiej opisać wpływ braku NaV1.8 na kontrolę homeostazy energii opartą na sygnałach drobnoustrojowych, hormonalnych i odpornościowych. Nieobecność neuronów wydzielających NaV1.8 poprawiła niektóre parametry metaboliczne w przypadku diety niskokalorycznej, przy czym zaobserwowane efekty zależały od płci.
– U samic stwierdzono poprawioną tolerancję glukozy w teście doustnym, natomiast u samców wystąpiła częściowa odporność na tycie – zauważa Romaní-Pérez.
Zespół odkrył, że kontrola pobierania pokarmu, tolerancji glukozy, spichrzania lipidów i jelitowej odpowiedzi immunologicznej wymaga obecności neuronów czuciowych eksprymujących kanały NaV1.8. Co więcej, za utrzymanie tej delikatnej równowagi odpowiadają dwa typy komórek T: komórki T regulatorowe (Treg) i pomocnicze komórki T 17 (Th17).
W oparciu o te dowody naukowcy postawili hipotezę mówiącą, że bakterie jelitowe, wchodząc w interakcje z pokarmem, raz lub dwa razy dziennie wywołują zmianę bodźców pokarmowych i odpornościowych szybko przesyłanych do mózgu za pośrednictwem neuronów wydzielających NaV1.8. Co ważne, działanie takie hamuje apetyt, zatrzymuje pobieranie pokarmu i moduluje jelitową odpowiedź immunologiczną w zależności od stanu odżywienia danego osobnika.
Dalsze badania nad personalizowaną terapią mikrobiologiczną
Zespół będzie kontynuował prace nad tym aspektem kontroli przyjmowania pokarmu. Nadal trwa analiza próbek kału z użyciem sekwencjonowania amplikonu zawierającego gen 16S rRNA i metod metabolomicznych w celu zidentyfikowania zależnych od płci mechanizmów mikrobiologicznych leżących u podstaw opartej na bodźcach błędnych aferentnych kontroli homeostazy glukozy oraz wchłaniania i metabolizmu tłuszczów w jelicie.
– Chcielibyśmy dalej prowadzić badania nad dynamiczną relacją między mikrobiotą jelitową a gospodarzem. Na ich podstawie moglibyśmy opracować spersonalizowane, oparte na mikrobiomie interwencje poprawiające komunikację jelito–mózg i umożliwiające lepszą regulację homeostazy energii w porze posiłków – stwierdza Yolanda Sanz.
