Az Akkermansia muciniphila és a bélhám közötti keresztbeszélgetés szabályozza az étrend okozta elhízást

Keresse meg ezt a szerzőt a Google Tudósban
Keresse meg ezt a szerzőt a PubMed oldalon
Keresse meg ezt a szerzőt ezen a webhelyen
Levelezés céljából: [email protected]

Szerkesztette *: Todd R. Klaenhammer, Észak-Karolina Állami Egyetem, Raleigh, NC, és jóváhagyta 2013. március 28-án (2012. november 8-án kapott felülvizsgálatra)

Absztrakt

A bél mikrobiotáját egykor a bélrendszerben kívülállóként jellemezték, de a bélfiziológiában betöltött aktív szerepüket ma már széles körben vizsgálják. Különösen a bélmikrobiota és a gazda közötti kölcsönösség kapott nagy figyelmet. Az elhízást és a 2-es típusú cukorbetegséget a megváltozott bél mikrobiota (1), a gyulladás (2) és a bélgát megszakadása (3 ⇓ –5) jellemzi. Nemrégiben kimutattuk az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség összefüggését a megnövekedett bélpermeabilitással, amely metabolikus endotoxémiát és metabolikus gyulladást váltott ki (3 ⇓ –5). Egyértelmű bizonyítékok azt mutatják, hogy a bél mikrobiota befolyásolja az egész test metabolizmusát (1, 6) az energiaegyensúly (6), a bél permeabilitásának (4, 5), a szérum lipopoliszacharidok [azaz metabolikus endotoxémia (7)] és az anyagcsere gyulladás (3) befolyásolásával. ⇓ –5, 7), amelyek elhízással és kapcsolódó rendellenességekkel járnak. Azonban a két partner közötti mikrobiális összetétel és a kölcsönhatás pontos mechanizmusai, amelyek befolyásolják a gazda-bél gát működését és az anyagcserét, továbbra sem világos.

A bélhám a bél mikrobiota és a gazdaszövetek közötti kölcsönhatás interfésze (8). Ezt a gátat fokozza a nyálka réteg jelenléte és az immun faktorok, amelyeket a gazda termel (9). A veleszületett immunitáshoz antimikrobiális peptideket Paneth sejtek (pl. Α-defenzinek, lizozim C, foszfolipázok és C típusú lektin, elsősorban regeneráló szigetekből származó 3-gamma, RegIIIγ) vagy enterociták (RegIIIγ) (10 10 –12) termelnek. . A bél lumenébe szekretálódó adaptív immunrendszer-effektorok, például az IgA szintén korlátozhatják a baktériumok behatolását a gazda nyálkájába és a nyálkahártya szövetébe (13). Ezek az immunfaktorok lehetővé teszik a gazda számára, hogy ellenőrizze a bél mikrobiotájával való kölcsönhatásait, és formálja mikrobiális közösségeit (11).

Az endokannabinoid rendszer a bélgát és a gyulladás szabályozásában is szerepet játszik (5, 14). Ebben a rendszerben az egyik lipid, a 2-arachidonoilglicerin (2-AG) csökkenti a metabolikus endotoxémiát és a szisztémás gyulladást (15). Egy másik acilglicerin, 2-palmitoil-glicerin (2-PG) erősíti a 2-AG gyulladáscsökkentő hatását (16). Fontos, hogy a 2-oleoilglicerin (2-OG) serkenti a bélpeptidek, például a glükagonszerű peptid-1 (GLP-1) és a glukagonszerű peptid-2 (GLP-2) felszabadulását a bél L-sejtjeiből (17). ). Ezek a peptidek szerepet játszanak a glükóz homeosztázis és a bélgát működésének szabályozásában (4).

A közelmúltban az Akkermansia muciniphilát mucinbontó baktériumként azonosították, amely a nyákrétegben található (18), és ez a domináns emberi baktérium, amely bőségesen kolonizálja ezt a tápanyagban gazdag környezetet (18). Az A. muciniphila a mikrobaközösség 3-5% -át (18, 19) képviselheti egészséges egyéneknél, és bősége fordítottan korrelál az egerek és az emberek testtömegével (20 ⇓ ⇓ –23) és az 1-es típusú cukorbetegséggel (24), bár egy nemrégiben végzett metagenomikai vizsgálat szerint az A. muciniphila génjeinek egy része 2-es típusú cukorbetegekben gazdagodott (25).

Nemrégiben fedeztük fel, hogy a prebiotikumok (oligofruktóz) beadása genetikailag elhízott egereknek ~ 100-szorosára növelte az A. muciniphila mennyiségét (23). Az A. muciniphila közvetlen következményeit az elhízásra és a 2-es típusú cukorbetegségre azonban még nem határozták meg, és az ezekben a folyamatokban játszott pontos élettani szerepek nem ismertek.

Korábbi eredményeink és ennek a baktériumnak az emberi bélhámhoz való közvetlen közelsége alátámasztja azt a hipotézist, miszerint az A. muciniphila döntő szerepet játszik a bél mikrobiota és a gazda közötti kölcsönösségben, amely az elhízás és a betegség során kontrollálja a bélgát működését és más fiziológiai és homeosztatikus funkciókat. 2 cukorbetegség. Élő vagy hő által elejtett A. muciniphila-t adtunk be olyan egereknek, akiknek magas zsírtartalmú étrendet adtak, és ennek a hipotézisnek a tesztelésére a bélgátat, a glükóz homeosztázist és a zsírszövet metabolizmusát vizsgálták.

Eredmények

Az A. muciniphila bőség csökkent az elhízott és a 2-es típusú cukorbeteg egerekben.

Megfigyeltük, hogy az A. muciniphila bősége 3300-szor alacsonyabb volt a leptinhiányos elhízott egerekben, mint sovány alomtársukban (1A. Ábra). Megfigyeltük ennek a baktériumnak a százszoros csökkenését a magas zsírtartalmú (HF) táplált egerekben is (1B ábra).