Hogyan segítenek a bélbaktériumok, hogy kövérek és vékonyak legyünk

A bélbaktériumok segíthetnek meghatározni, hogy soványak vagy elhízottak-e

"data-newsletterpromo_article-image =" https://static.scientificamerican.com/sciam/cache/file/CF54EB21-65FD-4978-9EEF80245C772996_source.jpg "data-newsletterpromo_article-button-text =" Regisztráció "data-newsletterpromo button-link = "https://www.scientificamerican.com/page/newsletter-sign-up/?origincode=2018_sciam_ArticlePromo_NewsletterSignUp" name = "articleBody" itemprop = "ArticleBody">

Az amerikai felnőttek 35 százaléka számára, akik napi harcot folytatnak az elhízással, állapotuk fő okai túl ismerősek: egészségtelen étrend, mozgásszegény életmód és talán néhány szerencsétlen gén. Az utóbbi években azonban a kutatók egyre inkább meggyőződtek arról, hogy fontos rejtett szereplők szó szerint rejtőznek az emberi belekben: milliárdok a bélmikrobák milliárdjain.

Evolúciós történelmünk során a belünk mikroszkópos denizensei segítettek a kemény növényi rostok lebontásában, cserébe azért a kiváltságért, hogy ilyen tápláló húslevesben éljünk. Szerepeik mégis túlmutatnak az emésztésen. Új bizonyítékok azt mutatják, hogy a bélbaktériumok megváltoztatják a zsírraktározás módját, a vér glükózszintjének egyensúlyát, valamint az éhség vagy teltség érzését okozó hormonokra való reagálást. Úgy tűnik, hogy a mikrobák helytelen keveréke a születés pillanatától kezdve segíthet az elhízás és a cukorbetegség kialakításában.

Szerencsére a kutatók kezdik megérteni a különbségeket a rossz és az egészséges keverék között, valamint azokat a konkrét tényezőket, amelyek ezeket a különbségeket alakítják. Remélik, hogy megtanulják, hogyan lehet ezt a belső ökoszisztémát művelni olyan módon, amely megakadályozhatja - és esetleg kezelheti - az elhízást, amelyet az orvosok úgy határoznak meg, hogy a testmagasság-indexnek nevezett sajátos magasság és súly arány 30-nál nagyobb. Képzelje el, például az erényes mikrobák elősegítésére kifejlesztett ételek, csecsemőtápszerek vagy kiegészítők, miközben elnyomják a káros típusokat. "Gondolkodnunk kell az élelmiszerek belülről kifelé történő tervezésén" - javasolja Jeffrey Gordon, a St. Louis-i Washingtoni Egyetem munkatársa. A bélmikrobáink boldogsága a súlykontroll megfoghatatlan titka lehet.

Egy belső esőerdő
A kutatók régóta tudják, hogy az emberi test mindenféle mikroorganizmusnak ad otthont, de csak az elmúlt évtizedben jöttek rá, hogy ezek a mikrobák 10-től 1-ig meghaladják saját sejtjeinket. A gyors génszekvenálási technikák rávilágítottak arra, hogy a „mikrobiota” legnagyobb és legkülönfélébb metropolisa a vastagbélben és a szájban található, bár a nemi szervekben és a bőrünkön is lenyűgöző közösségek virágzanak.

Mindannyian kezdjük összeállítani a mikrobák egyedülálló gyülekezetét abban a pillanatban, amikor áthaladunk a szülőcsatornán, előbb megszerezzük anyánk baktériumait, és az élet során folyamatosan új tagokat gyűjtünk a környezetből. E különféle mikrobák génjeinek - együttesen mikrobiomnak nevezett - génjeinek tanulmányozásával a kutatók a leggyakoribb lakosok közül sokat azonosítottak, bár ezek személyenként és emberenként nagyon eltérőek lehetnek. Az elmúlt években a kutatók megkezdték az átállást a puszta népszámlálásról annak meghatározására, hogy milyen munkakörök töltik be ezeket a percenkénti lakosokat az emberi testben, és milyen hatással vannak általános egészségünkre.

Egy korai utalás arra, hogy a bélmikrobák szerepet játszhatnak az elhízásban, olyan tanulmányokból származnak, amelyek összehasonlítják az elhízott és sovány egyének bélbaktériumait. Azok az ikrek, akik egyaránt soványak vagy elhízottak voltak, a kutatók azt találták, hogy a sovány emberek bélközössége olyan volt, mint egy esőerdő, amely sok fajt tartalmaz, de az elhízott emberek közössége kevésbé változatos - inkább tápanyagokkal túlterhelt tó, ahol viszonylag kevés faj dominál. A sovány egyedeknél például a Bacteroidetes sokfélesége volt, egy nagy mikrobatörzs, amely a terjedelmes növényi keményítők és rostok rövidebb molekulákra bontására szakosodott, amelyeket a test energiaforrásként felhasználhat.

Az ilyen különbségek dokumentálása nem jelenti azt, hogy az eltérések felelősek az elhízásért. Az ok és okozat bemutatására Gordon és munkatársai elegáns kísérletsorozatot hajtottak végre úgynevezett humanizált egerekkel, amelyet tavaly szeptemberben tettek közzé Tudomány. Először genetikailag egyforma csecsemőrágcsálókat neveltek csíramentes környezetben, hogy testük mentes legyen minden baktériumtól. Ezután elhízott nőktől és sovány ikertestvéreiktől gyűjtött bélmikrobákkal töltötték fel a belüket (a tanulmányokban három pár testvér nőstény ikert és egy azonos ikr készletet használtak). Az egerek ugyanolyan étrendet fogyasztottak egyenlő mennyiségben, mégis az elhízott ikertől baktériumokat kapott állatok megnehezültek és több testzsírral rendelkeztek, mint a vékony ikertől származó mikrobákkal rendelkező egerek. Ahogy az várható volt, a kövér egereknek a bélben is kevésbé változatos mikrobaközössége volt.

Gordon csapata ezt követően egy apró csavarral megismételte a kísérletet: miután a csecsemő egereknek mikrobákat adtak ikreikből, egy ketrecbe költöztették az állatokat. Ezúttal mindkét csoport sovány maradt. A tanulmányok kimutatták, hogy az elhízott emberből mikrobákat szállító egerek szikár szobatársaik bélbaktériumait - különösen a Bacteroidetes fajtáit - valószínűleg az ürülékük fogyasztásával szedték fel, ami tipikus, ha nem tetszetős egér viselkedés. A lényeg további bizonyítása érdekében a kutatók 54 baktériumfajtát vittek át néhány sovány egérből azokra, akik elhízott típusú csíratársadalommal rendelkeznek, és megállapították, hogy az elhízásra szánt állatok egészséges súlyt fejlesztettek ki. Csak 39 törzs átvitele nem tette meg a trükköt. "Összességében ezek a kísérletek elég meggyőző bizonyítékot szolgáltatnak arra, hogy ok-okozati összefüggés van, és hogy meg lehetett akadályozni az elhízás kialakulását" - mondja Gordon.

Gordon elmélete szerint az elhízott egerek bélközösségében bizonyos „üres álláshelyek” vannak olyan mikrobák számára, amelyek kulcsfontosságú szerepet töltenek be az egészséges testsúly fenntartásában és a normális anyagcserében. Tanulmányai, valamint más kutatók tanulmányai csábító nyomokat kínálnak arról, hogy mik lehetnek ezek a szerepek. Például a vékony egerekhez képest Gordon zsíros egereinek vérében és izmaiban magasabb az elágazó láncú aminosavaknak és az acilkarnitineknek nevezett anyagok szintje. Mindkét vegyi anyag jellemzően emelkedett az elhízásban és a 2-es típusú cukorbetegségben szenvedőknél.

Egy másik, elhízással járó álláshelyet általában egy úgynevezett gyomorbaktérium tölthet be Helicobacter pylori. Martin Blaser, a New York-i Egyetem kutatása azt sugallja, hogy segít az étvágy szabályozásában a ghrelin - éhségstimuláló hormon - szintjének modulálásával. H. pylori egykor bővelkedett az amerikai emésztőrendszerben, de a higiénikusabb életkörülményeknek és az antibiotikumok használatának köszönhetően ma már ritka - mondja Blaser, egy új könyv szerzője Hiányzó mikrobák.

Az étrend fontos tényező a bél ökoszisztémájának alakításában. A magasan feldolgozott élelmiszerek étrendje például az emberek kevésbé változatos bélközösségéhez kapcsolódik. Gordon csapata az élelmiszer, a mikrobák és a testtömeg összetett kölcsönhatását mutatta be azzal, hogy humanizált egereit egy speciálisan előkészített, egészségtelen chow-val etette, amely magas zsírtartalmú, valamint kevés gyümölcsöt, zöldséget és rostot tartalmaz (szemben a szokásos magas rosttartalmú, alacsony zsírtartalmú egérrel) vödör). Ezt a „nyugati étrendet” figyelembe véve az elhízott típusú mikrobákkal rendelkező egerek még akkor is kövérek voltak, amikor sovány kagemásokkal voltak elhelyezve. Az egészségtelen étrend valahogy megakadályozta az erényes baktériumok beköltözését és virágzását.

Az étrend és a bélbaktériumok kölcsönhatása születésünk napjától hajlamosíthat bennünket az elhízásra, akárcsak az a mód, amellyel belépünk a világba. Tanulmányok kimutatták, hogy mind a tápszerrel táplált csecsemők, mind a császármetszéssel szült csecsemők nagyobb kockázatot jelentenek az elhízás és a cukorbetegség szempontjából, mint azok, akiket szoptatnak vagy hüvelyi úton szülnek. Rob Knight, a Colorado Boulder Egyetem és Maria Gloria Dominguez-Bello, az N.Y.U. azt találták, hogy az újszülöttek a szülőcsatornán áthaladva lenyelik a baktériumokat, amelyek később elősegítik a tej emésztését. A C-szakaszos csecsemők kihagyják ezt a bakteriális keresztséget. A tápszerrel nevelt csecsemők más hátránnyal szembesülnek: nem jutnak anyatejbe olyan anyagok, amelyek hasznos baktériumokat táplálnak, és korlátozzák a gyarmatosítást károsakkal. Egy nemrégiben készült kanadai tanulmány szerint a tápszert fogyasztó csecsemőknek a bélben olyan baktériumok vannak, amelyek a szoptatott csecsemőknél csak szilárd ételek bevezetéséig nem láthatók. A bél és az immunrendszer érettsége előtt való jelenlétük - mondja Dominguez-Bello - lehet az egyik oka annak, hogy ezek a babák hajlamosabbak az allergiára, az asztmára, az ekcémára és a lisztérzékenységre, valamint az elhízásra.

A bélmikrobák testtömegre gyakorolt hatásának új felértékelése fokozta az aggodalmakat az antibiotikumok gyermekeknél történő nem megfelelő alkalmazásával kapcsolatban. Blaser kimutatta, hogy amikor a fiatal egereknek alacsony dózisú antibiotikumot adnak, hasonlóan ahhoz, amit a gazdák adnak az állatállománynak, körülbelül 15 százalékkal több testzsír fejlődik ki, mint azokban az egerekben, amelyek nem kapnak ilyen gyógyszereket. Az antibiotikumok megsemmisíthetik azokat a baktériumokat, amelyek hozzájárulnak az egészséges testtömeg fenntartásához. "Az antibiotikumok olyanok, mint a tűz az erdőben" - mondja Dominguez-Bello. „A csecsemő erdőt formál. Ha egy új erdőben tüze van, akkor kihal. ” Amikor Laurie Cox, a Blaser laboratóriumának végzős hallgatója magas zsírtartalmú étrendet kombinált az antibiotikumokkal, az egerek elhízottak. "Szinergia van" - magyarázza Blaser. Megjegyzi, hogy az antibiotikumok használata az egyes államokban államonként nagyon eltérő, csakúgy, mint az elhízás elterjedtsége, és érdekes módon a két térkép egybeesik - mindkét arány a legmagasabb a déli részeken.

A probiotikumokon túl
Sok tudós, aki a mikrobiomon dolgozik, úgy gondolja, hogy kutatásai új eszközök generációját inspirálják az elhízás kezelésére és megelőzésére. Ennek ellenére a kutatók gyorsan rámutatnak, hogy ez egy fiatal terület, ahol sokkal több kérdés, mint válasz van. "Az emberi tanulmányok adatai sokkal szebbek, mint az egér adatai" - figyeli Claire Fraser, a Marylandi Egyetem munkatársa, aki az elhízást és a bélmikrobákat tanulmányozza a régi rend amish lakosságában. Még egy olyan homogén populációban is, mint amishek, elmondása szerint hatalmas egyéni eltérések vannak, amelyek megnehezítik a mikrobiota szerepének elkülönítését olyan összetett betegségben, mint az elhízás.

Ennek ellenére számos tudós aktívan fejleszti a lehetséges kezeléseket. Dominguez-Bello például klinikai vizsgálatot folytat Puerto Ricóban, amelynek során a császármetszéssel született csecsemőket az anya hüvelyi folyadékával és a rezidens mikrobákkal befűzött gézkendővel azonnal letörlik. Tanulmányában nyomon fogja követni a csecsemők súlyát és általános egészségi állapotát, összehasonlítva azokat a C-szakaszos csecsemőkkel, akik nem részesültek gézkezelésben.

Eközben egy amszterdami csoport azt vizsgálja, hogy a széklet átvitele a sovány és a túlsúlyos emberek között súlycsökkenéshez vezet-e. Amerikai kutatók általában pontatlannak és kockázatosnak tartják az ilyen „széklettranszplantációkat”. Az ígéretesebb megközelítés szerint Robert Karp, aki az elhízáshoz és a mikrobiomhoz kapcsolódó Nemzeti Egészségügyi Intézet támogatásait felügyeli, azonosítja a soványsággal összefüggő baktériumtörzseket, meghatározza szerepüket és ennek megfelelően alakítja ki a kezeléseket. Gordon azt javasolta, hogy az ételeket gazdagítsák hasznos baktériumokkal és minden olyan tápanyaggal, amely a bélben való létrejöttükhöz szükséges - a mai probiotikus joghurtok tudományos alapú változata. A szakterületen senki sem hiszi, hogy a probiotikumok önmagukban fogják megnyerni az elhízás elleni háborút, de úgy tűnik, hogy a helyes testmozgás és étkezés mellett be kell állítanunk a belső mikrobiális hadsereget.

TUDOMÁNYOS AMERIKAI ONLINE
Hozzászólás ehhez a cikkhez: ScientificAmerican.com/jun2014

Ezt a cikket eredetileg "Gut Reactions" címmel publikálták a Scientific American 310, 6, 30-33 (2014. június)