A kutatók elemzik, hogy a mikrobiom manipulálása hogyan befolyásolhatja az elhízást és más betegségeket.

Azok a mikroorganizmusok, amelyek megosztják a környezetet az emberekkel és az állatokkal - legyenek azok szimbiotikusak, kommensálisak vagy patogének - egyre érdekesebb témává válnak, mivel a kutatók többet megtudnak az állatok egészségére és betegségére gyakorolt ​​hatásukról. Noha egyes kutatók a "mikrobiom" kifejezést a meghatározott ökológiai rést elfoglaló mikroorganizmusok kollektív genomjára utalnak, mások "mikrobiotát" használnak ugyanazon mikroorganizmuscsoport meghatározására. Van, aki mindkét kifejezést felváltva használja.

A mikrobiota nagy hatással van az emberek és az állatok egészségére - akárcsak bármely más szerves rendszer. A mikrobiota alkotóelemei számos hasznos funkciót töltenek be a gazda számára, beleértve a kórokozók kiszorítását, az immunrendszer fejlődését, valamint a vitaminok és rövid láncú zsírsavak termelését.

A mikrobiota és a bél

Kelly Scott Swanson, PhD, az Illinoisi Egyetem táplálkozási szakértője előadásában a probiotikumok, a prebiotikumok és az antibiotikumok hatását vizsgálták a kutyák és macskák bélmikrobiomjára. Az elmúlt 10 évben Swanson kutatásokat végzett annak megértésére, hogy a mikrobák hogyan befolyásolják a gazdaszervezet egészségét, és hogyan befolyásolhatják a mikrobiom megzavarása bizonyos betegségállapotokat.

Kutatásai során Swanson bioinformatikai eszközöket és génszekvenálást használ kutyák és macskák gyomor-bélrendszeri mikrobiómájából származó adatok elemzésére, annak érdekében, hogy mintákat keressen és azonosítsa az olyan betegségekhez kapcsolódó összefüggéseket, mint az elhízás, a cukorbetegség és más anyagcsere-betegségek. Swanson megfigyelte, hogy az emberekben előforduló ilyen betegségek tendenciáit gyakran követik a kísérő állatok hasonló tendenciái. Azt is fenntartja, hogy a társállatok bizonyos állapotai, például a szájüregi betegségek, a gyomor-bélrendszeri megbetegedések, a gyulladásos bélbetegségek, a húgyúti betegségek, a bőrbetegségek, valamint a Salmonella és a Campylobacter fertőzések összefüggenek az állat mikrobiomjának változásával.

2013-ig nem sok kutatást folytattak e betegségek és a társállatok mikrobiómájának kapcsolatáról, de az embereken végzett kutatási eredmények segítették a kutatókat jobban megérteni ezeket a kapcsolatokat. Az egyik kihívás, amellyel a kutatók szembesülnek, az egyes betegek mikrobiomjának nagyfokú változékonysága az étrend, a környezet és az immunfunkció alapján, ami megnehezíti az alapvonal megállapítását.

Miután jobban megértettük a mikrobiom és az egyéni egészség kapcsolatát, Swanson szerint a jövőbeni terápiás lehetőségek magukban foglalhatják a mikrobióm manipulálását olyan étrenddel, amely elősegíti bizonyos metabolitok termelését, vagy a mikrobiom összetételének megváltoztatását prebiotikumokkal és probiotikumokkal. A prebiotikumok fermentálható rostok, amelyek kiválasztják a hasznos baktériumokat, míg a probiotikumok mikroorganizmusok, amelyeket a gyomor-bél traktus összetételének közvetlen megváltoztatása céljából fogyasztanak.

Antibiotikumok és elhízás

Laura Cox, a New York-i Egyetem Langone Orvosi Központjának PhD-je beszédet intézett a szimpózium résztvevőihez a korai szubterápiás antibiotikus kezelés testösszetételre gyakorolt ​​hatásáról. Cox szerint egyes kutatók kimutatták, hogy a megváltozott mikrobiota valójában elhízást okozhat, akár a bélfelület megszakadásával (például a GI endoteliális sejtjei közötti szoros csomópontok gyengülésével), a gyulladás elvesztésével, akár egy TLR5 kiütéssel, amely észleli a bakteriális flagellumot, és segít a mikrobiota ellenőrzésében. Ennek eredményeként a baktériumok termékei átvihetők, alacsony fokú gyulladást vagy károsodott anyagcsere jelátvitelt okozva a belekben. Mindezek a folyamatok együttesen elhízáshoz, cukorbetegséghez és alkoholmentes steatohepatitishez vezethetnek.

Más kutatások kimutatták, hogy az antibiotikum-terápia megzavarja a mikrobiota korai fejlődését - mondja Cox. A szubterápiás antibiotikumok haszonállatokban a növekedés serkentésére történő felhasználásával kapcsolatos kutatások kimutatták, hogy minél korábban elkezdik ezt a gyakorlatot az állat életében, annál mélyebb a hatás. A különböző bakteriális célpontú antibiotikumok minden osztálya megmutatta ezt a hatást, de nem vírusellenes vagy gombaellenes szerek - mondja Cox.

A tenyészállatokban ezt a modellt egerekben megismételték a zsírtömeg növekedése érdekében, így Cox tovább kutathatta ezt a folyamatot. Kimutatta, hogy a szubterápiás antibiotikumokkal való korai gyermekkori expozíció megváltoztatja a mikrobiota összetételét, ami nagyobb sérülékenységhez vezet a zavarokkal szemben. Nemcsak a laboratóriumi egerek híztak, de a zsírösszetétel-elemzés a metabolikusan aktívabb zsigeri zsír növekedését és a máj zsírosságának növekedését mutatta. Mindkét folyamatot a máj zsíranyagcseréjében részt vevő gének fokozott génexpressziója vezérli, amely egyértelműen összekapcsolja az antibiotikumoknak való kitettséget az anyagcsere útjának változásával. További kutatások kimutatták, hogy még nagyobb súlygyarapodás következett be azokban az egerekben, amelyek magas zsírtartalmú étrendnek voltak kitéve a mikrobiota ilyen megzavarásával kombinálva, és hogy az anyagcsere útvonalának változásai az egész életen át fennmaradnak.

alkalmazása

Egereken végzett kutatások kimutatták, hogy az antibiotikum-terápia megzavarja a mikrobiota korai fejlődését, ami megnövekedett zsírtömeghez vezet. Minél korábban elkezdik ezt a gyakorlatot az állat életében, annál mélyebb a hatás.

Cox kutatásai során kimutatta, hogy a korai életszakasz alatti szubterápiás antibiotikum-dózisok változásokat okozhatnak a mikrobiotában, ami viszont változásokat eredményez a test összetételében, de ami még fontosabb, kimutatta, hogy önmagában a mikrobák vezethetnek a zsír felhalmozódásához. Az antibiotikumokkal kezelt állatok mikrobiotájával telepített csíramentes egerek nagyobb súlyt és zsírt nyertek, mint a kontroll egerek mikrobiotájával kolonizált egerek. Ezeket a tanulmányokat a közelmúltban tették közzé. Másrészt Cox vizsgálja a specifikus baktériumok szerepét a fejlődésben és az elhízásban.

További kutatások szükségesek a tudósok és a gyakorlati szakemberek számára, hogy pontosan megértsék, hogyan befolyásolják a korai életszakasz alatti szubterápiás antibiotikumok a mikrobiotát és az anyagcsere útját, és ezáltal elhízáshoz vezetnek emberekben és állatokban. De ha mégis megteszik, új terápiás beavatkozások lehetségesek lehetnek - talán prebiotikus és probiotikus terápiákkal -, valamint a döntéshozók intelligensebb megközelítést alkalmazhatnak az antibiotikumok használatának szabályozásában.

Ezek és más szimpóziumon felszólaló kutatók szerint a bakteriális betegségek elleni küzdelem megoldása nem az új generációs antibiotikumok kifejlesztése. A bakteriális betegség jövőbeni kezelése a betegségek megelőzésére fog összpontosítani prebiotikumok, probiotikumok, nanotechnológia, immunterápiák és olyan szerek alkalmazásával, amelyekre az Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatalnak jelenleg nincs jóváhagyási folyamata.