FRISSÍTÉS TÉTELEK

VIZSGÁLATI MIKROBIOTA, METABOLIZMUS ÉS KALÓRIAI MÉRLEG

BÉKMIKROBIÓTA, METABOLIZMUS ÉS KALORI EGYENSÚLY

Fernando Mönckeberg B. (1), Gino Corsini A. (2)

(1) Kutatási Igazgatóság, Orvostudományi Kar, Universidad Diego Portales, Santiago, Chile.
(2) Molekuláris bakteriológiai laboratórium, Orvosbiológiai Kutatóközpont (CIB) Orvostudományi Kar, Diego Portales Egyetem. Santiago, Chile.

Az emberi metagenóm a Homo sapiens génjeinek és a testünket kolonizáló billió mikroorganizmus genomjában jelen levő géneknek (mikrobiom). Legnagyobb mikrobagyűjteményünk a bélben található, ahol becslések szerint 10–100 billió organizmus él. A bélmikrobiom olyan anyagcsere-képességeket kódol, amelyek nagyrészt felderítetlenek, de tartalmazzák étrendünk egyébként emészthetetlen összetevőinek lebomlását. Az elhízás az energia bevitel, a ráfordítás és a tárolás szabályozásában bekövetkező változások következménye. A genetikailag elhízott egerek és sovány alomtársaik, valamint az elhízott és sovány emberi önkéntesek disztális bélmikrobiotájának összehasonlítása során kiderült, hogy az elhízás a két domináns baktériumosztás (phylum), a Bacteroidetes és a Firmicutes. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a bél mikrobiota befolyásolja a tápanyagok megszerzését és az energiaszabályozást. Ebben a cikkben áttekintjük azokat a közzétett bizonyítékokat, amelyek alátámasztják a bél mikrobiota potenciális szerepét az elhízás kialakulásában, és feltárjuk, hogy a bél mikrobiota módosítása milyen szerepet játszhat a jövőbeni kezelésében.

Kulcsszavak: bél mikrobiota, mikrobioma, elhízás.

Kulcsszavak: bél mikrobiota, mikrobioma, elhízás.

BEVEZETÉS

Pasteur felfedezései után, a XIX. Század közepén, amikor a betegségeket és a kártevőket a mikroorganizmusoknak tulajdonították, halandó ellenségnek kezdték látni őket; azóta hadat üzentünk nekik. Minden erőfeszítésünket az ellenük folytatott küzdelemre összpontosítottuk, oltóanyagok, antibiotikumok, vírusellenes gyógyszerek keresésére és szigorú egészségügyi intézkedések végrehajtására, hogy távol tartsuk őket. Az idő igazolta nekünk, hiszen az egymást követő csaták megnyerésével sikerült tovább és jobban élnünk. Később kezdtük rájönni, hogy egy mikroorganizmusokkal telített világban élünk, amelyet baktériumok, vírusok és paraziták alkotnak, és hogy szerencsére nem mind ellenségek. Sokan még harmonikusan is velünk élnek. Sőt, bebizonyosodott, hogy ez az együttélés meghaladja az ártatlan étkezők befogadását, a kölcsönös előnyök előnyös affinitásának ellenőrzését olyan mértékben, hogy sok kutató, köztük a Nobel-díjas (2000), Joshua Lederberg (1) is megerősíti, hogy ezek a mikroorganizmusok és mi nagy metabolikus egységet alkotnak, felismerve, hogy a testünkben élő baktériumok valóban megvédenek minket.

Megállapítható, hogy az emberi belekben több mint 2000 különböző baktériumfaj található, és feltételezhető, hogy nagyobb számban vannak még ismeretlenek (6). Nyilvánvaló, hogy a mikrobiom az evolúció során genetikai és metabolikus tulajdonságokkal látta el az emberi szervezetet, amelyek lehetővé tették számára az alkalmazkodást, megmentve magát a fejlődéstől, ami a helyettesítő adaptáció új paradigmájának tűnik (7).


vizsgálati

Számos jótékony cselekvés létezik már róluk. Védik a testet a kórokozóktól, inaktiválják a mérgező anyagokat és tönkreteszik a növényi szerkezeteket. Másrészt, különböző molekuláris jelek révén kölcsönhatásba lépnek a bél mikrovillusainak kialakulásában és a bélhám strukturális és metabolikus védelmében, emészthetetlen élelmi rostok és egyéb olyan tápanyagok fermentálásában, amelyeket a szervezet nem bont le (rezisztens keményítők vagy oligoszacharidok) ) és a monoszacharidok és a rövid láncú zsírsavak ezt követő bélfelszívódásában; bonyolultabb lipidekké történő átalakulásuk során, valamint a transzportban és az adipocitáikban való lerakódásban (11). Részt vesznek a peptidek és fehérjék aerob metabolizálásában, a konjugált epesók biotranszformációjában, az oxalát-komplexek lebontásában és a szervezet számára szükséges tápanyagok, például K-vitamin, B12-vitamin és izopropanoidok termelésében is (12).

Így halad nagyon gyorsan a mikrobiális genom és gazdaszervezetének ezen összefüggéseinek ismerete. Három évvel ezelőtt létrehozták a "The Human Microbiome Project" nevű munkacsoportot, amely a világ különböző részeiről (USA, Európa és Ázsia) érkező kutatók multidiszciplináris kezdeményezése, amelynek célja, hogy hozzájáruljon az emberi genetika közötti kölcsönös kapcsolat megismeréséhez. és a baktérium mikrobioma. Első lépésként a legrelevánsabb mikrobiális genomot szekvenálták, DNS-bázisaiból 3 gigabájt (Gb) keletkezett, amely 500 mikrobiális genomhoz tartozik. Ezeket az Egyesült Államokból és Japánból származó 33 egyén mintáiból nyertük (13). A cél a baktérium gének individualizálása és megismerése, valamint a gazda génekkel való hasonlóságok és kölcsönhatások individualizálása volt.

Ebben az értelemben Steven Gill és munkatársai a Buffalo Egyetemen 70 millió bélbaktérium-bázist szekvenáltak, és megállapították, hogy számos génjük kiegészíti genomunk működését. Míg egyesek képesek megemészteni az étrendi rostokat a bélben, mások hidrolizálják az aminosavakat a fehérjékben, vagy metánt vagy vitaminokat termelnek, vagy lebontják a gyógyszereket (14). Úgy tűnik tehát, hogy a bélbaktériumok és maga a genom kombinációja fontos szerepet játszik a gazdaszervezet anyagcseréjében, beleértve annak patofiziológiájában való részvételét is (15); anyagcsere útvonalak biztosítása a gyógyszerek és a diéták számára, sőt a metabolikus fenotípus kiváltása (16).

A MIKROBIÓMA, az ENERGIA EGYENSÚLYA ÉS A TÖBBÉLESSÉG

Az elmúlt évtizedekben az elhízás gyakorisága jelentősen megnőtt, különösen a feltörekvő és a fejlett országokban; A valódi járvány jellemzőinek megszerzése a legnagyobb egészségügyi problémává vált, még a gyermekpopulációt is érintve. Következményei magas társadalmi költségekkel járnak, összefüggésben a felnőttek krónikus betegségeivel (többek között cukorbetegség, szív- és érrendszeri betegségek, pulmonalis hipertónia).

Az elhízás az energiamérleg megváltozásának eredménye; a test szabályozza a kalóriabevitelt, a ráfordítást és a tárolást. A mai társadalom fejlődése egyrészt az ízletes ételek és a magas kalóriasűrűségű élelmiszerek elérhetőségének növekedéséhez, másrészt az ülő életmód növekedéséhez vezetett, annak ellenére, hogy ezeket a változásokat nehéz számszerűsíteni (17) . Nyilvánvaló, hogy a megnövekedett kalóriabevitel és az alacsonyabb ráfordítás hozzájárul az elhízás magas gyakoriságához (18, 19). Bizonyára vannak más okok is, amelyek megmagyarázzák a jelenlegi idők óriási növekedését, még inkább tudva, hogy létezik egy komplex és kitűnő központi rendszer, amely az energiamérleg szabályozásáért felelős. Ez indokolja az elhízás etiológiájának további tanulmányozását (18–22).

Ennek a pontnak a tisztázása érdekében ugyanaz a csoport kidolgozott egy újabb kísérletet: karcsú, csíra nélküli patkányokat telepített meg elhízott patkányok mikrobiotájával. Két hét elteltével a kolonizált patkányok nagyobb mennyiségű energiát tudtak kinyerni az étrendből, ugyanakkor mérsékelten megnőtt a zsír- és súlygyarapodás. E két adat alapján arra a következtetésre jutottak, hogy mindkét tényező a bél mikrobiota változásának tulajdonítható (27). Arra a következtetésre jutottak, hogy az étrendből történő kalóriakivonás nagyobb hatékonyságát a mikrobiotikus összetétel határozhatja meg, és ez hozzájárulhat a testsúly különbségéhez. A mikrobiota ezen összetételének köszönhetően mind a patkányok, mind az elhízott emberek gazdagok lennének a mikrobiomjuk által biztosított génekben, amelyek a poliszacharidokat megemészteni képes enzimeket kódolják. Az élelmiszer kalóriakivonásának e nagyobb hatékonyságának az időbeli kitartása a túlzott súlynövekedés oka lehet. Az emberek túlnyomó többségének (beleértve az elhízottakat is) a bevitel kevesebb, mint 1% -kal haladja meg a kiadásokat, de ez a kis különbség az évek során a súly jelentős növekedéséhez vezethet (28).

ÚJ VIZSGÁLATOK ÚTON

Hogy pontosan megismerje a bélbaktériumok valódi szerepét, Gordon és csoportja a baktériumoktól mentes egerek bélét használja emberi mikroba bioreaktorként. Ezek születésüktől fogva steril környezetbe helyezett mikroorganizmus-mentes egerek, amelyek az emberi bélből származó baktériumokkal kolonizálnak. Miután megalapozta ezeket a mikroorganizmusokat, megvizsgálja a különféle emberi étrendek rájuk gyakorolt ​​hatását, hogy megismerje, hogyan befolyásolják a különböző étrendek az emberi bél mikroflóráját. Gordon nem állítja, hogy a baktériumok jelentik az elhízás globális növekedésének egyedüli okát. Nagyon egyszerű lenne azt gondolni, hogy csak a bélbaktériumok típusának megváltoztatásával fogjuk ellenőrizni az elhízást.

BIBLIOGRÁFIA

1. Lederberg J. Fertőző történelem. Science 2000; 288: 287-93. [Linkek]

2. Shanahan F. A gazda-mikroba interfész a belekben. Legjobb gyakorlat Res Clin Gastroenterol 2002; 16: 915-31. [Linkek]

3. Backhed F, Ley RE, Sonnenburg JL, Peterson DA, Gordon Jl. Gazdabakteriális kölcsönösség az emberi belekben. Tudomány 2005; 307: 1915-20. [Linkek]

4. forduló JL, mazmán SK. A bél mikrobiota az egészség és a betegség során formálja a bél immunválaszát. Natura Rev 2009; 9: 313-23. [Linkek]

5. Xu J, Gordon JL. Inagurális cikk: Tiszteld a szimpionjaidat. Proc Natl Acad Sci, USA 2003; 100: 10452-9. [Linkek]

6. Kroes I., Lepp PW, Relman DA. Bakteriális sokféleség az emberi szubgingivális hasadékon belül. Proc Natl Acad Sci, USA, 1999; 96: 14547-52. [Linkek]

7. Cani PD, Delzene NM. A bél mikroflóra, mint az energia és a metabolikus homeosztázis célpontja. A jelenlegi vélemény Clin Nutr Metab Care 2007; 10: 729-34. [Linkek]

8. Cole JR és mtsai. A riboszomális adatbázis projekt: szekvenciák és eszközök a nagy teljesítményű rRNS elemzéshez. Nukleinsavak Ris 2005; 33: D294-6. [Linkek]

9. Eckburg PB és mtsai. Az emberi bél mikrobiális flórájának sokfélesége. Tudomány 2005; 308: 1635-8. [Linkek]

10. Ley RE és mtsai. Az elhízás megváltoztatja a bél mikrobiális ökológiáját. Proc Nalt Acad Sci USA, 2005; 102: 11070-5. [Linkek]

11. Backhed F, Ding H, Wang T, Hooper LV, Koh GY, Nagy A, Semen Kovick CF, Gordon Jl. A bél midrobiota mint környezeti tényező, amely szabályozza a zsír tárolását. Proc Natl Acad Sci, USA 2004; 101: 15718-23. [Linkek]

12. O’Hara AM, Shanahan F. A bélflóra mint elfeledett szerv. EMBO-jelentés 2006; 7: 688-93.

13. Wang J és mtsai. Metagenomikus szekvenálással létrehozott emberi bél mikrobiális gén katalógus. Természet 2010; 464: 59-67. [Linkek]

14. Gill SR, Pop M, Debry RT és mtsai. Az emberi bél mikrobiomjának metagenomikus elemzése. Tudomány 2006; 312: 1355-9. [Linkek]

15. Dumas ME és mtsai. Az anyagcsere-profilalkotás feltárja a bél mikrobiota hozzájárulását a zsírmáj feno-típusához inzulinrezisztán egerekben. Proc Natl Acad Sci USA 2006; 103: 12511-6. [Linkek]

16. Min Li és mtsai. A szimbiotikus bélmikrobák modulálják az emberi metabolikus fenotípusokat. PNAS 2008; 105: 2117-22. [Linkek]

17. Hill JO. Az elhízás járványának megértése és kezelése: energiamérleg perspektíva. Endocr Rev 2006; 27, 750-61. [Linkek]

18. Komer J, Leibel RI. Enni vagy nem enni, hogyan beszél a bél az agyval. New Engl J Med 2003; 349: 926-8. [Linkek]

19. Hill JO, Wyatt HR, Reed GW, Peter GC. Elhízás és környezet: hová menjünk innen? Science 2003; 299: 853-5. [Linkek]

20. Huda MS, Wilding JP, Pinkney JH. A bélpeptid és az étvágy szabályozása. Obs Rev 2006; 7: 163-8. [Linkek]

21. Murphy KG, Dhillo WS, Bloom SR. Bélpeptid a táplálékfelvétel és az energia homeosztázis szabályozásában. Endocr Rev 2006; 7: 719-27. [Linkek]

22. Camilleri M. Integrált felső gasztrointesztinális reakció a láb bevitelére. Gastroenterol 2006; 131: 640-68. [Linkek]

23. Ley RE, Peterson DA, Gordon Jl. Az emberi bél mikrobiális sokféleségét alakító ökológiai érték és evolúciós erő. Cell 2006; 124: 837-48. [Linkek]

24. Támogatta F, Manchester JK, Semenkovich CF, Gordon Jl. A diéta okozta elhízással szembeni rezisztencia hátterében álló mechanizmusok csíra mentes egerekben. Proc Nat Acad Sc USA, 2007; 104: 979-84. [Linkek]

25. Law RE, Backhed F, Gordon JL. Az elhízás megváltoztatja a bél mikrobiális ökológiáját. Proc Nat Acad Sci 2005; 102: 11070-5. [Linkek]

26. Law RE, Tumbaugh PJ, Klein S, Gordon JL. Mikrobiális ökológia: az elhízással összefüggő emberi bélmikrobák. Természet 2006; 444: 1022-3. [Linkek]

27. Tumbaugh PJ, Ley RE, Mahowald MA et al. Az elhízáshoz kapcsolódó bélmikrobiom, amely növeli az energiatermelés képességét. Természet 2006; 444: 1027-31. [Linkek]

28. Hill JO. Az elhízás járványának megértése és hozzáadása: energiamérleg perspektíva. Endocr Rev 2006; 27, 750-61. [Linkek]

Ez a mű 2011. október 15-én érkezett be, és 2011. november 18-án fogadta el közzétételre.

Cím levelezés: Dr. Fernando Monckeberg Orvostudományi Kar Kutatási Igazgatósága Universidad Diego Portales Grajales 1746, Santiago, Chile. Telefon: 676 870. E-mail: [email protected] [email protected]

A magazin teljes tartalma, kivéve, ha azonosítják, a Creative Commons Licenc alatt van

La Concepción # 81 - 1307-es iroda - Providencia

Tel./fax: (56-2) 2236 9128


[email protected]