Воздействие низких температур, как известно, имитирует эффекты физических упражнений, защищая от ожирения и улучшая метаболическое здоровье. Исследование, опубликованное 3 декабря в Cell, теперь показывает, что благотворное влияние холода на здоровье частично опосредовано кишечными микробами. Исследователи обнаружили, что воздействие холода резко меняет состав кишечных бактерий у мышей и что этого микробного сдвига достаточно для сжигания жира, улучшения метаболизма глюкозы и снижения массы тела.
"Мы предоставляем убедительные доказательства того, что кишечные микробы играют ключевую роль в нашей способности адаптироваться к окружающей среде, напрямую регулируя наш энергетический баланс," говорит старший автор исследования Мирко Трайковски из Женевского университета. "Мы рады изучить терапевтический потенциал этих результатов и проверить, может ли нацеливание на некоторые из этих микробов быть многообещающим подходом для предотвращения ожирения и связанных с ним метаболических состояний."
Одно из потенциальных терапевтических средств лечения ожирения сосредоточено на стимулировании образования хороших жировых отложений, известных как коричневый и бежевый жир. У младенцев есть большое количество выделяющего тепло бурого жира, который защищает их от сильного холода, и недавно ученые обнаружили, что у взрослых людей также сохраняются запасы коричневого жира, состоящие в основном из подтипа, известного как бежевый жир. Воздействие холода или физические упражнения могут способствовать образованию бежевого жира, тем самым сжигая накопленные калории и защищая млекопитающих от переохлаждения, ожирения и проблем с обменом веществ.
Поскольку микробы кишечника причастны к ожирению и связанным с ним нарушениям обмена веществ, Трайковски и его команда подозревали, что они также могут играть роль в обеспечении положительного воздействия холода на здоровье. В поддержку этой идеи они обнаружили, что воздействие холода (6 ° по Цельсию, 43 ° по Фаренгейту) на срок до 10 дней вызывает серьезные изменения в составе кишечных микробов, предотвращая при этом набор веса у мышей.
Затем исследователи проверили прямое влияние этих микробов на метаболическое здоровье. Для этого они трансплантировали кишечные бактерии, вызванные простудой, другим мышам, у которых не было кишечных микробов, потому что они были выращены в среде, свободной от микробов. Пересаженные микробы улучшили метаболизм глюкозы, повысили устойчивость к холоду и вызвали потерю веса у мышей-реципиентов, способствуя образованию бежевого жира. "Эти результаты показывают, что кишечные микробы напрямую регулируют энергетический баланс в ответ на изменения в окружающей среде," Трайковски говорит.
Однако после трех недель воздействия холода масса тела начала стабилизироваться. Исследователи подозревали, что кишечник поглощает больше питательных веществ из пищи, противодействуя дополнительной потере веса, которая в противном случае была бы результатом более высокого общего расхода энергии.
В поддержку этой идеи эксперименты по трансплантации показали, что кишечные микробы, связанные с длительным воздействием холода, вызывают рост кишечника в размерах и вызывают увеличение площади поверхности кишечных клеток, которые поглощают питательные вещества. "Эти результаты показывают, что микробы кишечника позволяют млекопитающим получать больше энергии из пищи, чтобы адаптироваться к повышенным потребностям в энергии, связанным с длительными периодами воздействия холода, тем самым помогая защитить от переохлаждения," Трайковски говорит. "Мы были удивлены, увидев, что кишечные микробы оказали такое сильное влияние на структуру и функцию кишечника."
Двигаясь вперед, исследователи планируют изучить молекулярные механизмы, с помощью которых кишечные микробы ощущают изменения в окружающей среде, чтобы влиять на энергетический баланс хозяина. Еще одно направление исследований основано на идее, что определенные бактерии могут предотвратить ожирение путем ремоделирования кишечной ткани и тем самым уменьшения всасывания питательных веществ в кишечнике.