Согласно исследованию, опубликованному на этой неделе в журнале Science, повышенный аппетит и инсулинорезистентность могут передаваться от одной мыши к другой через кишечные бактерии.
Это открытие подтверждает тот факт, что кишечные бактерии могут способствовать ожирению и метаболическим заболеваниям человека, поскольку предыдущие исследования показали, что популяции кишечных бактерий различаются у людей с ожирением и худых.
"Было высказано предположение, что эпидемия ожирения в развитом мире вызвана все более малоподвижным образом жизни и обилием недорогих высококалорийных продуктов," говорит старший автор Эндрю Гевиртц, доктор философии, доцент кафедры патологии и лабораторной медицины Медицинской школы Университета Эмори. "Однако наши результаты показывают, что избыточное потребление калорий является не только результатом недисциплинированного питания, но и что кишечные бактерии вносят свой вклад в изменения аппетита и обмена веществ."
Первым автором статьи является член факультета Эмори Матам Виджай-Кумар, доктор философии, который изучал линию мышей с измененной иммунной системой. Эти мыши были сконструированы так, чтобы не иметь гена Toll-подобного рецептора 5 (TLR5), который помогает клеткам ощущать присутствие бактерий. TLR5 распознает флагеллин, главный компонент аппарата (жгутика), который многие бактерии используют для самодвижения.
Исследование началось с неожиданного наблюдения исследователя Emory Джесси Эйткена о том, что мыши с дефицитом TLR5 примерно на 20 процентов тяжелее обычных мышей и имеют повышенные триглицериды, холестерин и артериальное давление. У них также слегка повышен уровень сахара в крови и повышена выработка инсулина, обнаружили Виджай-Кумар и Гевиртц. Мыши с дефицитом TLR5, как правило, потребляли примерно на 10 процентов больше еды, чем их обычные родственники. Когда их питание было ограничено, они теряли вес, но все еще имели пониженную реакцию на инсулин (i.е. резистентность к инсулину). На диете с высоким содержанием жиров мыши с дефицитом TLR5 набирали больше веса, чем обычные мыши, и, кроме того, у них развился полномасштабный диабет и жировая болезнь печени. Короче говоря, мыши с дефицитом TLR5 обнаруживают "метаболический синдром," группа заболеваний, повышающих риск развития сердечно-сосудистых заболеваний и диабета.
Предыдущие исследования показали, что TLR5 играет важную роль в борьбе с бактериями в кишечнике. При определенных условиях у многих мышей с дефицитом TLR5 развивается колит, воспалительное заболевание кишечника, в то время как у большинства мышей наблюдается хроническое воспаление низкого уровня.
"Кишечник похож на сложное сообщество с хорошими и плохими актерами," Гевиртц говорит. "Мы можем думать о TLR5 как о районном полицейском, который может отличить законопослушных жителей от потенциальных нарушителей спокойствия. Уберите TLR5, и безопасность сообщества ухудшится."
Лечение мышей с дефицитом TLR5 сильными антибиотиками, достаточными для уничтожения большинства бактерий в кишечнике, снижает их метаболические нарушения. Это побудило команду Гевиртца проанализировать состав кишечных бактерий мышей с дефицитом TLR5 в сотрудничестве с Рут Лей из Корнельского университета.
Более ранние исследования Лея на мышах и людях показывают, что ожирение приводит к увеличению количества бактерий семейства Firmicutes и меньшего количества бактерий Bacteroidetes, что увеличивает способность кишечника собирать калории из пищи. Напротив, мыши с дефицитом TLR5 имели нормальные пропорции Firmicutes и Bacteroidetes, но различались по видам бактерий, которые составляли эти семейства.
Важно отметить, что Гевиртц и его команда обнаружили, что перенос кишечных бактерий от мышей с дефицитом TLR5 к обычным мышам передал многие характеристики метаболического синдрома, включая повышенный аппетит, ожирение, повышенный уровень сахара в крови и инсулинорезистентность.
Считается, что кишечные бактериальные популяции людей приобретаются при рождении от членов семьи и относительно стабильны, но на них могут влиять диета и антибиотики.
"Предыдущие исследования показали, что бактерии могут влиять на то, насколько хорошо энергия усваивается из пищи, но эти результаты показывают, что кишечные бактерии действительно могут влиять на аппетит," Гевиртц говорит.
Отмечая, что инсулин, как известно, снижает аппетит, он добавляет: "Даже при отсутствии колита у мышей с дефицитом TLR5 наблюдается слабое воспаление. Мы еще не уверены, приводит ли это воспаление к изменениям в кишечных бактериях или наоборот, но это показывает, что как только микробное сообщество изменяется, оно может передавать метаболические нарушения другим мышам. Это говорит о том, что метаболический синдром можно «унаследовать» через окружающую среду, а не генетически. Заболевают ли дети с ожирением так из-за плохого воспитания? Может быть, определенную роль играют бактерии, повышающие аппетит."
Гевиртц говорит, что его команда планирует в будущем исследования вариаций гена TLR5 у людей, а также дополнительные исследования того, чем отличаются бактерии у мышей с дефицитом TLR5 и как они могут влиять на аппетит и метаболизм.