В последние несколько лет исследования кишечной микробиоты (то есть всех микроорганизмов, в основном бактерий, населяющих наш кишечник) начали разгадывать ее огромную роль в нашем организме и то, как она симбиотически влияет на функционирование наших органов. В частности, микробиота также влияет на способ усвоения калорий и развитие жировых клеток. Изучая мышей без микробиоты, ученые с медицинского факультета Женевского университета (UNIGE), Швейцария, смогли продемонстрировать, как отсутствие микробиоты оказывает заметное влияние на ожирение. Действительно, он запускает удивительный метаболический механизм: белые жировые клетки, которые в избытке вызывают ожирение и инсулинорезистентность, превращаются в клетки, похожие на бурый жир (их называют "бежевый жир"), защищающий организм от лишнего веса и его повреждающих последствий. Это открытие, опубликованное в журнале Nature Medicine, может открыть путь к совершенно новым методам лечения ожирения.
У млекопитающих есть два типа жира: бурый жир, основная функция которого – сжигать калории для производства тепла; и белый жир, который используется в качестве накопителя энергии. У здоровых людей белая жировая ткань составляет около 25% массы тела. Однако в избытке белый жир способствует инсулинорезистентности и диабету. И наоборот, бурый жир улучшает чувствительность к инсулину и обратно коррелирует с ожирением.
В ответ на холод или физические упражнения в белом жире могут появиться клетки, похожие на бурый жир – бежевый жир – явление, известное как "поджаривание". Хотя происхождение этих бежевых клеток похоже на происхождение белого жира, их функции различаются: чем больше бежевого жира появляется в белой жировой ткани, тем больше калорий сжигается. Это говорит о том, что стимулирование роста бежевого жира может быть способом снизить ожирение и ограничить инсулинорезистентность.
Неожиданная роль микробиоты кишечника
Только недавно ученые начали понимать степень взаимосвязи между кишечной микробиотой и ее человеческим хозяином. В настоящее время растет число исследований, в которых подчеркивается его влияние на регуляцию множества метаболических путей, таким образом связывая желудочно-кишечный тракт, кожу, печень, мозг и многие другие органы.
Сегодня исследователи медицинского факультета UNIGE демонстрируют, что он также оказывает прямое влияние на ожирение: микробиота людей с ожирением имеет особый состав, отличный от микробиоты худых людей. Действительно, стерильные мыши (рожденные и содержавшиеся в стерильных условиях, т.е.е. без микробиоты), которые получают трансплантацию кишечной микробиоты от людей с ожирением, имеют тенденцию к развитию ожирения и инсулинорезистентности. "Наблюдая за тем, что микробиота может влиять на начало ожирения, мы заподозрили, что истощение микробиоты может изменить чувствительность к инсулину, изменяя количество и баланс этих различных типов жира", объясняет Мирко Трайковски, ведущий автор исследования и профессор кафедры клеточной физиологии и метаболизма медицинского факультета. Чтобы подтвердить свою гипотезу, исследователи кормили три группы мышей высококалорийной диетой: мышей без микробов, стандартных мышей и мышей, ранее получавших высокие дозы антибиотиков, которые полностью истощали их микробиоту. В то время как у нормальных мышей, получавших высококалорийную диету, действительно развивалось ожирение и инсулинорезистентность, две другие группы оставались худыми, имели улучшенную чувствительность к инсулину и лучше переносили глюкозу. Важно отметить, что количество белого жира в них уменьшилось, и это сопровождалось повышенным уровнем маркеров бурого жира.
Снижение ожирения за счет дополнительного количества бежевого жира
Ученые заметили, что истощение микробиоты – либо с помощью антибиотиков, либо у мышей без микробов – стимулировало развитие функционального бежевого жира в белом жире, так же, как при воздействии холода или физических упражнений. Но как это работает? Все это связано с определенным типом клеток, называемым макрофагами. Макрофаги являются важным компонентом иммунной системы и выполняют различные метаболические функции, включая ремоделирование тканей. Они выражают различные функциональные программы в ответ на сигналы микросреды – процесс, называемый "поляризация". Поляризованные макрофаги можно условно разделить на две основные группы: M1 и M2, причем последние способны воздействовать на жировую ткань и увеличивать выработку бежевого жира. Когда микробиота истощается, количество специфических клеток, называемых эозинофилами, увеличивается в белом жире, который секретирует небольшие сигнальные белки ("цитокины 2 типа"), которые действуют на поляризацию макрофагов. Благодаря этим белкам макрофаги M1 превращаются в макрофаги M2, которые активируют потемнение белого жира и снижают ожирение.
"У мышей действие антибиотиков сохраняется в течение пары недель после лечения", подчеркивают Николя Суарес-Заморано и Сальваторе Фаббиано, первые соавторы этого исследования. "Хотя лечение ожирения высокими дозами антибиотиков нереально – в основном из-за риска устойчивости к антибиотикам – мы хотим изучить альтернативные способы подавления или изменения микробиоты и определить точные бактериальные гены, ответственные за это явление. Тогда мы будем нацелены только на них, без необходимости истощать всю микробиоту", объясняет Мирко Трайковски. Для поиска эффективных клинических методов лечения ожирения ученые будут использовать определенные антибиотики, а также бактериальные фаги, своего рода вирус, который убивает только определенные бактериальные штаммы. Также будет изучена возможность трансплантации микробиоты от худощавого человеку с ожирением, чья микробиота ранее была истощена.