Wnioski płynące z pokarmowego mikrobiomu hibernujących niedźwiedzi brunatnych

Wnioski płynące z pokarmowego mikrobiomu hibernujących niedźwiedzi brunatnych

Otyłość i zaburzenia zdrowia metabolicznego są często uważane za ściśle powiązane. Jednak badanie przeprowadzone przez grupę Fredrika Baeckheda na Uniwersytecie w Gothenburgu sugeruje, że niekoniecznie tak jest - przynajmniej w brązowych niedźwiedziach! (1)

Poprzez badanie masy ciała i mikroflory jelitowej u niedźwiedzi brunatnych zarówno w okresie letnim, jak i zimowym - kiedy zwierzęta te przechodzą w okres hibernacji 6 miesięcy - zidentyfikowali główne różnice w różnorodności i względnej obfitości niektórych mikroflory jelitowej. Latem niedźwiedzie przejadają się i dramatycznie przybierają na wadze, podczas gdy podczas długiego okresu postu w zimie tracą całą nadwagę. Najbardziej fascynującym aspektem tego badania było to, że pomimo ich "letniej otyłości" niedźwiedzie nie rozwinęły negatywnych zmian metabolicznych, w tym insulinooporności i cukrzycy znanej jako zespół metaboliczny, dysregulację metaboliczną, która wykazała dramatyczny wzrost w Ameryce Północnej i innych rozwiniętych krajach. .

Poszukując możliwej roli mikrobiomu jelitowego w tych sezonowych zmianach metabolicznych, badacze przyjrzeli się mikroorganizmom i metabolitom jelit niedźwiedzi. Niespodziewanie podczas hibernacji nastąpiło zmniejszenie różnorodności i obniżenie poziomu niektórych taksonów, w szczególności Firmicutes i Actinobacteria, oraz zwiększenie poziomu Bacteroidetes. Przeniesienie stolca niedźwiedzi otrzymanych podczas różnych sezonów na myszy wolne od zarazków (myszy bez własnego mikrobiomu jelitowego) naśladowało niektóre z objawów metabolicznych niedźwiedzi, wyraźnie sugerując rolę mikrobiomu w sezonowych zmianach metabolicznych.

Trzy taksony drobnoustrojowe, które wykazywały sezonowe zmiany u niedźwiedzi, stanowią większość mikroflory jelitowej człowieka, a zmiany w ich względnej obfitości w jelitach zostały wcześniej wykazane przez Ruth Ley i współpracowników u osób otyłych. (2) W swoich badaniach odkryli, że względna obfitość bakterii Bacteroidetes wzrasta, podczas gdy liczba Firmicutes spada, ponieważ osoby otyłe tracą masę na diecie niskokalorycznej ograniczonej do tłuszczu lub węglowodanów. Wzrost Bacteroidetes był istotnie skorelowany ze spadkiem masy ciała, ale nie całkowitym spożyciem kalorii. W badaniu przeprowadzonym przez Petera Turnbaugha i współpracowników, badacze wykazali, że kiedy "otyła mikroflora" została przeszczepiona do jelita myszy bez ich własnej mikroflory (tzw. Myszy pozbawione zarazków), wykazali oni znacznie większy wzrost całkowitej tkanki tłuszczowej niż myszy skolonizowane przez "szczupła mikrobota". Ich wyniki sugerują, że "otyły mikrobiom" ma zwiększoną zdolność do pobierania energii z diety i że ten typ otyłości był "przenoszony" przez mikroflorę jelitową. (3)

Wracając do grupy Baeckheda badającej niedźwiedzia brunatnego, zmiany mikrobiologiczne w jelitach obserwowane, gdy niedźwiedzie były w stanie przedłużonego postu i utraty wagi (zwiększona obfitość Bacteroidetes i zmniejszona liczba Firmicutes) były podobne do "szczupłej ludzkiej mikroflory", a lustro obraz zmian mikrobiologicznych obserwowanych u osób otyłych, co dodatkowo implikuje mikroflorę jelitową w stanie metabolicznym organizmu.

Tak jak w przypadku większości badań na zwierzętach, ekstrapolacja z fascynującego badania niedźwiedzia na przyczynę epidemii otyłości u ludzi i jej leczenie musi być przeprowadzona z zachowaniem ostrożności. Istnieje jednak kilka ważnych konsekwencji:

  • Oczywiście byłoby świetnie zidentyfikować mikrobiologicznie produkowane chemikalia, które pozwalają niedźwiedziołom stać się otyłe latem po lecie, bez wywoływania skutków metabolicznych szkodliwych dla otyłości u ludzi.
  • Podobnie, byłoby bardzo interesujące zidentyfikowanie cząsteczek sygnałowych drobnoustrojów, które są w stanie odciąć ruch niedźwiedzi, aby jeść, gdy nadejdzie czas przejścia w stan hibernacji.
  • Intermittent post został zaproponowany jako skuteczny sposób na zmniejszenie masy ciała i poprawę zdrowia metabolicznego, a kilka badań na ludziach wspiera taki schemat diety. (4)

Co najważniejsze, podobnie jak inne ostatnie badania na ludziach (5) potwierdzają, że indukowane dietą fizjologiczne oscylacje w różnorodności mikroflory jelitowej i względna obfitość różnych taksonów mają znaczący wpływ na stan metaboliczny zdrowych organizmów. Utrata takich sezonowych oscylacji drobnoustrojów w mikrobiomie osób żyjących w krajach rozwiniętych, które wykazują progresywny i pozornie nieodwracalny spadek różnorodności, prawdopodobnie odegra ważną rolę w wielu chorobach przewlekłych, w tym cukrzycy typu II i zespole metabolicznym.

  1. Sommer F i in. Mikroflora jelitowa moduluje metabolizm energetyczny u hibernującego niedźwiedzia brunatnego Ursus arctos. Raporty komórkowe 14: 1655-61, 2016
  2. Ley, RE i in. Ekologia drobnoustrojów: ludzkie drobnoustroje jelitowe związane z otyłością. Natura. 2006 Dec 21; 444 (7122): 1022-3.
  3. Peter J. Turnbaugh i in. Mikrobiom gutów związany z otyłością o zwiększonej zdolności do zbierania energii. Natura. 2006 Dec 21; 444 (7122): 1027-31.
  4. Patterson RE i in. Przerywany post i ludzkie zdrowie metaboliczne. J Acad Nutr Diet. 2015 Aug; 115 (8): 1203-12. doi: 10.1016 / j.jand.2015.02.018. Epub 2015 Apr 6.
  5. Smits SA i in. Sezonowa jazda rowerowa w mikrobiomie jelitowym zbieraczy myśliwych Hadza w Tanzanii. Nauka 357: 802-6, 2017