Эти кишечные бактерии предотвращают ожирение у мышей: суть исследований

Обследование женщины с жалобами на непрерывный понос и острую боль в животе обнаружило острое воспаление толстой кишки, вызванное клостридиями. Учитывая устойчивость бактерии к антибиотикам, пациентке предложен экспериментальный, но эффективный метод терапии — трансплантация донорской микробиоты (кишечная микрофлора).

После введения в кишечник пациентки 600 мл суспензии донорского кала рецидивов заболевания больше не наблюдалось — микробиота донора успешно вытеснила патоген и заняла его ниши.Эти кишечные бактерии предотвращают ожирение у мышей

Однако через год женщина пожаловалась врачу на быстрый набор веса, в то время как всю жизнь до трансплантации она имела нормальную и стабильную массу тела. С момента проведения процедуры прибавка составила 15 кг, а общая масса тела достигла 77 кг при росте 155 см.

Несмотря на фитнес и диету вес пациентки вскоре превысил 80 кг. Врач обратил внимание, что в целом здоровый донор также имеет избыточную массу тела и допустил возможность «заражения» ожирением через микробиоту. На первый взгляд столь смелое предположение имеет серьезную доказательную базу.

В этой статье я расскажу о влиянии микробиоты на пищеварение, и почему ее видовое разнообразие снижает, а однообразие увеличивает риск ожирения.

Введение

Вероятность наследования ожирения достигает 80%, однако индивидуальные различия в ядерном геноме обуславливают менее 2% изменчивости массы тела в популяции. Кроме того, ядерный геном передается ребенку почти поровну от каждого родителя, но дети наследуют ожирение с заметно большей частотой от матерей.

Этот феномен часто объясняется влиянием на метаболизм митохондрий, у которых своя ДНК и которые отсутствуют в головке сперматозоида, поэтому митохондриальный геном наследуется эмбрионом только из яйцеклетки матери. Однако результаты исследования митохондриального генома объясняют еще меньше случаев наследования ожирения.

Таким образом, если наследование данного заболевания лишь частично опосредованно ядерным и митохондриальным геномами, то может быть ожирение передается детям в основном через третий геном человека — микробиом (совокупность генов микробиоты), который также наследуется от матери? Наследование и изменчивость микробиомаВнутриутробное развитие сопровождается абсолютной стерильностью плода, который впервые получает микробиоту, преодолевая родовые пути во время естественных родов. Поэтому дети, рожденные естественным путем, имеют более разнообразную микробиоту, чем извлеченные с помощью кесарева сечения. Также в исследованиях было показано, что дети рожденные путем кесарева имеют больший риск развития ожирения. Тем не менее состав микробиоты у данных детей постепенно нормализуется при условии наличия грудного вскармливания, которое обеспечивает доминирование бифидобактерий и лактобацилл, подавляющих популяции условно-патогенных бактериоидов и клостридий. Рождение естественным путем и грудное вскармливание формирует видовой костяк микробиоты, который обычно сохраняется на всю жизнь. Дальнейшее обогащение микробиоты другими видами бактерий зависит от образа жизни.Эти кишечные бактерии предотвращают ожирение у мышей

Так, например, посещение детского сада является значимым и независимым фактором увеличивающем видовое разнообразие микробиоты. С другой стороны, широкое применение антибиотиков и антисептиков, а также строгие санитарные стандарты и нормы гигиены снижают интенсивность обмена микробиотой между людьми и ее разнообразие. Таким образом можно говорить о наследуемости и изменчивости микробиома.

Структура микробиоты

С возрастом численность бактериальных клеток в кишечнике постепенно достигает 100 триллионов, что превышает количество собственных клеток организма взрослого человека в 10 раз. При этом, благодаря малым размерам бактерий, вся микробиота весит до 2 кг и умещается в толстой кишке.Эти кишечные бактерии предотвращают ожирение у мышейОколо 60% содержимого прямой кишки — микроорганизмы, колонии которых разрастаются на волокнах растительной пищи (клетчатке), используя их в качестве пищи и каркаса, формируя тем самым комкообразную консистенцию фекалий. Несмотря на значительную численность бактерий, их взаимодействия с организмом человека долгое время рассматривалось учеными строго в рамках комменсализма, при котором микроорганизм извлекает пользу от взаимоотношения, а макроорганизм не получает ни пользы, ни вреда. Однако с развитием методов генотипирования представления о микробиоте значительно изменились.Эти кишечные бактерии предотвращают ожирение у мышей

Было установлено, что видовое разнообразие микробиоты достигает 300-700 видов микроорганизмов, а их суммарный геном состоит из 10 миллионов генов, что в 300 раз превышает геном человека. Такое суммирование генов микробиома и сравнение их количества с таковым показателем у человека здесь не для красного словца. Многие гены бактерий функционально дополняют ядерный геном человека, а межвидовое взаимодействие микроорганизмов настолько тесное, что некоторые виды буквально не могут жить друг без друга. Последние открытия в этом направлении позволили говорить о взаимовыгодных отношениях человека и микробиоты, а совокупность ее генов названа микробиомом или третьим геномом человека. Для иллюстрации приведу конкретный пример.

Физиология микробиоты

С растительной пищей мы потребляем полимеры фруктозы (фруктаны), для расщепления которых на простые сахара у нас нет собственных ферментов. Нерасщепленные фруктаны не всасываются, и их накопление в кишечнике вызывает тяжелые расстройства, а в ротовой полости они используются кариозными бактериями для прикрепления к зубной эмали.

На помощь нам приходят бифидобактерии и лактобациллы, которые имеют гены ферментов для расщепления фруктанов до лактата и ацетата. Данные метаболиты создают более кислые условия, которые снижают размножение чувствительных к кислоте и вызывающих диарею условно-патогенных бактерий.

Кроме того, лактат и ацетат в качестве источника энергии используют другие виды дружественной микрофлоры, которые производят бутират — основной источник энергии для клеток эпителия кишечника и ингибитор проникновения в них внутриклеточных патогенов, а также это соединение снижает риск развития язвенного колита и рака толстой кишки.

Вот так, всего несколько видов бактерий из опасных для организма компонентов пищи синтезируют целебное вещество, и, защищая свою нишу от конкурентов, в качестве бонуса человеку, подавляют рост патогенов в его кишечнике! А теперь представьте, как десятки и сотни видов микроорганизмов объединены в более длинные и разветвленные метаболические цепи, продуцирующие незаменимые аминокислоты, витамины и прочие метаболиты, тем самым модулируя пищеварение, иммунитет и даже наше поведение, в том числе пищевое.Эти кишечные бактерии предотвращают ожирение у мышей

Микробиота и ожирение

Значительное влияние микробиоты на ожирение впервые было продемонстрировано на полностью лишенных микроорганизмов и выращенных в стерильных условиях мышах. Характерно, что стерильные мыши обычно имеют на 42% меньше жировой ткани, чем аналогичные мыши с микрофлорой.

При этом более худые стерильные мыши потребляют на 29% больше пищи, чем их более полные собратья с микрофлорой. Исследователи переносили микрофлору от обычных мышей к стерильным и в течение двух недель наблюдали увеличение жировой ткани на 57%, несмотря на снижение потребления пищи на 27%!Эти кишечные бактерии предотвращают ожирение у мышейАвторы пришли к выводу, что микрофлора помогает извлекать больше энергии из меньшего количества пищи. При этом энергоэффективность пищеварения с микрофлорой повышается настолько сильно, что полученный избыток калорий запасается в жировую ткань.

Полученные в данном исследовании результаты обусловлены низким разнообразием самостоятельно синтезируемых организмом млекопитающих гликозидаз — ферментов для расщепления связей в молекулах сложных углеводов, таких как растительная клетчатка. Для сравнения, если в нашем геноме всего 20 генов для синтеза гликозидаз, то один только вид бактериоидов синтезирует 261 разновидность гликозидаз, а весь микробиом содержит 250 000 генов для синтеза данных ферментов. Таким образом, в случае отсутствия микробиоты богатая энергией клетчатка покидает организм с испражнениями, не удовлетворяя потребности в калориях, поэтому стерильные мыши едят больше и весят меньше своих собратьев с нормальной микрофлорой. Результаты данных исследований невольно рождают идею о способе лечения ожирения тотальным уничтожением микробиоты антибиотиками. Однако коэволюция человека и микробиоты зашла так далеко, что реализация данной идеи невозможна, а с клинической точки зрения — очень опасна.

Во-первых, в отличие от мышей мы не можем позволить себе жить в стерильных условиях. Окружающая среда содержит множество патогенных микроорганизмов, которые будут рады занять ниши, освобожденные от естественной микрофлоры.

Например, женщина, клинический случай которой приведен вначале статьи, получила инфекцию клостридиями как раз после лечения бактериального вагиноза высокими дозами антибиотиков. Во-вторых, я уже упоминал, что без микробиоты мы не способны самостоятельно расщеплять фруктаны, накопление которых чревато тяжелыми расстройствами пищеварения.

И наконец, в-третьих, применение антибиотиков на практике показывает противоположный эффект — ожирение усугубляется, а более разнообразная и богатая по составу микробиота — защищает от ожирения.

Антибиотики и ожирение

Еще с середины прошлого века антибиотики широко применяются в сельском хозяйстве для ускорения набора веса скота. С этой целью прапараты добавляются в корм на постоянной основе, в результате чего 70% произведенных антибиотиков расходуется на животноводство.Эти кишечные бактерии предотвращают ожирение у мышейПоложительное влияние антибиотиков на массу тела долгое время объясняли профилактикой инфекций, ведь здоровое животное быстрее набирает вес. Но позже было доказано, что данная зависимость опосредованна изменениями в составе микробиоты. Аналогичное влияние антибиотиков на массу тела у человека считалось маловероятным, так как антибиотикотерапия применяется кратковременно и эпизодически. Между тем 10 лет назад в исследованиях было установлено, что даже однократный курс антибиотиков ведет к снижению разнообразия микробиоты человека в течение 4-х лет. Проведенный в 2017 году мета-анализ исследований на почти 500 000 человек констатировал значительное влияние применения антибиотиков во младенчестве на увеличение риска развития ожирения в более старшем возрасте, при этом доза антибиотика положительно коррелировала со степенью ожирения. Таким образом, ожидаемого снижения массы тела в результате подавления микробиоты не происходит, а в перспективе, напротив, наблюдается развитие ожирения. Предположительно, антибиотики, избирательно уничтожая чувствительных к ним представителей нормальной микрофлоры, формируют своего рода «микробиоту ожирения».

Концепция непрерывной метаболической цепи и «микробиота ожирения»

Полноценная микробиота представляет собой непрерывную метаболическую цепь реакций расщепления богатой энергией клетчатки до бедных энергией соединений. При этом каждый промежуточный еще содержащий энергию метаболит усваивается очередной в метаболической цепи бактерией, способной синтезировать ферменты для его расщепления, поглощая свою порцию энергии.

Конечными метаболитами функционирования непрерывной метаболической цепи являются короткоцепочечные жирные кислоты, которые в основном катаболизируются клетками кишечника и не сублимируются в жировой ткани, а некоторые из них даже ингибируют липогенез и подавляют аппетит.

Таким образом полноценная микробиота практически полностью утилизирует энергию клетчатки и защищает хозяина от ожирения, даже если тот злоупотребляет быстрыми углеводами.

В отличие от нормальной микрофлоры, «микробиота ожирения» однообразна из-за отсутствующих видов, родов или целых семейств бактерий, поэтому не способна образовать непрерывную метаболическую цепь.

Так как разные виды клетчатки расщепляются многими представителями микробиоты, то отсутствие некоторых из них не блокирует начало метаболической цепи и пищевые волокна благополучно расщепляются до промежуточных метаболитов.

В свою очередь отсутствие видов бактерий, специфически расщепляющих промежуточные метаболиты, ведет к накоплению последних в просвете кишки. В отличие от клетчатки, промежуточные метаболиты способны усваиваться организмом, в том числе увеличивая запасы жировой ткани.

Таким образом «микробиота ожирения» содержит своего рода бреши, через которые энергия «утекает» в организм человека.

Предполагаемая «микробиота ожирения» нашла подтверждение в экспериментах по трансплантации фекалий от людей с разным телосложением к стерильным мышам. Чтобы исключить прочие факторы микробиоту для трансплантации набирали у 8 близнецов, пары которых различались по наличию и отсутствию ожирения, а мыши, получившие микробиоту от людей с разным телосложением, проживали раздельно. Микробиота, полученная от близнецов с ожирением, имела скудный видовой состав, по сравнению с более разнообразной микробиотой близнецов с нормальным телосложением.

Эти кишечные бактерии предотвращают ожирение у мышейВ результате эксперимента мыши, получившие «микробиоту ожирения», демонстрировали значительный набор жировой массы тела уже на 8 сутки после трансплантации. В тоже время, масса жира у мышей, получивших микробиоту от близнецов с нормальной массой тела, оставалась без значимых изменений на протяжении всего эксперимента.Эти кишечные бактерии предотвращают ожирение у мышейКроме того, авторы данного исследования решили проверить заразность ожирения. Для этого полученных в результате трансплантации разной микробиоты мышей через 5 дней разместили в общей клетке. Контроль массы и состава тела на 10 сутки совместного проживания показал, что мыши, получившие «микробиоту ожирения», набрали меньше жира, чем аналогичные мыши в первой части эксперимента (проживающие изолированно), и практически не отличались от мышей-сожителей, получивших микробиоту от близнецов с нормальным телосложением. Анализ микробиомов демонстрировал увеличение разнообразия микробиоты у мышей, изначально получивших однообразную «микробиоту ожирения». Важно, что исходно получившие разнообразную микробиоту худые мыши не заразились ожирением от сожителей.Эти кишечные бактерии предотвращают ожирение у мышейАнализ метаболитов в кишке показал, что после совместного проживания у мышей, исходно получивших «микробиоту ожирения», наблюдалось снижение дисахаридов и увеличение короткоцепочечных жирных кислот. Таким образом, было установлено, что разнообразная микробиота защищает от развития ожирения, а трансплантация или естественная передача такой микробиоты к мышам с ожирением ведет к нормализации массы тела.

Читайте также:  Острая кишечная непроходимость: хирургия и неотложная помощь

Источник: https://glagolas.livejournal.com/175721.html

Иммунные Т-клетки защищают от ожирения за счет регуляции кишечной микробиоты

Эти кишечные бактерии предотвращают ожирение у мышей

Иммунные Т-клетки помогают поддерживать стройность за счет регуляции кишечной микробиоты

Примечание редактора. Многие наверняка уже слышали или читали о том, что именно микрофлора кишечного тракта (кишечный микробиом) принимает активное участие в созревании клеток иммунной системы, 70-80% из которых находятся в кишечнике, а также стимулирует ответную иммунную реакцию.

Именно поэтому, многие исследования посвящены иммуномодулирующей активности определенных штаммов кишечных бактерий, в т.ч. пробиотических. Иными словами, основная масса работ сосредоточена на вопросе влияния микроорганизмов на иммунитет.

Однако предлагаемый здесь материал описывает результаты исследования, имеющего обратный порядок взаимодействия → теперь иммунитет регулирует кишечную микробиоту. Хотя с учетом выше сказанного, одно другого не исключает…

ИССЛЕДОВАНИЕ

Исследователи в области здравоохранения из Университета штата Юта, США, определили особый класс бактерий из кишечника, который предотвращает ожирение у мышей, предполагая, что эти же микробы могут аналогичным образом контролировать вес у людей. Полезные бактерии из рода Клостридий (Clostridia), являются частью микробиома — вместе с триллионами других бактерий и прочих микроорганизмов, которые населяют кишечник.

Опубликованное в июле 2019 г. в онлайн-журнале Science исследование показало, что у здоровых мышей есть много клостридий — классы от 20 до 30 бактерий — но те, у кого нарушена иммунная система, с возрастом теряют эти микробы из кишечника. Даже при правильном питании мыши неизбежно страдают ожирением. Возвращение этого класса микробов животным позволило им оставаться стройными.

Джун Раунд (June Round), доктор медицины, доцент кафедры патологи медицинского факультета Университета штата Юта, является соавтором исследования вместе с профессором и доктором медицины В. Заком Стивенсоном (W. Zac Stephens), а также доктором медицины Чарисс Петерсен, которая в свое время возглавляла это исследование аспирантом.

«Теперь, когда мы нашли минимальные бактерии, ответственные за эффект похудения, у нас есть потенциал, чтобы действительно понять, что делают эти микроорганизмы и имеют ли они терапевтическую ценность», — говорит Джун Раунд.

Результаты этого исследования уже указывают в этом направлении. Петерсен и её коллеги обнаружили, что Clostridia предотвращает увеличение веса, блокируя способность кишечника поглощать жир.

Мыши, экспериментально обработанные так, чтобы клостридии были единственными бактериями, живущими в их кишечнике, были более худыми с меньшим количеством жира, чем мыши, у которых вообще не было микробиома.

У них также был более низкий уровень гена, CD36, который регулирует поглощение организмом жирных кислот.

По словам Раунд, такое понимание может привести к терапевтическому подходу с преимуществами перед существующими способами восстановления здоровой микробиоты, за счет ее трансплантации.

Терапевтические средства, основанные на переносе живого микробиома в кишечник, не будут работать эффективно для всех из-за различий в рационе питания и других факторов, которые влияют на то, какие бактерии могут выжить и процветать.

Текущее исследование показало, что одна или несколько молекул, продуцируемых Clostridia, препятствуют всасыванию жира в кишечнике. Следующим шагом является выделение этих молекул и дальнейшая характеристика того, как они работают, чтобы определить, могут ли они стимулировать целенаправленное лечение ожирения, диабета 2 типа и других связанных с этим нарушений обмена веществ.

«Эти бактерии эволюционировали, чтобы жить с нами и приносить нам пользу», — говорит Петерсен. «Нам есть чему поучиться у них».

Открытие, что мыши с ослабленной иммунной системой просто не могли не стать тучными, было открытием, которое могло и не произойти.

Однако интуиция вовремя привела Петерсен в лабораторию, чтобы увидеть, что мыши, генетически сконструированные с недостатком myd88, гена, определяющего иммунный ответ, были «такими же толстыми, как блины».

Петерсен позволила грызунам стареть дольше, чем обычно, обнаруживая недооцененную связь между иммунитетом и ожирением.

Тем не менее, наблюдение не ответило на вопрос, почему животные стали полнее.

Основываясь на предыдущих исследованиях, проведенных ею в лаборатории Раунд, она подозревала, что тут замешан был микробиом.

Она помогла продемонстрировать, что одной из функций иммунной системы является поддержание баланса между разнообразными бактериями в кишечнике.

Нарушение защитных сил организма может привести к тому, что некоторые виды бактерий будут доминировать над другими. Иногда сдвиг негативно влияет на здоровье.

Следуя аналогичной логике, Петерсен и её коллеги определили, что ожирение, наблюдаемое у мышей с ослабленным иммунитетом, проистекает из неспособности защитной системы организма должным образом распознавать бактерии. Эти мыши вырабатывали меньше антител, которые обычно цепляются за микробиом, как ракеты, нацеленные на цель.

Это изменение сделало кишечник менее гостеприимным для клостридий — иммуноглобулин А (IgA) был неуместно нацелен на виды Clostridia и позволял расти Desulfovibrio. Клостридии подавляли, а Десульфовибрио усиливали абсорбцию липидов хозяином, модулируя экспрессию мембранного белка CD36, что привело к большему поглощению жира, чрезмерному набору веса.

Со временем у мышей также развились признаки сахарного диабета 2 типа.

Раунд указала, что согласно исследованиям, люди, страдающие ожирением, также испытывают недостаток в клостридиях, что полностью отражает ситуацию с мышами.

Есть также некоторые признаки того, что люди, которые страдают ожирением или имеют диабет 2 типа, могут иметь субоптимальный иммунный ответ.

Надежда состоит в том, что понимание этих связей позволит по-новому взглянуть на профилактику и лечение этих распространенных заболеваний.

«Мы столкнулись с относительно неизученным аспектом диабета 2 типа и ожирения», — говорит Раунд. «Эта работа откроет новые перспективы для исследования того, как иммунный ответ регулирует микробиом и метаболические заболевания».

Более детально об исследовании:

Т-клеточная регуляция микробиоты защищает от ожирения

Эти кишечные бактерии предотвращают ожирение у мышей

Рис. 1. Врожденная иммунная передача сигналов в Т-клетках регулирует микробиоту для защиты от ожирения.

Фолликулярные хелперные T-клетки (TFH) регулируют выработку IgA, что соответствующим образом формирует микробиоту.

Утрата данной регуляции приводит к расширению Desulfovibrio, что негативно влияет на колонизацию полезных Clostridia.

Функция клостридий направлена на сдерживание экспрессии CD36 и абсорбции липидов. Таким образом, уменьшение полезных клостридий может привести к ожирению.

Микробиота кишечника является критическим фактором, регулирующим метаболизм млекопитающих. Иммунная система хозяина, в свою очередь, может формировать микробиом, частично с помощью антител иммуноглобулина A (IgA).

Прим. ред.: Иммуноглобулин А (IgA) – антитело, которое играет критическую роль в иммунной функции слизистых мембран.

Представляет вид белкового соединения плазмы крови, синтезирующегося плазматическими клетками в организме человека и других теплокровных животных в ответ на попадание в него чужеродных или потенциально опасных веществ.

Основной функцией IgA является защита слизистых оболочек дыхательных, мочеполовых путей и желудочно-кишечного тракта от инфекций.

Петерсен и соавт. (Petersen et al.) сообщают, что у мышей, дефектных в развитии фолликулярных хелперных Т-клеток (TFH) и выработке кишечного IgA, с возрастом обнаруживаются признаки метаболического синдрома. Эти мыши набирают больше веса, накапливают больше жира и демонстрируют большую резистентность к инсулину по сравнению с контролем.

IgA у этих мышей неуместно нацелен на виды Clostridia и позволяет расти Desulfovibrio. Клостридий подавляет, а Десульфовибрио усиливает абсорбцию липидов хозяином, модулируя экспрессию мембранного белка CD36.

Лучшее понимание микробных продуктов, которые модулируют абсорбцию липидов, может открыть дверь к будущим методам лечения ожирения и метаболических заболеваний.

Clostridium (Клостридии) — род грамположительных спороносных бактерий. Клостридии входят в состав нормальной микрофлоры человека. Однако некоторые виды клостридий могут быть причиной заболеваний.

Клостридии входят в состав нормофлоры желудочно-кишечного тракта и женских половых путей, а также присутствуют иногда на коже и в ротовой полости. Основное место обитания клостридий в человеческом организме — толстая кишка.

В подвздошной их популяция в норме составляет 102–104 КОЕ/мл. Desulfovibrio (Десульфовибрио) — род грамотрицательных, облигатно анаэробных сульфатредуцирующих бактерий. Род содержит около65 действительно опубликованных видов.

Обитают в анаэробных осадках пресных и солоноватоводных водоёмов, морей, а также в кишечнике некоторых животных, в навозе  и испражнениях.

Микробный метагеном кишечника кодирует разнообразные функции, которые дополняют гены хозяина, участвующие в метаболизме. В поддержку этой идеи, микробиомы кишечника индивидуумов с ожирением характеризуются пониженным видовым богатством и метаболической способностью.

Таким образом, поддержание разнообразия и коллективных функциональных возможностей микробиоты, вероятно, жизненно важно для обеспечения оптимального метаболического здоровья на протяжении всей жизни. Одним из механизмов поддержания разнообразной микробиоты является Т-клеточно-зависимая продукция иммуноглобулина A (IgA).

Однако связь между IgA и развитием ожирения остается неизвестной. Хотя исследования ожирения и метаболического синдрома выявили прямую роль воспаления, люди с избыточной массой тела также демонстрируют некоторые ослабленные иммунные реакции, такие как пониженные уровни IgA слизистой оболочки.

Таким образом, поддержание микробиоты через IgA может влиять на функции как в микробиоме, так и, следовательно, в метаболизме хозяина.

Обоснование

Молодые мыши, у которых T-клетки отключили передачу сигналов Myd88 (T-Myd88 — / — мыши), обнаруживают сниженный ответ фолликулярных T-клеток и дефектное нацеливание IgA на их кишечные бактерии, которые изменяют состав микробиоты. Когда эти нокаутированные мыши постарели, у них развилось ожирение и резистентность к инсулину, несмотря на то, что они питались обычной мышиной диетой.

Прим. ред.: Нокаутированные мыши от «нокаут гена» (gene knockout)- метод молекулярной генетики, при котором из организма удаляют или делают неработоспособными определенные гены. Таким образом, получают организм, «нокаутный» по неработающим генам.

Мы определили, что развитие возрастного ожирения зависит от микробиоты. Исходя из сходства метаболического фенотипа с заболеванием человека, мы пришли к выводу, что эта модель послужит платформой для понимания того, как взаимодействие между иммунной системой хозяина и микробиотой влияет на метаболическое заболевание.

Мыши T-Myd88 — / — испытывали заметное увеличение веса в возрасте от 5 до 6 месяцев. Как и у людей, прибавка в весе сопровождалась ожирением печени, воспалительной жировой тканью и резистентностью к инсулину, которые можно было ускорить, посадив мышей на диету с высоким содержанием жиров. Истощение микробиоты за счет лечения антибиотиками спасло от этого увеличения веса.

Совместное проживание мышей T-Myd88 — / — переносило прибавку в весе к мышам дикого типа, что позволяет предположить, что состав микробиоты является движущим фактором ожирения. Главной особенностью микробиоты, образовавшейся у мышей T-Myd88 — / -, было снижение колонизации клостридий.

Метатранскриптомный анализ также выявил снижение функциональной способности некоторых видов Clostridia. Совместные эксперименты показали, что рост бактериального рода Desulfovibrio может привести к снижению колонизации клостридий. Обновление клостридий в нокаутированных животных избавила их от прибавки в весе.

Состав микробиоты при ожирении (или микробиоты ожирения) определялся реакциями дефектных фолликулярных хелперных T-клеток (TFH) и неподходящим IgA-воздействием на клостридии. Колонизация стерильных (безмикробных)  мышей защитными Clostridia привела к худобе, чему, в свою очередь, препятствовало добавление Desulfovibrio.

T-Myd88 — / — мыши поглощали больше длинноцепочечных жирных кислот (LCFAs), что позволяет предположить, что микробиота регулирует поглощение липидов. У колонизированных клостридиями стерильных животных подавлялся CD36, рецептор, который обеспечивает связывание и поглощение LCFA, тогда как добавление Desulfovibrio усиливало экспрессию этого рецептора.

Наконец, инкубация бесклеточного супернатанта, выделенного из клостридий, с эпителиальными клетками кишечника была способна подавлять экспрессию CD36 в культуре, предполагая, что секретируемая бактериальная молекула регулирует экспрессию гена-хозяина.

Снижение Т-клеточного ответа в кишках мышей T-Myd88 — / — приводит к потере колонизации и функции клостридий (Clostridia), а также к росту десульфовибрио (Desulfovibrio), что в совокупности приводит к метаболическому заболеванию. Мы наблюдали аналогичные изменения в микробиоте у лиц с метаболическим синдромом и ожирением.

Наши результаты показывают противоположные микробные регуляторы экспрессии CD36 и накопления жира в кишечнике. Механизм, с помощью которого Clostridia и Desulfovibrio изменяют CD36, остается неизвестным, и последующие исследования будут необходимы для выяснения этого взаимодействия.

Основная работа в области изучения иммунитета при метаболических заболеваниях была сосредоточена на роли хронического воспаления. Тем не менее, эти исследования подчеркивают важность сильного иммунного ответа в желудочно-кишечном тракте для предотвращения метаболического заболевания, которое остается неизученным у людей.

Будущие исследования должны быть сосредоточены на изучении взаимодействия между кишечным иммунитетом и микробиотой у лиц с метаболическим заболеванием, поскольку это поможет выявить дополнительные биомаркеры и терапевтические вмешательства.

Источник: http://propionix.ru/novosti/news_post/immunnyye-t-kletki-zashchishchayut-ot-ozhireniya-za-schet-regulyatsii-kishechnoy-mikrobioty

Бактерии от постных мышей предотвращают ожирение у сверстников — — Здоровье — 2019

Эти кишечные бактерии предотвращают ожирение у мышей

Кишечные бактерии от постных мышей могут проникать в кишки склонных к ожирению клеточных товарищей и помогать их новым хозяевам бороться с увеличением веса.

Читайте также:  Как проверить желудок: исследование кислотности без гастроскопии

Исследователи во главе с Джеффри Гордоном, биологом из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, штат Миссури, намеревались найти прямые доказательства того, что кишечные бактерии играют роль в ожирении.

Команда взяла кишечные бактерии из четырех наборов близнецов-людей, у которых один из каждой пары был худым, а у одного — ожирение, и ввела микробы в мышей, выведенных без микробов. Мыши, которым давали бактерии от худощавого близнеца, оставались худыми, в то время как те, кому давали бактерии от тучного близнеца, быстро набирали вес, хотя все мыши ели примерно одинаковое количество пищи.

Команда задалась вопросом, будут ли микробиоты кишечника у какой-либо группы мышей подвергаться влиянию мышей одного типа, живущих в тесных помещениях, с животными, укрывающими другой тип.

Поэтому ученые взяли мышей с «худой» микробиотой и поместили их в клетку с мышами с «ожирением», прежде чем эти мыши смогли начать набирать вес.

«Мы знали, что мыши легко обменяются своими микробами», — говорит Гордон, то есть съедает фекалии друг друга. Конечно же, популяции бактерий у мышей типа ожирения изменились, чтобы соответствовать популяции их худых сокамерников, а их тела оставались худыми, пишет сегодня команда ученых в Science .

Однако бактериальная инвазия проходила только в этом направлении: бактерии мышей с ожирением не могли колонизировать бедного соседа.

Это имеет смысл, говорит Гордон, который обнаружил в более ранней работе, что популяция кишечных бактерий у тучных людей менее разнообразна, чем у худых, оставляя незаполненные ниши в микробиоте.

«Правильные ингредиенты» Но это заставило его задуматься: если бактерии тощих людей настолько хороши в создании магазина в кишечнике ожирения, «почему у нас в Америке нет эпидемии худобы?»

Поэтому команда накормила мышей более человеческой пищей, превратив продукты, такие как сухие завтраки и пицца, в гранулы для мышей.

Когда животным давали рацион с низким содержанием насыщенных жиров и высоким содержанием фруктов и овощей, передача кишечных микробов от мышей с постным типом к тем с ожирением по-прежнему происходила; однако, когда мышам давали диету с высоким содержанием жиров и овощей, этого не происходило, и мыши с бактериями ожирения набирали вес. «Существует сложная взаимосвязь между нашей диетой и тем, как работают наши кишечные жуки», — говорит Гордон. «Вы должны иметь правильные ингредиенты».

Патрис Кани, который изучает взаимодействие между кишечными бактериями и метаболизмом в Католическом университете Левена в Бельгии, впечатлен тем, что авторы исследования смогли продемонстрировать причинно-следственную связь между кишечной микробиотой и такими физическими особенностями, как тип тела. И он говорит, что можно узнать гораздо больше о взаимодействии кишечных бактерий и диеты на работе. «Этот документ похож на банк информации», — говорит он. «Мы можем продолжать возвращаться для более глубокого взгляда».

Источник: https://ru.yair-technologies.com/bacteria-from-lean-mice-prevent-obesity-peers-628494

Секрет клостридий: могут ли кишечные бактерии контролировать массу тела человека?

Эти кишечные бактерии предотвращают ожирение у мышей

Результаты исследования, опубликованные 25 июля 2019 г. в журнале «Science», свидетельствуют, что кишечник здоровых мышей заселен большим количеством клостридий. Однако у мышей с нарушениями в работе иммунной системы с возрастом уменьшается количество этих бактерий. Даже при правильном питании у таких мышей неизбежно возникает ожирение. Но если кишечник данных животных снова заселить клостридиями, они смогут вернуть здоровую массу тела.

Какой эффект оказывают клостридии?

Ученые установили, что клостридии предотвращают увеличение массы тела, блокируя способность кишечника поглощать жиры. Мыши, экспериментально обработанные так, что клостридии были единственными бактериями, живущими в их кишечнике, обладали меньшим количеством жира, чем мыши, у которых вообще не было микробиома.

Так, это исследование показало, что одна или несколько молекул, продуцируемых клостридиями, препятствуют всасыванию жира в кишечнике.

Следующим шагом ученых является выделение этих молекул и дальнейшая характеристика того, как они работают, чтобы определить, могут ли они использоваться для целенаправленного лечения ожирения, сахарного диабета 2-го типа и других заболеваний, связанных с нарушением обмена веществ.

Роль иммунной системы

Почему же мыши с нарушениями в работе иммунной системы не могут восстановить здоровую массу тела? Дело в том, что одной из функций иммунной системы является поддержание баланса между разнообразными бактериями в кишечнике. Нарушение защитных сил организма может привести к тому, что некоторые виды бактерий будут доминировать над другими. Иногда сдвиг негативно влияет на здоровье.

Следуя аналогичной логике, ученые определили, что ожирение, наблюдаемое у мышей с ослабленным иммунитетом, связано с тем, что защитная система их организма не может надлежащим образом распознавать бактерии.

Это изменение делает кишечник менее «гостеприимным» для клостридий, что приводит к большей абсорбции жира и чрезмерному увеличению массы тела.

Со временем у таких мышей появляются признаки сахарного диабета 2-го типа.

Ученые сообщают, что лица с ожирением также испытывают недостаток клостридий. Есть также некоторые признаки того, что пациенты с ожирением или сахарным диабетом 2-го типа могут иметь субоптимальный иммунный ответ. Ученые надеются, что понимание этих связей позволит по-новому взглянуть на профилактику и лечение заболеваний, связанных с нарушением обменных процессов.

Источник: https://www.apteka.ua/article/509350

Как белок работает с кишечными бактериями, чтобы предотвратить ожирение

Ожирение связано с более высоким уровнем воспаления в организме, но основные механизмы остаются неясными. Однако недавно группа исследователей узнала, как один противовоспалительный белок влияет на увеличение веса.

Эти кишечные бактерии предотвращают ожирение у мышей

  • Там это сложная взаимосвязь между воспалением, кишечными бактериями и ожирением.
  • Исследование, недавно опубликованное в журнале Cell Host & amp; Микроб говорит, что NLRP12, противовоспалительный белок, защищает от мышей ожирения и резистентности к инсулину.
  • Исследование проводилось учеными из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл, а также коллегами из других исследовательских институтов по всему миру.
  • В своей статье исследователи также сообщают, что ген NLRP12, который кодирует противовоспалительный белок с тем же названием, оказывается неэффективным у людей с ожирением.
  • Кроме того, активность NLRP12 способствует росту определенных штаммов «хороших» кишечных бактерий, которые оказывают дополнительное защитное действие против ожирения и резистентности к инсулину.
  • «На ожирение влияет воспаление, а не просто переедание и недостаток физической активности, и это исследование показывает, что уменьшение воспаления способствует появлению» полезных «бактерий, которые могут помочь сохранить здоровье вес «, объясняет старший автор исследования Дженни PY Ting.

Активность гена влияет на воспаление

В новом исследовании ученые хотели установить, как ген NLRP12 повлияет на вероятность развития ожирения у человека.

Для этого они работали с мышами, которых они генетически сконструировали, чтобы не экспрессировать этот ген (нокаутные мыши). Тинг и команда в течение нескольких месяцев кормили нокаутированных и обычных мышей диетой с высоким содержанием жиров.

  1. Хотя мыши обеих групп придерживались одного и того же вида питания, нокаутированные мыши легче накапливали жир и стали проявлять признаки резистентности к инсулину, что свидетельствует о развитии ожирения.
  2. Кроме того, у мышей без гена NLRP12 было больше воспаления как в кишечнике, так и в областях их тела, где они откладывали жир.
  3. Однако, чтобы понять, как воспаление связано с набором веса, исследователи сделали дополнительный шаг; они переместили некоторых нокаутированных мышей в другое учреждение и — для предотвращения распространения патогенных микроорганизмов — дали мышам антибиотики.
  4. «Мы заметили, что мыши, получавшие антибиотики, набирали меньший вес, чем мыши, которые оставались в старом учреждении», — объясняет соавтор исследования Агнешка Труакс.
  5. «Это привело нас к подозрению, что кишечные бактерии были вовлечены в развитие ожирения», — продолжает она.

Кишечные бактерии могут играть ключевую роль

Затем Тинг и его команда изучили нокаутированных мышей, содержащихся в среде без бактерий, и заметили, что они не прибавляют в весе. Это, как они заключили, было связано с тем, что на системы животных не влияла бактериальная активность.

  • В этом случае тот факт, что у мышей отсутствовал ген NLRP12, по-видимому, не влиял на их прибавку в весе, что позволяет предположить, что воздействие определенных видов бактерий может быть ключом к возможному развитию ожирения.
  • Исследователи также отметили еще один интересный факт: нокаутированные мыши, которые жили вместе со здоровыми грызунами, которые действительно экспрессировали ген NLRP12, также не набирали лишний вес.
  • Это говорит о том, что они подвергались воздействию полезных бактерий от контрольных мышей, что защищало их от избыточного веса.
  • Такие результаты показательны в контексте, в котором исследования показали, что ожирение коррелирует с потерей бактериального разнообразия в кишечнике.
  • При ожирении некоторые штаммы бактерий подавляются, что позволяет другим бактериям размножаться при отсутствии конкуренции.

Опасность потери бактерий

В новом исследовании исследователи увидели, что у нокаутных мышей, у которых отсутствовал ген NLRP12, наблюдалась значительная потеря бактериального разнообразия.

В их случае диета с высоким содержанием жиров в сочетании с ростом воспаления, вызванного отсутствием NLRP12, привела к высоким уровням бактериального семейства Erysipelotrichaceae. Исследователи также обнаружили, что эти бактерии усугубляют ущерб, причиняемый диетой с высоким содержанием жиров.

  1. В то же время, нокаутные мыши потеряли количество Lachnospiraceae, который является типом полезных кишечных бактерий, которые помогают противодействовать воспалению и конкурируют с Erysipelotrichaceae, сдерживая их распространение.
  2. Исследователи объясняют, что
  3. Lachnospiraceae также оказывают защитное действие против резистентности к инсулину и ожирения у мышей.
  4. «Все воспалительные и метаболические изменения, которые мы наблюдали у мышей, нокаутированных по NLRP12, во время диеты с высоким содержанием жиров, были по существу обращены вспять, когда мы повторно поставили Lachnospiraceae», — объясняет Truax.

Результаты могут привести к лучшим способам борьбы с ожирением, добавляют ученые; Lachnospiraceae вырабатывают жирные кислоты с короткой цепью, тип молекулы, которая играет важную роль в метаболических процессах. Два из них — бутират и пропионат, которые также обладают важными противовоспалительными свойствами.

Когда исследователи попытались ввести бутират и пропионат для нокаутированных мышей, они заметили, что этот подход уравновешивает эффект отсутствия NLRP12.

Новые терапевтические возможности

Эти результаты особенно обнадеживают; бутират и пропионат уже доступны в качестве добавок.

Более того, у ученых есть веские основания полагать, что такие же реакции будут иметь место и у людей, а не только у мышей.

Это связано с тем, что дальнейшие исследования, проведенные на образцах жировых клеток, взятых у людей с ожирением, показали, что чем выше индекс массы тела человека (ИМТ), тем менее активным является NLRP12. ген, по-видимому.

« На мышах мы показали, что NLRP12 уменьшает воспаление в кишечнике и в жировых тканях. Хотя прямой причинно-следственный эффект трудно показать у людей, наши сотрудники помогли мы показываем, что у людей, страдающих ожирением, снижены уровни экспрессии NLRP12. «

Дженни Пи-Тин

  • Натуральный белок может помочь предотвратить слепотуИсследователи пролили свет на механизмы, лежащие в основе глаукомы, основной причины слепоты, которая может привести к новым методам лечения этой болезни.
  • Диабет типа 2, обнаруженный кишечными бактериямиНовое исследование предполагает, что ваши кишечные бактерии могут показать, есть ли у вас диабет 2 типа.
  • Экзема связана с кишечными бактериями у детейДети с экземой имеют больше бактерий, известных как кластеры Clostridium IV и XIVa, которые обычно ассоциируются со взрослыми, по сравнению с детьми, у которых нет экземы.
  • Паркинсона: модифицированный белок работает как наркотикУченые изменили белок Nurr1, так что вскоре он может быть использован в качестве лекарства для борьбы с болезнью Паркинсона. Протеин помогает нейронам дофамина выживать.
  • Взаимодействие между иммунитетом и кишечными бактериями влияет на старениеНарушение иммунной системы может вызвать расстройство кишечных бактерий таким образом, что это может привести к повреждению клеток и тканевым изменениям, связанным со старением.

Источник: https://medicalnews.ru/kak-belok-rabotaet-s-kishechnymi-bakterijami-chtoby-predotvratit-ozhirenie/

Найдены бактерии, которые защищают от ожирения. Как это поможет людям?

Наша кишечная микрофлора состоит из огромного количества бактерий, которые живут с нами в симбиозе и помогают в процессах пищеварения и усваивания пищи. Однако же, как оказалось, микрофлора может обладать куда большим потенциалом воздействия на организм. Не так давно группа ученых из США обнаружила ряд кишечных бактерий, которые могут предотвращать развитие ожирения.

Эти кишечные бактерии предотвращают ожирение у мышей

Какие бактерии спасут от ожирения

Как сообщается в журнале Science, эти полезные бактерии относятся к классу клостридии и в кишечнике их может быть от 20 до 30 различных видов.

В ходе исследований ученые, возглавляемые профессором Заком Стивенсом выяснили, что лабораторные мыши при утрате клостридий из кишечника начинают набирать вес даже в том случае, если они питаются правильно.

Более того, возвращение этого класса микробов животным позволило им вернуть показатели массы тела к нормальному состоянию.

Читайте также:  Как подтянуть обвисшую кожу на руках: после похудения, полезные упражнения

Теперь, когда мы нашли бактерии, ответственные за эффект похудения, мы можем понять, что именно делают микроорганизмы и как извлечь из этого терапевтическую ценность. — говорят ученые.

Как бактерии помогают сбросить вес

Обнаруженные клостридии предотвращают увеличение веса, блокируя способность кишечника поглощать жиры.

Мыши, экспериментально «обработанные» таким образом, что клостридии были единственными бактериями, живущими в их кишечнике, были более худыми и с меньшим количеством жира, чем их сородичи, у которых вообще не было микробов.

При этом они также имели более низкие уровни гена CD36, который регулирует усвоение организмом жирных кислот, что также может иметь влияние на набор лишних килограммов. Но самое важное открытие ждало ученых впереди: правильный бактериальный баланс в желудочно-кишенчом тракте может предотвратить развитие диабета.

Ученые поняли, что одна из функций иммунной системы заключается в поддержании баланса между различными видами бактерий в кишечнике. Ослабление защитных сил организма может привести к тому, что некоторые виды бактерий будут доминировать над другими. И тогда этот сдвиг негативно сказывается на здоровье.

Это интересно: Как полезные бактерии могут превращаться во вредные.

Следуя этой логике, ученые определили, что ожирение, наблюдаемое у мышей с ослабленным иммунитетом, проистекает из неспособности защитной системы организма должным образом распознавать бактерии.

Это изменение сделало кишечник менее «гостеприимным» для клостридии, что привело к большему поглощению жира и чрезмерному набору веса.

Со временем у большинства таких мышей развились признаки сахарного диабета 2 типа.

Мы наткнулись на относительно неизученный аспект диабета 2 типа и ожирения, — заявляют ученые. Наша работа откроет новые возможности в изучении того, как возникает сахарный диабет и как его предотвратить и вылечить.

Источник: https://Hi-News.ru/research-development/najdeny-bakterii-kotorye-zashhishhayut-ot-ozhireniya-kak-eto-pomozhet-lyudyam.html

Кишечная бактерия влияет на социальное поведение мышей • Новости науки

Потомство матерей, страдающих ожирением, имеет повышенный риск «расстройств аутистического спектра», включая нарушенное социальное поведение. Эксперименты на мышах показали, что в основе этих отклонений лежат изменения кишечной микробиоты. У мышей, чьи матери питались жирной пищей, снижается производство окситоцина в гипоталамусе, слабеет реакция «системы внутреннего вознаграждения» на социальные стимулы и, как следствие, пропадает интерес к общению. Оказалось, что все эти симптомы исчезают, если добавить мышам в пищу один-единственный вид кишечных бактерий — Lactobacillus reuteri.

Симбиотическая микробиота, в том числе кишечная, влияет на многие аспекты физиологии, поведения и эволюции животных (см. ссылки в конце новости).

Состав кишечной микробиоты является отчасти наследственным (например, у млекопитающих бактерии эффективно передаются от матери к детям во время родов и при грудном вскармливании), отчасти зависит от контактов с другими особями и, конечно, от диеты.

С другой стороны, известно, что диета матери может влиять на неврологические и поведенческие характеристики потомства. В частности, у людей вероятность расстройств аутистического спектра повышается в полтора-два раза, если мать во время беременности имеет избыточный вес (см.: P. Krakowiak et al., 2012.

Maternal Metabolic Conditions and Risk for Autism and Other Neurodevelopmental Disorders). Ранее было показано, что у мышей некоторые симптомы, характерные для аутизма (тревожность, стереотипные движения), можно ослабить, добавляя в пищу кишечную бактерию Bacteroides fragilis.

Впрочем, на социальное поведение мышей и их интерес к общению с сородичами эта процедура не влияет (см.: Лечение дисбактериоза кишечника снимает симптомы аутизма, «Элементы», 13.12.2013).

Эти данные позволяют предположить, что в основе связи между ожирением матери и аутизмом потомства могут лежать изменения кишечной микробиоты.

Нейробиологи и микробиологи из Медицинского колледжа Бейлора в Хьюстоне (США) решили проверить эту гипотезу экспериментально. Поскольку на людях проводить такие эксперименты невозможно, в качестве модельного объекта снова были выбраны мыши. Основное внимание в работе было уделено нарушениям социального поведения.

Для начала нужно было удостовериться, что у мышей, как и (предположительно) у людей, работает цепочка причинно-следственных связей «избыточное питание матери → ожирение → аутизм потомства».

Для этого самок разделили на контрольную и опытную группы. Контрольных самок держали на стандартной диете, опытных — на диете с повышенным содержанием жиров.

Как и ожидалось, это привело к ярко выраженному ожирению у самок в опытной группе.

Затем от всех самок было получено потомство, которое после трехнедельного периода грудного вскармливания в течение четырех недель кормили стандартной (нежирной) пищей.

Однако по своему социальному поведению они различались радикально: мыши MHFD (потомки перекормленных матерей) демонстрировали резко пониженный интерес к общению по сравнению с MRD (потомками нормально питавшихся матерей).

Социальное поведение тестировалось разными способами: например, двух незнакомых мышей сажали в камеру и подсчитывали число и длительность контактов. Дизайн другого теста показан на рис. 2.

Мыши MHFD (потомки перекормленных матерей) во всех тестах показали нарушенное социальное поведение: они не хотели общаться с сородичами и не проявляли характерного для нормальных мышей повышенного интереса к незнакомцам.

Анализ микробиоты показал, что структура бактериальных сообществ в кишечнике мышей MHFD и MRD (потомков нормально питавшихся матерей) существенно различается, причем у их матерей эти различия примерно такие же. Теперь нужно было выяснить, существует ли связь между измененной кишечной микробиотой и нарушенным социальным поведением.

Мыши практикуют копрофагию, поэтому совместное проживание с другими мышами должно способствовать обмену кишечными бактериями между особями.

Оказалось, что если юная мышь MHFD поживет в одном боксе с тремя мышами MRD 4–5 недель, то ее кишечная микробиота становится почти такой же, как у мышей MRD, а социальное поведение полностью нормализуется.

В качестве контроля в данном случае использовались мыши MHFD, прожившие такое же время с тремя другими мышами MHFD (они так и остались социально ущербными). Этот результат согласуется с предположением о том, что изменение кишечной микробиоты у мышей MHFD является причиной нарушенного социального поведения.

Следующий вопрос — какие именно изменения микробиоты ответственны за асоциальность потомства перекормленных матерей. Может быть, у них в кишечнике живут какие-то особые бактерии, нарушающие поведение, а может, наоборот, у них не хватает каких-то микроорганизмов, обеспечивающих нормальное социальное поведение здоровых мышей.

Авторы проверили, что будет, если три мыши MHFD поживут несколько недель с одной мышью MRD. Оказалось, что и в этом случае поведение MHFD нормализуется, а у мыши MRD оно остается нормальным.

Значит, дело скорее всего в том, что в микробиоте асоциальных мышей MHFD чего-то не хватает, а не в том, что в ней присутствует что-то вредное.

В таком случае мыши, полностью лишенные бактериальной микробиоты (безмикробные), тоже должны быть асоциальными. Это было проверено и подтвердилось: безмикробные мыши показали во всех тестах на социальность примерно такие же результаты, как и MHFD.

Более того, оказалось, что если искусственно «заразить» четырехнедельных безмикробных мышей микробиотой здоровых мышей MRD (путем скармливания помета), то их социальное поведение полностью нормализуется, так же как и состав кишечных бактерий.

Этого, однако, не происходит, если такую же процедуру проделать с безмикробными мышами в восьминедельном возрасте (в этом случае состав кишечной микробиоты нормализуется, а социальное поведение — нет).

Фекалии мышей MHFD, как и следовало ожидать, не обладают таким целительным действием, в каком бы возрасте их ни скармливали безмикробным мышам. Эти результаты согласуются с предположением о том, что микробиота как-то влияет на развитие мозга мышат.

Метагеномный анализ выявил несколько массовых видов кишечных бактерий, численность которых резко понижена у MHFD по сравнению с MRD. Сильнее всего (на порядок) сократилась численность бактерии Lactobacillus reuteri. Ранее было показано, что L. reuteri влияет на выработку окситоцина — важнейшего гормона, регулирующего социальное поведение (T.

Poutahidis et al., 2013. Microbial Symbionts Accelerate Wound Healing via the Neuropeptide Hormone Oxytocin). Таким образом, начал прорисовываться возможный механизм влияния микробиоты на социальное поведение: жирная диета снижает численность L.

 reuteri у матерей и их потомства, это ведет к снижению производства окситоцина в мозге и, как следствие, к асоциальности.

Чтобы проверить эту гипотезу, авторы добавляли живых бактерий L. reuteri в воду, которой поили мышей MHFD в возрасте от 3 до 7 недель. В соответствии с ожиданиями, эта «биодобавка» нормализовала социальное поведение подопытных животных.

На мышей MRD она не повлияла, очевидно, потому что у них и так есть достаточное количество L. reuteri в кишечнике. Мертвые бактерии L. reuteri от асоциальности не излечивают. Неэффективным оказалось и добавление в воду другого вида того же рода, L.

johnsonii, численность которого тоже понижена у MHFD по сравнению с MRD.

У мышей MHFD и у безмикробных мышей, помимо асоциальности, наблюдаются и другие симптомы, характерные для аутизма: повторяющиеся действия и повышенная тревожность. Эти симптомы не исчезают ни от добавления L.

 reuteri в воду, ни от скармливания мышатам помета мышей MRD. С другой стороны, ранее было показано, что они снимаются добавлением в пищу человеческой кишечной бактерии Bacteroides fragilis (см.

: Лечение дисбактериоза кишечника снимает симптомы аутизма, «Элементы», 13.12.2013).

Так или иначе, влияние L. reuteri весьма специфично: оно затрагивает только социальное поведение, но не другие компоненты «расстройств аутистического спектра», характерные для мышей с нарушенной кишечной микробиотой.

В полном соответствии с гипотезой о том, что L.

reuteri влияет на социальное поведение через активацию окситоциновой системы мозга, у мышей MHFD оказалось пониженным число нейронов, производящих окситоцин, в паравентрикулярных ядрах гипоталамуса, отвечающих за производство окситоцина (при неизменном общем числе нейронов в этих ядрах). Добавление L. reuteri в питьевую воду нормализует количество выделяющих окситоцин нейронов.

Важнейшую роль в социальном поведении млекопитающих играет система внутреннего подкрепления, фундамент которой составляют дофаминэргические нейроны вентральной области покрышки среднего мозга (VTA) (см.: В «системе вознаграждения» найдены нейроны, возбуждающиеся от хороших предчувствий, «Элементы», 10.02.2012).

Эти нейроны получают окситоциновые сигналы из паравентрикулярных ядер, что повышает их восприимчивость к другим сигналам (глутаматэргическим), несущим социально-значимую информацию.

Попросту говоря, от окситоцина, приходящего в VTA из паравентрикулярных ядер, зависит интерес к сородичам и удовольствие, получаемое от общения с ними.

Анализ глутаматэргических возбуждающих постсинаптических токов в дофаминовых нейронах VTA показал, что у мышей MRD (потомков нормально питавшихся матерей) через сутки после десятиминутного общения с незнакомой мышью эти токи усилены по сравнению с MHFD (потомками перекормленных матерей). Через сутки после общения со знакомой мышью возбудимость этих нейронов одинаково низкая у MRD и MHFD. Таким образом, диета матерей влияет на силу долговременного ответа системы внутреннего вознаграждения на социальную новизну.

Наконец, в заключительной серии экспериментов авторы показали, что искусственное заражение мышат MHFD бактериями L. reuteri восстанавливает нормальное реагирование VTA на социальные контакты. Такой же эффект дает и простое закапывание мышам в нос окситоцина.

Таким образом, картинка получается вполне складная и убедительная. Диета с повышенным содержанием жиров приводит к ожирению и резко снижает численность L. reuteri в кишечнике самки. Мать передает свою нарушенную микробиоту потомству. Поскольку бактерии L.

reuteri необходимы для нормального развития окситоцинэргической системы мозга, у такого потомства количество окситоциновых нейронов в гипоталамусе оказывается пониженным.

Из-за этого система внутреннего вознаграждения (VTA) не учится генерировать приятные чувства в ответ на социальные стимулы, и животные вырастают безразличными к общению.

Механизм влияния L. reuteri на производство окситоцина паравентрикулярными ядрами еще предстоит выяснить. Однако есть веские основания полагать, что в этом задействован блуждающий нерв, который передает сигналы от кишечника в мозг, в том числе в паравентрикулярные ядра.

Именно таким путем поступает в мозг информация о кишечных инфекциях, что стимулирует иммунную реакцию (X. Wang et al., 2002. Evidences for vagus nerve in maintenance of immune balance and transmission of immune information from gut to brain in STM-infected rats). Другой вид кишечных лактобацилл, L.

rhamnosus, снижает беспокойство при стрессе, и в этом тоже участвует блуждающий нерв (если его перерезать, эффект исчезает). Наконец, есть прямые данные, указывающие, что L. reuteri влияет на производство окситоцина у мышей при посредничестве блуждающего нерва (T. Poutahidis et al., 2013.

Microbial Symbionts Accelerate Wound Healing via the Neuropeptide Hormone Oxytocin).

Приложимы ли эти выводы к человеку? Очень может быть. Как уже говорилось, избыточный вес матери повышает вероятность «расстройств аутистического спектра» у людей. Известно, что у многих людей с такими расстройствами нарушена кишечная микробиота. Известно также, что ожирение сопровождается изменениями кишечной микробиоты у людей и других приматов.

Поскольку L.

 reuteri излечивает «аутичных» мышат от асоциальности, а бактерия Bacteroides fragilis снимает другие симптомы, такие как повышенная тревожность и повторяющиеся действия, вполне можно допустить, что правильно подобранный комплекс кишечных бактерий может оказаться эффективным средством лечения симптомов аутизма не только у мышей, но и у людей.

Здесь можно еще порассуждать о том, что бактериям самим может быть выгодно стимулировать общительность своих хозяев и особенно интерес к незнакомцам, потому что это помогает бактериям заражать новых хозяев.

Продолжая эту линию рассуждений, можно пофантазировать о возможной роли микробиоты в эволюции социального поведения в целом и отдельных его форм в частности, включая даже религиозные культы. Читателям, интересующимся подобными идеями, рекомендую статью Александра Панчина и его коллег: Alexander Y. Panchin, Alexander I.

Источник: https://elementy.ru/novosti_nauki/432779/Kishechnaya_bakteriya_vliyaet_na_sotsialnoe_povedenie_myshey

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector