A mikrobiom befolyásolja az elhízást és a cukorbetegséget
Schlehe, Julia S .; Ussar, Siegfried
A változatos étrend fontos az egészséges, változatos bélmikrobiom fenntartása érdekében, amely támogatja az anyagcsere-egészséget.
Az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség is multifaktoriális betegség, és a genetikai hajlam szoros kölcsönhatásán és számos környezeti hatáson alapul. A táplálkozás központi szerepet játszik "környezeti tényezőként" e betegségek kialakulásában. Az elmúlt években bebizonyosodott, hogy a kiegyensúlyozatlan étrend nemcsak a felesleges kalóriák beviteléhez vezethet, hanem drámai hatást gyakorol az emberi gyomor-bél traktusban kolonizáló mikroorganizmusokra is.
A bélmikrobiom - a bélben élő mikroorganizmusok összességének - szisztematikus vizsgálatával, DNS-szekvenálási és bioinformatikai módszerek felhasználásával, számos tanulmányban megállapították a bél mikrobiotájában bekövetkező változások és a különféle betegségek kialakulása közötti szoros kapcsolatot. ide tartozik az elhízás és a 2-es típusú cukorbetegség is (1). A bél mikrobiota komplex ökoszisztémát képvisel, amely nagyrészt főleg baktériumokból áll, de archa-ból és vírusokból is, amelyek tömege kb. 1,5 kg és hatalmas sokféleséggel rendelkezik (1).
A funkcionális megértés kihívásai
A mai napig több mint 1000 baktériumfajt írtak le, amelyek közül csak körülbelül 160 alkot magmikrobiómát, amely egyedek között azonosítható (2–4). Ezen több mint 1000 mikrobiota együttes genomja körülbelül 100-szor meghaladja az emberi genomot (2). A mikrobiomnak ez a sokfélesége és összetettsége, valamint az, hogy a mikrobiotának csak a töredékét lehet a testen kívül termeszteni, a bél mikrobiom funkcionális megértésének egyik legnagyobb kihívása. Mindazonáltal számos klinikai tanulmány sikeres volt, mind Elhízás és 2-es típusú cukorbetegség a mikrobiota vagy metabolitjainak specifikus szignatúráinak azonosítására, amelyek legalább a további funkcionális elemzések alapját jelenthetik (4–7). Meg kell azonban jegyezni, hogy az egyének közötti mikrobiom összetétele nagymértékben függ az életkortól, a nemtől és az etnikai hovatartozástól, ami megnehezíti ezen tanulmányi eredmények alkalmazását széles népesség számára.
A bél mikrobiotája képes szabályozni a testtömeget
Csíra mentes egereken végzett vizsgálatok kimutatták, hogy a bél mikrobiota hiányában kisebb a súlygyarapodás, mint a baktériumokkal hagyományosan kolonizált egereknél, ha ezeket az egereket magas zsírtartalmú takarmánnyal etetik (8). Erre építve az elhízás szempontjából különbözõ ikrek bélmikrobiotáját transzplantálták aszeptikus egerekbe (9). Még akkor is, ha magas növényi és alacsony zsírtartalmú étrendet fogyasztanak, az elhízott ikrek mikrobiotáját kapó egerek nagyobb súlyt kaptak, mint azok az egerek, amelyek a sovány ikrek mikrobiotáját kapták. Ez lehetővé tette annak kimutatását, hogy a bél mikrobiotájában bekövetkező változások nemcsak az elhízás következményei, hanem fordítva, jelentősen részt vesznek a súlygyarapodás szabályozásában is (9).
Mindazonáltal ezeknek a kísérleteknek az emberekre való átültethetőségét óvatosan kell vizsgálni, mivel ugyanaz a tanulmány azt is megmutathatta, hogy a „vastag” és „vékony” mikrobiotával rendelkező egerek szocializációja oda vezet, hogy a „vastag” egerek Hígulás ”, így a mikrobiota sokfélesége növekedhet, és kevesebb a súlygyarapodás. Ez arra utal, hogy a bél mikrobiota alapvetően képes szabályozni a testsúlyt, de a tényleges hatások nagyban függenek a komplex környezeti feltételektől.
Elvileg bebizonyosodott, hogy a mikrobiota sokfélesége nagy jelentőséggel bír az "egészséges" bélmikrobiom szempontjából, és hogy nem feltétlenül változnak meg az egyes baktériumtípusok, hanem inkább a bakteriális törzsek közötti kapcsolatok elmozdulásai következnek be a kóros változásokkal együtt (1).
Például, ha hízik, a Firmicutes nagyon magas növekedést mutat a Bacteroides-hez képest, amelyek együttesen az ismert baktériumtípusok mintegy 90 százalékát ötvözik (1, 4). Funkcionálisan ez tükröződik a rövid láncú zsírsavak termelésében bekövetkezett elmozdulásban, ahol a túlsúlyos egyénekben több propionát képződik, míg a karcsú személyekben a butirát dominál (10). Ezenkívül számos tanulmány azonosított olyan baktériumtípusokat, amelyek korrelálnak a különböző tényezőkkel, például a testtömeg, a vércukorszint, de a különböző gyulladásos paraméterekkel is, például az Akkermansia muciniphila, a Lactobacillus gasseri és a Faecalibbacterium prausnitzii (1).
Ezen eredmények értelmezését azonban nehezebbé teszi, mivel az egyes baktériumfajokat nem elszigetelten kell szemlélni, hanem mindig egy olyan ökoszisztéma részeként, amelyben az egyik baktériumfaj változásai megváltoztatják az egész ökoszisztémát, és ezáltal befolyásolják más baktériumfajok bőségét is. Ezért bevezették az enterotípusok fogalmát, amelyek olyan baktériumcsoportokként értendők, amelyek összefüggenek a meghatározott metabolikus fenotípusokkal vagy közvetlenül befolyásolják őket.
Funkcionális hálózat filogenetikus családfa helyett
Ennek az új megközelítésnek van értelme a különböző mikrobiómákból származó genomszekvenálási adatok növekvő száma miatt, mivel a taxonómiai osztályozás baktériumfajokra, törzsekre stb. Már nem az előtérben van, hanem inkább funkcionális csoportosítás, amely közös vagy kiegészítő génfunkciókon alapul. Ezzel a egyre népszerűbb megközelítéssel a filogenetikus családfa helyett egy funkcionális hálózat áll az előtérben.
Ettől a megközelítéstől függetlenül a lehető legkülönbözőbb bélmikrobióma pozitívan befolyásolhatja a gazda metabolikus egészségi állapotát, és ezáltal vonzó terápiás megközelítést jelent a metabolikus szindrómában.
A bél kezdeti kolonizációja az anyától származó baktériumok által a születés során megy végbe, és 3 éves kora körül stabil egyensúlyt ér el (11, 12). Idős korban a mikrobiom stabilitása ismét csökken a gyógyszeres kezelés és egyéb környezeti tényezők miatt (13).
A bél, de a bőr és a szájüreg normális kolonizációja az anya hüvelyi mikrobiotája által a születés alatt és után is bekövetkezik, és császármetszéssel történő születés esetén különbözik, mivel itt főként az anyai bőrbaktériumok általi kolonizáció zajlik, ami a sokszínűség csökkenéséhez vezet a kezdeti mikrobiom. Érdekes módon ez a csökkent sokféleség az elhízás kialakulásának fokozott kockázatával jár (14).
A kóros elhízással való kapcsolat pontos okait, amely a gyermekek életében sokkal később jelentkezik, még nem vizsgálták megfelelően. Egy nemrégiben publikált tanulmányban azonban bebizonyosodott, hogy a császármetszéssel született gyermekek expozíciója az anya hüvelyfolyadékának elegendő ahhoz, hogy a hüvelyi úton született gyermekekéhez hasonló mikrobiómát hozzon létre (15). Ezért nagyon tanulságos lesz megnézni, hogy ennek az expozíciónak van-e hosszú távú pozitív következménye.
A születés típusa mellett olyan tényezők is fontos szerepet játszanak a bél mikrobiomjának sokféleségének kezdeti fejlődésében, mint a gyermek genetikája, a szoptatás és a palackos etetés, valamint az antibiotikumok alkalmazása (1, 4, 14, 16). Ezenkívül az étrend típusa nemcsak az élet első néhány évében befolyásolja a mikrobiom összetételét, hanem állandó, erős szelekciós nyomást gyakorol a bélbaktériumokra az egész életen át. A felnőttek étrendjének változása három napon belül mérhető változásokhoz vezethet a bél mikrobiotájában, amelyek rövid távon visszafordíthatók (17).
Ha azonban bizonyos tápanyagokat vagy élelmi rostokat sokáig nem fogyasztanak, akkor a bél mikrobiotájában visszafordíthatatlan változások következnek be (18). Emiatt azt is szem előtt kell tartani, hogy a cukorbetegek kezelésében a cukor és a keményítő csökkenését esetleg emészthetetlen szénhidrátok hozzáadásával kell kísérni a mikrobiális sokféleség csökkenésének ellensúlyozása érdekében.
Általánosságban elmondható, hogy a vegetatívánusoknál a bél mikrobiota sokfélesége nagyobb, mint a vegyes kohorszokban - bár az állati tápanyagokról való lemondás az egyes mikrobiota szelektív csökkenéséhez is vezethet. Az étrend típusától függetlenül az élelmiszerek sokfélesége az utóbbi 50 évben élesen csökkent (19), ami érdekes módon összefüggésben áll a hirtelen növekedéssel, elhízással és a 2-es típusú cukorbetegséggel. A lehető legváltozatosabb étrend ezért is fontos az egészséges, változatos bélmikrobiom fenntartása érdekében, amely támogatja az anyagcsere-egészséget.
A széklettranszplantáció különféle betegségek kezelésére több mint 1000 éves múltra tekint vissza, és Kínából származik. Ma Clostridium difficile fertőzésekre használják (20), bár itt még kellően tesztelt, szabványosított alkalmazást kell kidolgozni.
- Különösen a genomszekvenálás és a bioinformatika technikai fejlődésének köszönhetően végre kezdjük megérteni a bél mikrobiómájának összetett ökoszisztémáját.
- A bél mikrobiomjának hatása egyáltalán nem korlátozódik a gyomor-bél traktusra, hanem az egész szervezet szabályozásának fontos része.
- Azt, hogy a specifikus enterotípusok mennyire alkalmazhatók az elhízás vagy a 2-es típusú cukorbetegség leküzdésére, és ezek mennyiben jobbak vagy hosszabb távon hatékonyabbak, mint a probiotikumok, amelyek már rendelkezésre állnak ezen anyagcsere-betegségek kapcsán.
- A mikrobiom már ismert hatásai az elhízásra és a cukorbetegségre azonban azt mutatják, hogy a genetika és a környezeti hatások kölcsönhatása mennyiben befolyásolja egészségünket. ▄
Génközpont és Kvantitatív Biotudományok Doktori Iskola
München, Ludwig Maximilians Egyetem
JRG Adipocytes and Metabolism, Cukorbetegség és Elhízás Intézete, Helmholtz Diabetes Center, Helmholtz Zentrum München
Német Diabetes Kutatóközpont (DZD)
Összeférhetetlenség: Nincsenek összeférhetetlenségek.