A mikrobiota és az elhízás kapcsolata - PDF ingyenes letöltés
Hamburgi Alkalmazott Tudományegyetem Élettudományi Kar Ökotrofológiai Tanfolyam Kapcsolat a mikrobiota és az elhízás között Alapszakdolgozat Beküldés dátuma: 2012. december 20. Beküldte: Viktoria Gembuh érettségi szám: 1973378 Témavezető: Prof. Dr. Silya Ottens második vizsgabiztos: Prof. Dr. Christine Behr-Völtzer
Köszönetnyilvánítás Ezen a ponton szeretném megköszönni témavezetőmnek Prof. Dr. Silya Ottens és a második vizsgáztató Prof. Dr. Christine Behr-Völtzer köszönöm, hogy lehetővé tette számomra ezt a szakdolgozatot. Prof. Dr. Szeretnék köszönetet mondani Ottensnek a kiváló támogatásért és a szakmai hozzáértésért. Külön köszönet illeti a családom, akik nem csak az alapdolgozatom, hanem a tanulmányaim során is tanácsokkal és cselekvéssel támogattak. Szeretném megköszönni férjem motivációját, megértését és türelmét. Nagyon köszönöm barátaimnak erkölcsi támogatásukat! 2
11. A bél mikrobiotájának változásai az elhízásban. 27 11.1 A táplálékból származó bélflóra és energiatermelés. 28 11.2 A táplálkozási és a bélflóra összetételének kölcsönhatása. 29 11.3 A bél mikrobiotájának változásai az embereknél. 31 12. Megbeszélés. 34 12.1 Állatmodellekkel kapcsolatos vizsgálatok. 34 12.2 Humán tanulmányok. 39 12.3 A vizsgálatok jelentősége. 43 13. Következtetés. 44 14. Kitekintés. 46 Összegzés. 47 absztrakt. 48 Irodalomjegyzék. 49 4
Rövidítések listája AMPK adinosin-monofoszfát-aktivált protein-kináz B/F arány Bacteroidetes/Firmicutes arány BF gyermekek FIAF EU gyermekek GF egerek GIT HF HS KBE LF LPL LPS PP SCFA Burkino Faso gyermekek (Burkina Faso, egy ország Afrikában) Böjtölés által kiváltott zsírfaktor Európai Unió gyermekei csíra mentes vagy gnotobiotikus vagy csíramentes egerek Emésztőrendszeri magas zsírtartalmú magas cukortartalmú kolóniaképző egység alacsony zsírtartalmú lipoprotein lipáz lipopoliszacharid növényi poliszacharidok vagy növényi poliszacharidok rövid láncú zsírsav vagy rövid láncú zsírsavak 5
Az ábrák felsorolása 1. ábra: A komplex polimerek bakteriális fermentációja 10 2. ábra: A bélflóra életkorfüggő fejlődése 23 3. ábra: A bélflóra és az elhízás kialakulása . 35 Táblázatok felsorolása 1. táblázat: A gyomor-bél traktus kolonizációja. Bélflóra. 18 6
3.1 A mikrobiota metabolikus funkciója A bélbaktériumok nagyon alkalmazkodóképesek. Attól függően, hogy a környezet hogyan változik, azonnal reagálhat ezekre a változásokra. Ez különböző enzimeken keresztül zajlik, amelyek bélbaktériumokat termelnek. Kétféle enzim létezik: konstitutív és indukálható enzimek. Az első mindig aktív, de az indukálható enzimek csak szükség esetén aktiválódnak (Beckmann, Rüffer, 2000, 19-20. O.). Az ilyen alkalmazkodóképesség lehetővé teszi, hogy szükség szerint részt vehessen a hozzáadott tápanyagok emésztésében és lebontásában (Autenrieth, 2000, 7. o .; Bischoff, 2011, o. A.; Neumeister et al., 2009, 112. o.). 1. ábra: A komplex polimerek bakteriális fermentációja Forrás: Blaut, 2012, 3. o. Az 1. ábra szemlélteti a mikrobiota részvételét a szervezet bonyolult metabolikus folyamataiban. A bélflóra képes energiát nyerni az egyébként emészthetetlen élelmiszer-összetevőkből, például a zöldségek és gabonák sejtfalaiból (Beckmann, Rüffer, 2000, 19–22. Oldal; Braegger, 2012, 10. o.)
A fiziológiás bélflóra biztonságos fenntartása megfelelő módon (Autenrieth, 2000, 8. o .; Neumeister et al., 2009, 113-114. O.). 5. A gyomor-bél traktus kolonizációja bélbaktériumokkal A gyomor-bél traktus a szervezet legfontosabb funkcióit tölti be, például az élelmiszer emésztését, a tápanyagok felszívódását és az anyagcsere-termékek kiválasztását. Fiziológiailag és funkcionálisan a GIT baktériumok különböző sűrűségűek. A bélbaktériumok száma és változatossága a szájüregtől a végbélnyílásig hirtelen megnő (Hammer, Aichbichler, 2003, 16. o .; Kasper, 2004, 78. o .; Neumeister et al., 2009, 113. o.; Musso, Gambino, Cassader, 2010, o.A.). Az 1. táblázat áttekintést nyújt a legfontosabb baktériumfajokról és populációs sűrűségükről az emésztőrendszer minden szakaszában. 1. táblázat: A gyomor-bél traktus kolonizációja Forrás: Autenrieth, 2000, 7. o. 15
alacsony oxigéntartalmú környezete kiszorítja az aerob baktériumokat, és jó mozgásteret kínál az anaerobok szaporodásához; a vastagbélben lévő baktériumok akár 99% -a is anaerob (Beckmann, Rüffer, 2000, 10–12., 25–26.). 7. Az emésztőrendszer legfontosabb bélbaktérium-fajai Biológiai szempontból összesen 22 baktériumcsoportot (phyla) különböztetnek meg. A 2. táblázat bemutatja az emberi bélflóra legfontosabb bélbaktériumainak áttekintését. A mikroorganizmusok rendkívüli sokfélesége ellenére négy nagy baktériumos phyla uralja a beleket: kötelezővé teszik a Fermicutes törzs anaerob baktériumait, kötelezőek a Phacter Bacteroidetes anaerob baktériumait, valamint a phyla Proteobacteria és Actinobacteria képviselőit (Friedrichs et al., 2012, 284-285. Oldal; Gorkiewicz, P. 15; Tilg, Kaser, 2011, o. A.). 2. táblázat: Az emberi bélflóra legfontosabb baktériumnemzetségei és phylaja Forrás: DiBiase et al., 2008, 462. o. 18
2. ábra: Az emberi bélflóra életkorfüggő fejlődése Forrás: Kasper, 2004, 79. o. 8.1 Első fázis: kezdeti kolonizáció A kezdeti kolonizáció közvetlenül a születés után következik be a magzatvíz és a hüvelyi váladék lenyelésével, az úgynevezett orális oltással (Beckmann, Rüffer, 2000, p. 5; Braune, 2012, 7. o.). A magzat bélje steril, és a születési csatornán való áthaladása során mikrobák gyarmatosítják (Vrieze et al., 2010, o. A.). A bél kolonizációja főleg aerob és mikroaerofil csírákkal történik, mint például az E. coli, a streptococcus és a lactobacilia. Idővel az aerobok oxigént fogyasztanak, és így hozzájárulnak az alacsony oxigéntartalmú környezet kialakulásához és az anaerobok szaporodásához (Beckmann, Rüffer, 2000, 5. o .; Braune, 2012, 7. o .; Kasper, 2004, 78-79. O.). A születés típusa (császármetszéssel vagy természetes születéssel) befolyásolja a mikrobiota baktérium-összetételét. A természetes vajúdás során a csecsemők baktériumforrásoknak vannak kitéve, mint például az anya hüvelyi és székletflóra, és túlnyomórészt bifidobaktériumokkal és Bacteroides spp. gyarmatosított. A császármetszéses gyermekek mikrobiotáját általában környezeti mikroorganizmusok alkotják 23
Egy másik tanulmány kimutatta, hogy nemcsak a belek kolonizációja felelős a drámai súlygyarapodásért, hanem a baktériumok összetételének egyensúlyhiánya a fokozott zsírraktározást is kiválthatja. A Ley és mtsai. megvizsgálta a bélflóra összetétel és az egerek energiatermelésének kapcsolatát a leptin génhibával. A csapat két egérgeneráción hajtotta végre a kísérletet. A vizsgálati objektumok ob/ob egerekből, a leptin gén mutációjával, karcsú ob/+ és +/+ állatokból és ob/+ anyáikból álltak. Minden állat magas poliszacharid-étrendet kapott. Ob/ob egereknél az étrend a Bacteroidetes 50% -os csökkenését és a Firmicutes arányos növekedését eredményezte (P 0,05). Nemcsak a súlygyarapodás, hanem a TNF-α gyulladás marker növekedése is észrevehető volt a hagyományos egerekben. A magas zsírtartalmú étrenden történő etetés során a TNF-α szint jelentősen megnőtt, és korrelált a testtömeg és a magas testzsír százalék növekedésével a hagyományos egereknél, de a GF állatoknál nem (P.