Лесни връзки

Позовавания на статии

*Автора за кореспонденция: Hongjie Li, Buck Institute for Research on Aging, 8001 Redwood Boulevard, Novato, CA 94945-1400, USA, Тел: + 1-585-290-0085; Електронна поща: @

микробиота

Chuanxian Wei, Държавна ключова лаборатория за мозъка и когнитивните науки, Институт по биофизика, Китайска академия на науките, 15 Datun Road, Пекин 100101, Китай, Тел: 86-10-64880162; Факс: + 86-10-64888474; Електронна поща: @

Все повече доказателства предполагат, че промяната на чревната микробиота („дисбиоза“) може да доведе до редица заболявания, включително затлъстяването, което засяга голяма част от населението в света и сега е глобален здравен проблем. Механизмите на затлъстяването, медиирано от чревна микробиота, се изследват и характеризират през последните години. Предполага се, че дисбиозата на чревната микробиота допринася за развитието на затлъстяване главно по три начина: засягане на енергийната реколта, промяна на експресията на гостоприемника и предизвикване на хронично възпаление. Сред факторите, които определят и влияят върху състава на микробиотата на червата, диетата е една от най-добре характеризираните при проучвания при хора и животни и отдавна е свързана с наддаване или загуба на тегло. В този преглед ще обсъдим последните постижения на механизмите, чрез които дисбиозата на чревната микробиота води до затлъстяване. По-нататък ще обсъдим основните причини за свързаната със затлъстяването чревна микробиота, подчертавайки диетичните ефекти.

Ключови думи: Диета; Дисбиоза на чревната микробиота; Затлъстяване

Затлъстяването е медицинско състояние с излишно телесно тегло, което увеличава риска от редица заболявания, като диабет тип 2 (T2D), сърдечни заболявания, чернодробни заболявания и инсулт. В клиниката затлъстяването се описва като индекс на телесна маса (ИТМ) [1] по-висок от 30 kg/m2, което е общ стандарт за определяне на затлъстели индивиди. Смята се, че консумацията на висококалорична диета и намалената физическа активност са причините за високото разпространение на затлъстяването в страните с високи доходи, където заседналият начин на живот става преобладаващ [2]. Появяващите се доказателства сега показват, че чревната микробиота играе ключова роля в посредничеството при затлъстяване, причинено от диета и начин на живот (Фигура 1) [3].

Смята се, че човешкият стомашно-чревен тракт (GI) е колонизиран от над 100 трилиона (1014) микроба, десет пъти повече от броя на човешките клетки в тялото [4]. Терминът чревна микробиота описва всички коменсални микробни видове, живеещи в червата. Става очевидно, че чревната микробиота играе решаваща роля в поддържането на човешкото здраве в много аспекти, включително ферментация на неизползвани енергийни субстрати, обучение на имунната система, поддържане на целостта на епитела, регулиране на развитието на червата и предотвратяване на инвазията на патогенни бактерии [4,5]. Неотдавнашни проучвания, базирани на 16S рибозомно-РНК секвениране на гени и метагеномни анализи, започнаха да изследват видовото разнообразие на чревната микробиота вътре и между индивидите [6,7]. Смята се, че около 1000 вида могат да колонизират човешкото черво. Въпреки че има голямо разнообразие от вариации във видовото ниво при различни индивиди, едно скорошно проучване показа, че чревната микробиота на повечето индивиди може да бъде класифицирана в един от трите клъстера („ентеротипове“) въз основа на трите доминиращи бактериални рода, Bacteroides, Prevotella и Ruminococcus [8].

Съставът на чревната микробиота се определя и повлиява от редица фактори, като генетика, възраст, географски произход, диета и използването на антибиотици [4,5]. Едно проучване сравнява бактериални видове фекални проби от 531 индивида на различна възраст (0-70 години) и географски произход (три популации от САЩ и Малави) [9]. Установено е, че разнообразието на чревната микробиота в отделните индивиди е много по-голямо при възрастните, отколкото при децата, но че междуличностните различия са значително по-големи при децата. Съставът на бактериалната общност се сближава към микробиота, подобна на възрастен, в края на първите 3-5 години от живота. Тези функции се споделят и в трите популации.

Чревната микробиота не само насочва ферментацията на несмилаеми хранителни полизахариди до абсорбиращи се монозахариди в лумена на червата, но също така оформя състоянието на метаболизма на гостоприемника, като влияе върху експресията на гените на гостоприемника, които регулират съхранението и разхода на енергия. Установено е, че чревната микробиота инструктира гостоприемника да увеличи чернодробното натрупване на липиди, което е свързано с развитието на инсулинова резистентност и T2D [18]. Експресията на индуциран на гладно мастен фактор, Fiaf, циркулиращ липопротеин липаза (LPL) инхибитор, се потиска от конвенционализирана микробиота. Чрез потискане на Fiaf, чревната микробиота увеличава липопротеиновата липазна активност, като по този начин засилва усвояването на мастни киселини в епителните клетки на червата и отлагането на липиди в мастната [18,32]. Последователно мишките без Fiaf -/- без микроби показват 67% по-висока LPL активност в епидидималната мастна подложка, отколкото зародишите без микроби, приютяващи алела на Fiaf от див тип. SCFAs, семейство от ферментационни крайни продукти от чревната микробиота, както беше споменато по-горе, могат да повлияят на чувствителността на гостоприемника към T2D чрез епигенетична регулация на генната експресия като инхибитор на хистонова деацетилаза [33].

Проучванията също така показват, че чревната микробиота може да насърчи затлъстяването чрез предотвратяване на излишните енергийни разходи на приемника. АМР-активирана протеин киназа (AMPK), „измервател на горивото“, който следи състоянието на клетъчната енергия, е замесен в регулирането на глюкозната и липидната хомеостаза и нейното активиране води до поддържане на клетъчните енергийни запаси, най-вече чрез засилване на окислителния метаболизъм. Установено е, че активността на AMPK е намалена или нарушена в скелетните мускули на лица със затлъстяване и диабет [34]. В сравнение с конвенционално отглежданите мишки, мишките без микроби показват устойчива устойчивост на затлъстяване, индуцирано от западна диета с високо съдържание на мазнини и високо съдържание на захар, което е свързано с повишената му активност на AMPK в черния дроб и скелетните мускули, което предполага, че наличието на чревна микробиота потиска активността на AMPK на гостоприемника за предотвратяване на излишни енергийни разходи [35]. По този начин чревната микробиота и нейните продукти взаимодействат с молекули, експресирани от чревния епител и по този начин регулират баланса между съхранението и изразходването на енергия от страната домакин.

Диетата е един от факторите, които могат да оформят структурата на чревната микробиота, а някои видове диети са свързани със затлъстела микробиота (Фигура 1) [50,51]. Например, родът Bacteroides е силно свързан с консумацията на животински протеини, аминокиселини и наситени мазнини, които са типични компоненти на западната диета, докато родът Prevotella е свързан с консумацията на въглехидрати и прости захари, които са типични за аграрните общества. Хората с доминиран от Bacteroides чревен микробиом ще получат Prevotelladominated микробиом, като преминат от западна диета към диета, базирана на въглехидрати за продължителен период от време. Последователно, друго проучване установява, че европейският микробиом е доминиран от таксони, типични за Bacteroides, докато африканският микробиом е доминиран от Prevotella [52].