Новаторският учен по микробиоми проф. Патрис Кани разкрива как работата му е открила някои от най-новаторските открития в света на чревните микроби и как те влияят върху човешката физиология

бактерии

Професор Патрис Кани,

Университет в Лувен, Белгия

Патрис Кани, професор по физиология и хранене от университета в Лувен, Белгия, е водещ учен в света в областта на изследванията на микробиомите. След като прекара близо 20 години на полето, той се превърна в един от най-известните изследователи в микробиомната общност. Неговата новаторска работа е издълбала голяма част от оценката за бактериите в червата и техния принос към човешката физиология, който имаме днес. Някои от най-забележителните му открития включват характеризиране на нови бактериални видове, включително Akkermansia muciniphila - за които е доказано, че ефективно променят теглото, здравето на червата, възпалението и инсулиновата резистентност. Известен като „@MicrObesity“ в Twitter и със слоган „In gut we trust“, тук SelectScience разговаря с Cani, за да научи повече за тази вълнуваща област и за пътуването му към научния успех.

Как се заинтересувахте от микробиома, когато той беше толкова недооценен от научната общност по това време?

Започнах да работя върху микробиотата в началото на 2000-те години, когато тя изобщо не беше обща изследователска област, нито приносът на чревните микроби към човешката физиология беше добре оценен по това време. Започнах да работя в същата лаборатория като професор Марсел Роберфроид, който предложи предбиотичната концепция заедно с проф. Глен Гибсън няколко години по-късно и това беше фактически, когато моето увлечение по темата се роди научно. Бързо се заинтересувах от връзката между предбиотиците - несмилаеми хранителни съставки - и кардиометаболитните нарушения, а именно затлъстяването и диабета. Заедно с професор Натали Делзен, ние се опитахме да разберем защо някои диетични фибри, които са ферментирали от бактерии в дебелото черво, предизвикват развитие на по-ниска мастна маса след консумация. Оттам се насочих към разглеждане на микробния състав в червата и след това към изследване на взаимодействията между микроби и гостоприемници в молекулярния мащаб.

През 2004 г. открих метаболитна ендотоксемия, при която промени в целостта на чревния епител, чрез микроби с по-високи нива на ендотоксини, позволяват получените от микробиома липополизахариди да се транслокират в кръвния поток и да предизвикат инсулинова резистентност. Това откритие наистина беше началото на историята за мен. Оттогава аз и моят изследователски екип успяхме да открием нови взаимодействия между разнообразието на микробите и приема на храна, което отрази на оста на червата и мозъка много рано и накрая, през 2007 г., имах възможността да открия Akkermansia muciniphila Това беше благодарение на съвместните усилия между мен и професор Вилем де Вос. Сега по-голямата част от времето ми е разгледано как бактериите са способни да се интегрират и да повлияят на нашата физиология в молекулярен мащаб.

Напоследък Akkermansia получи голям интерес към новините - можете ли да опишете работата, довела до това откритие?

Да, така че професор де Вос всъщност изолира бактерията през 2004 г. от червата на млада здрава жена. Заедно, след като имахме достъп до метагеномичен анализ през 2006 г. секвенирахме микроби от мишки, лекувани с пребиотици, и открихме много промени; най-интересното е, че е налице сто факторова промяна в броя на присъстващите Акермансии.

Странното обаче беше, че докато открихме LPS-индуцирана метаболитна ендотоксемия, тази грам-отрицателна бактерия (съдържаща LPS) корелира положително със засиленото здраве на червата. Също така установихме, че Акермансия присъства при почти всички здрави индивиди, но не можахме да разберем правилно нейната функция. Ето защо, ние изучихме ролята му при гризачи, лекувани с диета с високо съдържание на мазнини. Установихме, че мишките, получаващи Akkermansia, имат увеличена дебелина на слузния слой и подсилени плътни връзки между епитела. Тези гризачи също демонстрираха понижена индуцирана от диетата инсулинова резистентност и по-малко наддаване на тегло/мазнини, което показва, че съставът на нашата микробиота може поне отчасти да смекчи ефектите от лошата диета. Анализирайки човешки субекти, ние открихме същото; Akkermansia е бил много по-малко болен при лица с наднормено тегло и е в обратна корелация с диабета.

Така че, може ли това да е „златното хапче“ за противодействие на наддаването на тегло?

Е, както повечето неща в медицината, има няколко фактора, които влияят върху физиологията и в този случай е важно да се отбележи, че затлъстяването е същото. От гледна точка на микробиотата, всеки индивид има уникален микробен „пръстов отпечатък“ - по отношение на състава, количеството и съпътстващите прояви. Има много причини за това, включително модели на генна експресия, имунната система и диетата. Имунната система е еднакво уникална за отделните индивиди и следователно нашият дългосрочен толеранс към чревните бактерии ще се различава. Но последното, диетата, според мен е най-важно. Ние храним микробите през цялото време, както чрез храната, която ядем, така и чрез клетките, които сме отделили в лумена на червата. Въпреки че не разбираме напълно как става това, диетата е най-ефективният начин да модулирате състава на вашата микробиота.

Независимо от това, откриването на Akkermansia може да има огромни последици за ползата за пациента в бъдеще. След характеризирането на бактериите решихме да се опитаме да преведем тези предклинични открития в хората. Отне ни известно време да разработим подходяща среда, но моите колеги и сътрудници успяха да направят това. Следващата стъпка беше да се убият бактериите чрез пастьоризация, преди да се приложат на субекти - за да се запази тяхната активност, поне отчасти. Констатациите обаче бяха малко объркващи: процесът на пастьоризация всъщност увеличи експозицията на повърхностни компоненти, които взаимодействат с гостоприемника, причинявайки активност да се засили.

В статия на Nature Medicine, публикувана тази година, успяхме да покажем, че хората с наднормено тегло реагират добре на ежедневното приложение на живи или пастьоризирани бактерии. Въпреки че това не беше изпитване за ефикасност, удивително е, че все пак имаше известно благоприятно въздействие за пастьоризираната група след три месеца. Холестеролът беше понижен, инсулиновата резистентност намалена и телесното тегло намалено с малки количества. Предвид времевата рамка, малкия размер на пробата и приложената доза, бяхме развълнувани от резултатите от това проучване.

Какви са следващите стъпки? Как в момента се използва микробиотата в клиниката и как предвиждате това да се промени през следващите години?

За случая с Акермансия, разбира се, трябва да покажем в по-голяма кохорта, че тези констатации се поддържат. Възможно е да има някои противодействащи фактори при по-големи популации, които влизат в действие - медикаментозното лечение, например метформин, може да попречи на ефикасността.

Разбира се, сега има много високо уважавани изследователи в тази област, които извършват брилянтна работа, която ще видим да влезе в действие в бъдеще. Сега трансплантациите на фекална микробиота (FMT) се използват в клиниката за лечение на тежки инфекции с клостридий дифицил, с голям ефект, но аз наистина вярвам, че сме в началото на революцията на чревните микроби в медицината. В бъдеще ще можем да играем с микробиотата на различни нива и да ги използваме за техните все още неоткрити и високоефективни терапевтични съединения. Акермансия е една, но предстоят много други.