Leksjoner Lært av Gut Microbiome av dvalemodus brune bjørner

Leksjoner Lært av Gut Microbiome av dvalemodus brune bjørner

Fedme og kompromittert metabolsk helse er ofte antatt å være nært knyttet. En studie fra Fredrik Baeckheds gruppe ved Göteborgs universitet tyder imidlertid på at dette ikke nødvendigvis er tilfellet - i hvert fall i brune bjørner! (1)

Ved å studere kroppsvekt og tarmmikrobiota i brune bjørner både om sommeren og om vinterperioden - da disse dyrene går inn i en 6-måneders dvalemodusperiode - identifiserte de store forskjeller i mangfoldet og relative overflodene av visse tarmmikrobioter. I løpet av sommeren blir bjørnene overvurdert og dramatisk øker kroppsvekten, mens de i løpet av den lange faste perioden om vinteren mister all overflødig vekt. Det mest fascinerende aspektet ved denne studien var at bønnene ikke utviklet de negative metabolske endringene, inkludert insulinresistens og diabetes, kjent som metabolisk syndrom, en metabolsk dysregulering som har vist en dramatisk økning i Nord-Amerika og andre utviklede land .

Leter etter en mulig rolle av tarmmikrobiomet i disse sesongmessige metabolske forandringene, så undersøkerne på bjørnens tarmmikrober og metabolitter. Overraskende, under dvalemodus var det en reduksjon i mangfold og reduserte nivåer av visse taxa, særlig Firmicutes og Actinobacteria, og økte nivåer av bakterie-tider. Overføring av barkrakken oppnådd i forskjellige årstider til bakteriefri mus (mus uten egen tarmmikrobiom) etterliknet noen av de metabolske funnene av bjørnene, noe som tydeligvis induserte en rolle av mikrobiomet i sesongmessige metabolske variasjoner.

De tre mikrobielle taxaene som viste sesongvariasjoner i bjørnene, utgjorde størstedelen av humant gutmikrobiota, og endringer i deres relative overflod i tarmen har tidligere blitt vist av Ruth Ley og kollegaer i overvektige fag. (2) I studien fant de at den relative overflaten av bakterieider øker mens Firmicutes reduseres som overvektige individer går ned i vekt på enten et fett- eller karbohydratbegrenset kalori diett. Økningen i bakteroidetene var signifikant korrelert med vekttap, men ikke til total kaloriinntak. I en undersøkelse av Peter Turnbaugh og kollegaer viste forskerne at når "overvektig mikrobiota" ble transplantert i musenes tarm uten egen mikrobiota (såkalte kimfrie mus), viste de en signifikant større økning i total kroppsfett enn mus kolonisert med mus den "lean microbiota". Resultatene deres antydet at en "overvektig mikrobiom" har økt kapasitet til å høste energi fra kostholdet, og at denne typen fedme var "overførbar" av gut microbiota. (3)

Ved å gå tilbake til den brune bjørnstudien Baeckheds gruppe, opplevde tarmmikrobielle endringer observert når bjørnene var i en tilstand av langvarig fasting og vekttap (økt overflod av Bacteroidetes og reduserte Firmicutes) lik den "magre humane mikrobiota" og speilet bilde av de mikrobielle forandringene observert i overvektige emner som ytterligere impliserer tarmmikrobioten i stoffets metabolske tilstand.

Som det er med de fleste dyreforsøk, må ekstrapolering fra den fascinerende bjørnstudien til årsaken til den menneskelige fedmeepidemien og dens behandling gjøres med forsiktighet. Det er imidlertid flere viktige implikasjoner:

  • Det er åpenbart at det er flott å identifisere de mikrobielt produserte kjemikaliene som gjør at bjørnene blir overvektige sommer etter sommer uten å utvikle metabolske konsekvenser som er skadelige for menneske fedme.
  • På samme måte ville det være av stor interesse å identifisere de mikrobiske signalmolekylene som er i stand til å stenge bjørnenes kjøre for å spise når det er på tide å gå i dvalemodus.
  • Intermitterende faste har blitt foreslått som en effektiv måte å miste vekt på og forbedre metabolsk helse, og flere menneskelige studier støtter en slik diett. (4)

Viktigst, som andre nyere studier hos mennesker (5) de bekrefter at diettinducerte fysiologiske oscillasjoner i tarmmikrobiotas mangfold og relativ overflod av forskjellige taxa har en betydelig innflytelse på de metabolske tilstandene til de friske organismer. Tapet av slike sesongmessige mikrobielle svingninger i mikrobiometrene hos individer som bor i utviklede land, som har vist en progressiv og tilsynelatende irreversibel nedgang i mangfoldet, vil trolig spille en viktig rolle i mange kroniske sykdommer, inkludert type II diabetes og metabolsk syndrom.

  1. Sommer F et al. Tarmmikrobioten modulerer energimetabolisme i den dvalemodne brune bjørnen Ursus arctos. Cell Reports 14: 1655-61, 2016
  2. Ley, RE, et al. Mikrobiell økologi: humane tarmmikrober forbundet med fedme. Natur. 2006 Dec 21; 444 (7122): 1022-3.
  3. Peter J. Turnbaugh et al. En fedme-assosiert tarmmikrobiom med økt kapasitet til energihøsting. Natur. 2006 Dec 21; 444 (7122): 1027-31.
  4. Patterson RE et al. Intermitterende fastende og menneskelig metabolsk helse. J Acad Nutr Diet. 2015 Aug; 115 (8): 1203-12. doi: 10.1016 / j.jand.2015.02.018. Epub 2015 Apr 6.
  5. Smits SA et al. Sesongbasert sykling i tarmmikrobiomet av Hadza-jagersamlere i Tanzania. Vitenskap 357: 802-6, 2017