Миші досліджують, що бактерії кишечника впливають на результати дієти йо-йо

Як багато хто засвідчить, важка праця та дисципліна, що супроводжують дієту та схуднення, можуть бути швидко знищені відскоком ваги. Для людей із ожирінням ця дилема може загрожувати здоров’ю.

Це явище відоме як "періодичне" або "йо-йо" ожиріння, і для людей із ожирінням переважна більшість людей не тільки відновлюється до своєї ваги перед дієтою, але й набирає більшу вагу з кожним циклом дієти.

Під час кожного раунду дієти та відновлення ваги частка їх жиру в організмі збільшується, а також зростає ризик розвитку проявів метаболічного синдрому, включаючи діабет у дорослих, жирову печінку та інші захворювання, пов’язані з ожирінням.

У своєму новому дослідженні вчені з Інституту науки Вейцмана показали на мишах, що кишкові мікроби - спільно названі мікробіомом кишечника - відіграють несподівано важливу роль у загостренні збільшення ваги після дієти.

Дослідники вважають, що це поширене явище в майбутньому можна запобігти або вилікувати, змінивши склад або функції мікробіома. Дослідження з'являється в Природа.

Доктор Еран Елінав з відділу імунології та професор Еран Сегал з відділу комп’ютерних наук та прикладної математики керували дослідницькою групою. Слідчі виявили, що після циклу набору та схуднення всі системи організму мишей повністю повернулися до нормального стану - крім мікробіома. Приблизно шість місяців після схуднення у мишей, що страждали ожирінням, зберігався ненормальний мікроб «ожиріння».

"Ми показали на мишах з ожирінням, що після успішної дієти та схуднення мікробіом зберігає" пам'ять "про попереднє ожиріння", - говорить Елінав.

"Цей стійкий мікробіом прискорив відновлення ваги, коли мишей повернули на висококалорійну дієту або їли звичайну їжу в надмірних кількостях". Сегал уточнює: «Проводячи детальний функціональний аналіз мікробіома, ми розробили потенційні терапевтичні підходи для зменшення його впливу на відновлення ваги».

В ході серії експериментів вчені продемонстрували, що склад мікробіома, що страждає ожирінням, є головним фактором прискореного збільшення ваги після дієти. Наприклад, коли дослідники виснажували кишкові мікроби у мишей, даючи їм антибіотики широкого спектру дії, перебільшений приріст ваги після дієти був усунутий.

В іншому експерименті, коли кишкові мікроби від мишей з історією ожиріння вводили безмікробним мишам (які, за визначенням, не містять власних мікробіомів), їх збільшення ваги прискорювалося після годування висококалорійною дієтою, порівняно мишам без мікробів, які отримали імплантат кишкових мікробів від мишей без анамнезу збільшення ваги.

Далі вчені розробили алгоритм машинного навчання, заснований на сотнях індивідуалізованих параметрів мікробіома, який успішно і точно передбачив швидкість відновлення ваги у кожної миші, виходячи з характеристик її мікробіома після набору ваги та успішної дієти.

Поєднання геномного та метаболічного підходів допомогло вченим визначити дві молекули, що впливають на вплив мікробіома на відновлення ваги. Ці молекули, що належать до класу органічних хімічних речовин, званих флавоноїдами, що отримуються внаслідок вживання в їжу певних овочів, швидко розкладаються мікробіомом, що діє після дієти.

Швидке зниження призводить до того, що рівні цих молекул у мишей після дієти значно нижчі, ніж у мишей без ожиріння в анамнезі.

Дослідники виявили, що за звичайних обставин ці два флавоноїди сприяють витраті енергії під час метаболізму жиру. Низький вміст цих флавоноїдів у циклічній вазі перешкоджав цьому енергетичному виділенню, викликаному жирами, змушуючи мишей після дієти накопичувати зайвий жир, коли їх повертали до висококалорійної дієти.

Нарешті, дослідники використали це розуміння для розробки нових методів доказів концепції повторного ожиріння.

По-перше, вони імплантували раніше ожирілим мишам мікроби кишечника від мишей, які ніколи не страждали ожирінням. Ця трансплантація калових мікробіомів знищила “пам’ять” про ожиріння у цих мишей, коли вони знову піддавались висококалорійній дієті, запобігаючи надмірному повторному ожирінню.

Далі вчені застосували підхід, який, ймовірно, буде більш незаперечним для людей: вони доповнили мишей після дієти флавоноїдами, доданими до питної води.

Це привело їх рівень флавоноїдів, а отже, і їх витрати енергії до нормального рівня. Як результат, навіть після повернення до висококалорійної дієти миші не відчували прискореного набору ваги.

Сегал сказав: "Ми називаємо цей підхід" постбіотичним "втручанням. На відміну від пробіотиків, які вводять корисні мікроби в кишечник, ми вводимо не самі мікроби, а речовини, на які впливає мікробіом, які можуть виявитися більш безпечними та ефективними ".

Повторне ожиріння - це епідемія масових масштабів, у кожному значенні цього слова. "Ожиріння вражає майже половину дорослого населення світу і схиляє людей до загальних ускладнень, що ризикують життям, таких як діабет у дорослих та хвороби серця", - говорить Елінав.

"Якщо виявиться, що результати наших досліджень на мишах застосовні до людей, вони можуть допомогти діагностувати та лікувати повторне ожиріння, а це, в свою чергу, може полегшити епідемію ожиріння".

Джерело: Науковий інститут Вейцмана