Štúdia odhaľuje molekulu spájajúcu nárast hmotnosti s črevnými baktériami

Vedci z UT Southwestern našli kľúčovú hybnú silu presluchu, ktorý pomáha synchronizovať absorpciu živín v čreve s rytmami cyklu svetla Zeme medzi dňom a nocou.

Ich zistenia by mohli mať ďalekosiahle dôsledky na obezitu v bohatých krajinách a podvýživu v chudobných krajinách.

V štúdii, zverejnil tento týždeň Veda , Doktorka Lora Hooperová a jej výskumný tím zistili, že komenzálne, alebo dobre, baktérie žijúce v črevách cicavcov programujú metabolické rytmy, ktoré riadia vstrebávanie telesného tuku v tele. Doktor Hooper, Predseda imunológie a vyšetrovateľ liečebného ústavu Howarda Hughesa, je hlavným autorom štúdie.

Štúdia tiež zistila, že mikróby programujú tieto takzvané cirkadiánne rytmy aktiváciou proteínu s názvom histón deacetyláza 3 (HDAC3), ktorý je tvorený bunkami, ktoré lemujú črevo. Tieto bunky pôsobia ako sprostredkovatelia medzi baktériami, ktoré pomáhajú pri trávení potravy, a proteínmi, ktoré umožňujú absorpciu živín.

Štúdium, robené na myšiach, odhalilo, že HDAC3 zapína gény zapojené do absorpcie tuku. Zistili, že HDAC3 interaguje s mechanizmom biologických hodín v čreve, aby sa zdokonalil rytmický odliv a tok bielkovín, ktoré zvyšujú absorpciu tuku. Táto regulácia sa u ľudí vyskytuje vo dne, ktorí jedia počas dňa, a v noci na myšiach, ktoré jedia v noci.

Mikrobióm v skutočnosti komunikuje s naším metabolickým mechanizmom, aby bola absorpcia tuku efektívnejšia. Ale keď je tuku nadbytok, táto komunikácia môže mať za následok obezitu. Či sa to isté deje u iných cicavcov, vrátane ľudí, je predmetom budúcich štúdií. “

Dr. Zheng Kuang, postdoktorand v laboratóriu Hooper a hlavný autor

Aby som sa vrátil v čase, príbeh sa skutočne začína niekoľkými myšami a presluchmi medzi dvoma laboratóriami na UT Southwestern.

Doktor Hooper, ktorý vedie univerzitnú kolóniu myší bez zárodkov, ktoré vyrastajú v prostredí bez mikroorganizmov, je tiež profesorom imunológie a mikrobiológie a členom Centra pre genetiku obrany hostiteľa. Je držiteľkou Jonathana W. Uhra, Významný predseda MD v imunológii, a je Nancy Cain a Jeffrey A. Marcus Scholar v lekárskom výskume, na počesť Billa S. Vowella.

Modifikácie histónu - ktoré sú vyrobené enzýmami ako HDAC3 - riadia expresiu génov, ktoré zase vytvárajú proteíny, ktoré vykonávajú prácu bunky. Nie tak dávno, laboratórium Hooper sa rozhodlo vykonať štúdiu myší na modifikáciách histónov, ktoré sa zdali stúpať a klesať spolu s cirkadiánnymi rytmami.

Pri porovnaní bežných myši nabité baktériami a myši bez baktérií, vedci zistili, že niektoré modifikácie histónov - vrátane tých, ktoré vykonal HDAC3 - boli u normálnych myší cirkadiánne, ale držal sa stabilný na plochej úrovni u myší bez zárodkov.

Vtedy Dr. Hooper kontaktoval doktora Erica Olsona, Predseda molekulárnej biológie a riaditeľ Hamonského centra pre regeneratívnu vedu a medicínu, ktorí urobili štúdie o HDAC3 v inom tkanive, srdce. Tieto dve laboratóriá spolupracovali na vývoji myši, ktorej chýba HDAC3 iba v črevnej výstelke.

Myši, ktoré vytvorili, vyzerali pri konzumácii bežnej chow diéty bezvýznamne. Avšak, keď vedci kŕmili myši vysokým obsahom tuku, diéta s vysokým obsahom cukru podobná tej, ktorá sa bežne konzumuje v USA - našli niečo veľmi odlišné.

„Hovoríme tomu diéta pre nezdravé jedlo. Popisujem to ako jazdu po reštaurácii s rýchlym občerstvením na hamburger a hranolky a potom zastavenie v obchode s donutmi, “povedala.„ Väčšina myší na tejto diéte obézna. Na naše prekvapenie, tí, ktorí nemali v črevnej výstelke HDAC3, boli schopní jesť vysoký obsah tuku, diétu s vysokým obsahom cukrov a zostaňte štíhli. “

Ďalšie, porovnávali myši s nedostatkom HDAC3 s ​​myšami bez klíčkov. Vedci zistili, že obe skupiny myší vykazovali rovnaký byt, nerytmické modifikácie histónu, potvrdzujúce dôležitosť HDAC3 v cirkadiánnych rytmoch.

Každá bunka v tele má molekulárne hodiny, ktoré riadia telesné procesy. Štúdia na myšiach odhalila, že HDAC3 sa viaže k tomuto stroju bunkových hodín, aby zaistil najvyššiu absorpciu tuku, keď sú cicavce bdelé a jedia.

„Naše výsledky naznačujú, že mikrobióm a cirkadiánne hodiny sa vyvinuli tak, aby spolupracovali na regulácii metabolizmu, " povedala.

Prečo by sa systém vyvíjal tak, aby sme z nich boli tuční? Doktor Hooper sa domnieva, že sa mohol vyvinúť tak, aby umožnil cicavcom efektívne využívať energiu s cieľom posilniť imunitu v prostredí s nedostatkom potravy.

„Táto regulačná interakcia sa pravdepodobne nevyvinula, aby sme boli obézni, ale v kombinácii s dnešnou diétou bohatou na kalórie, vzniká obezita, " povedala, dodáva, že ide o špekulácie a tím stále pracuje na porozumení všetkých súčastí cesty.

"Naše výsledky tiež naznačujú, že narušenie interakcií medzi mikrobiotou a telesnými hodinami by mohlo zvýšiť pravdepodobnosť, že sa staneme obéznymi. K týmto narušeniam dochádza v modernom živote často, keď užívame antibiotiká," práca na smeny cez noc, alebo cestovať do zahraničia. Myslíme si však, že naše zistenia môžu nakoniec viesť k novej liečbe obezity - a možno aj podvýživy - zmenou baktérií v našich črevách. “

• Cieľom vedcov NAU je nájsť mikrobiálne prepojenie medzi dvoma bežnými respiračnými ochoreniami
• Na identifikáciu ľudí ohrozených ochorením pečene sú potrebné lepšie metódy