Študija odkriva molekulo, ki povečuje povečanje telesne mase s črevesnimi bakterijami

Raziskovalci UT Southwestern so odkrili ključnega dejavnika preslušavanja, ki pomaga sinhronizirati absorpcijo hranil v črevesju z ritmi Zemljinega dnevnega in nočnega svetlobnega cikla.

Njihove ugotovitve bi lahko imele daljnosežne posledice za debelost v bogatih državah in podhranjenost v revnih državah.

V študiji je ta teden objavila Znanost , Lora Hooper in njena raziskovalna skupina sta ugotovili, da je komenzal, ali dobro, bakterije, ki živijo v črevesju sesalcev, programirajo presnovne ritme, ki urejajo telesno absorpcijo maščob s hrano. Dr. Hooper, Katedra za imunologijo in raziskovalec medicinskega inštituta Howard Hughes, je višji avtor študije.

Študija je tudi pokazala, da mikrobi programirajo te tako imenovane cirkadiane ritme z aktiviranjem proteina, imenovanega histon deacetilaza 3 (HDAC3), ki ga tvorijo celice, ki obdajajo črevo. Te celice delujejo kot posredniki med bakterijami, ki pomagajo pri prebavi hrane, in beljakovinami, ki omogočajo absorpcijo hranil.

Študij, opravljeno pri miših, je razkril, da HDAC3 vklopi gene, ki sodelujejo pri absorpciji maščob. Ugotovili so, da HDAC3 medsebojno deluje s stroji za biološko uro v črevesju, da izboljša ritmično oseko in pretok beljakovin, ki povečajo absorpcijo maščob. Ta uredba se pojavlja podnevi pri ljudeh, ki čez dan jedo, ponoči pri miših, ki jedo ponoči.

Mikrobiom dejansko komunicira z našimi presnovnimi mehanizmi, da poveča absorpcijo maščob. Ko pa je maščobe preveč, ta komunikacija lahko povzroči debelost. Ali se isto dogaja pri drugih sesalcih, vključno z ljudmi, je predmet prihodnjih študij. "

Zheng Kuang, dr. podoktorski sodelavec v laboratoriju Hooper in glavni avtor

Da se vrnem v preteklost, zgodba se res začne z nekaj miškami in navzkrižnimi pogovori med dvema laboratorijima na UT Southwestern.

Dr. Hooper, ki vodi univerzitetno kolonijo miši brez kalčkov, ki se gojijo v okoljih brez mikrobov, je tudi profesor imunologije in mikrobiologije ter član Centra za genetiko obrambe gostitelja. Ima Jonathan W. Uhr, MD, ugledni katedra za imunologijo, in je štipendistka Nancy Cain in Jeffrey A. Marcus za medicinske raziskave, v čast Billu Vowellu.

Histonske modifikacije - ki jih proizvajajo encimi, kot je HDAC3 - nadzorujejo izražanje genov, ki posledično tvorijo beljakovine, ki opravljajo delo celice. Ne daleč nazaj, laboratorij Hooper se je odločil, da bo na miših preučil histonske spremembe, za katere se je zdelo, da rastejo in padajo skupaj s cirkadianimi ritmi.

Če primerjamo normalno, miši, obremenjene z bakterijami, brez mikrobov, Raziskovalci so odkrili, da so bile nekatere spremembe histona, vključno s tistimi, ki jih je izdelal HDAC3, pri normalnih miših cirkadiane. vendar je pri miših brez kalčkov stabilen na ravni ravni.

Takrat se je dr.Hoper obrnil na dr.Erica Olsona, Katedra za molekularno biologijo in direktorica Hamonovega centra za regenerativno znanost in medicino, ki je opravil študije o HDAC3 v drugem tkivu, srce. Oba laboratorija sta sodelovala pri razvoju miške, ki ji je manjkalo HDAC3 le v črevesni sluznici.

Miši, ki so jih ustvarile, so se zdele običajne med običajno prehrano. Vendar pa ko so raziskovalci miši hranili z visoko vsebnostjo maščob, prehrana z visokim sladkorjem, podobna tisti, ki jo običajno uživajo v Združenih državah - ugotovili so nekaj zelo drugega.

"Imenujemo jo dieta z nezdravo hrano. Opisujem jo kot vožnjo po restavraciji s hitro prehrano po hamburger in krompirček, nato pa se ustavim v trgovini s krofi, "je rekla." Večina miši na tej dieti postane debela. Na naše presenečenje, tisti, ki v svoji črevesni sluznici niso imeli HDAC3, so lahko pojedli visoko vsebnost maščob, prehrana z visokim sladkorjem in ostanite vitki. "

Naslednji, primerjali so miši s pomanjkanjem HDAC3 in miši brez kalčkov. Raziskovalci so ugotovili, da sta obe skupini miši pokazali enako ravno, neritmične modifikacije histona, potrjuje pomen HDAC3 v cirkadianih ritmih.

Vsaka celica v telesu ima molekularno uro, ki upravlja telesne procese. Študija na miših je pokazala, da se HDAC3 pritrdi na to celično uro, da zagotovi največjo absorpcijo maščobe, ko so sesalci budni in jedo.

"Naši rezultati kažejo, da sta se mikrobiom in cirkadiana ura razvila skupaj za uravnavanje presnove, "je rekla.

Zakaj bi se sistem razvil, da bi postali debeli? Hooper meni, da bi se lahko razvil, da bi sesalcem omogočil učinkovito uporabo energije, da bi okrepili imuniteto v okolju s pomanjkanjem hrane.

"Ta regulativna interakcija se verjetno ni razvila, da bi postali debeli, vendar v kombinaciji z današnjo prehrano, bogato s kalorijami, nastane debelost, "je rekla, in dodal, da je to špekulacija in ekipa si še vedno prizadeva razumeti vse sestavine poti.

"Naši rezultati tudi kažejo, da bi lahko zaradi motenj medsebojnega delovanja med mikrobioto in telesno uro večja verjetnost, da bomo debeli. Te motnje se v sodobnem življenju pogosto dogajajo, ko jemljemo antibiotike, delo čez noč, ali potujejo v tujino. Vendar menimo, da bi lahko naše ugotovitve sčasoma privedle do novih načinov zdravljenja debelosti - in morda podhranjenosti - s spreminjanjem bakterij v črevesju. "

• Raziskovalci NAU želijo najti mikrobno povezavo med dvema skupnima boleznima dihal
• Potrebne so boljše metode za prepoznavanje ljudi, ki jim grozi bolezen jeter