Ερευνητές του UT Southwestern ανακάλυψαν στοιχεία το 2017 σχετικά με το πώς τα βακτήρια του εντέρου και το βιολογικό ρολόι του σώματος συνεργάζονται για να προάγουν τη συσσώρευση σωματικού λίπους.
Σε μια μελέτη σε ποντίκια που μπορεί κάποια μέρα να οδηγήσει σε νέες στρατηγικές για την καταπολέμηση της παχυσαρκίας, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι τα βακτήρια του εντέρου, ή μικροβίωμα, ρυθμίζουν την πρόσληψη και αποθήκευση λιπιδίων (λίπους) «εισβάλλοντας» και αλλάζοντας τη λειτουργία των βιολογικών ρολογιών στα κύτταρα που επενδύουν το έντερο.
«Αυτά τα ευρήματα υποδεικνύουν έναν μηχανισμό μέσω του οποίου το εντερικό μικροβίωμα ρυθμίζει τη σύσταση του σώματος και καθιερώνουν τον παράγοντα μεταγραφής NFIL3 ως τον ουσιαστικό μοριακό σύνδεσμο μεταξύ του μικροβιώματος, του βιολογικού ρολογιού και του μεταβολισμού του ξενιστή», δήλωσε η Δρ. Lora Hooper, Πρόεδρος της Ανοσολογίας και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύθηκε την 1η Σεπτεμβρίου στο Science.
«Το ανθρώπινο έντερο είναι γεμάτο με τρισεκατομμύρια βακτήρια που μας βοηθούν να χωνέψουμε την τροφή μας, μας προστατεύουν από λοιμώξεις και παράγουν ορισμένες βιταμίνες. Υπάρχουν αυξανόμενες ενδείξεις ότι ορισμένα βακτήρια που ζουν στο έντερό μας μπορεί να μας προδιαθέτουν να πάρουμε βάρος, ειδικά όταν καταναλώνουμε μια “δυτικού τύπου” διατροφή πλούσια σε λιπαρά και ζάχαρη», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Yuhao Wang, μεταπτυχιακός φοιτητής στο εργαστήριο της Hooper.
Το μικροβίωμα θεωρείται ένας περιβαλλοντικός παράγοντας που επηρεάζει την εξαγωγή ενέργειας και τη συσσώρευση σωματικού λίπους – δηλαδή την αποθήκευση ενέργειας – στα θηλαστικά, δήλωσε η Δρ. Hooper, προσθέτοντας ότι λίγα είναι γνωστά για τους μηχανισμούς που ελέγχουν τη σχέση μεταξύ του μικροβιώματος και της σύστασης του σώματος. Εδώ και καιρό διατηρεί μια αποικία ποντικιών χωρίς μικρόβια –εκτρεφόμενων σε αποστειρωμένο περιβάλλον– που στερούνται μικροβιώματος. Αυτά τα ποντίκια έδωσαν μια ένδειξη.
«Τα ποντίκια που δεν έχουν μικροβίωμα τα πάνε πολύ καλύτερα με μια δυτικού τύπου διατροφή πλούσια σε λιπαρά σε σύγκριση με τα ποντίκια που φέρουν βακτήρια», δήλωσε.
Πολλές από τις μεταβολικές οδούς του σώματος συγχρονίζονται με τους κύκλους ημέρας-νύχτας μέσω του βιολογικού ρολογιού. Στα θηλαστικά, το βιολογικό ρολόι είναι μια συλλογή παραγόντων μεταγραφής που υπάρχουν σε κάθε κύτταρο και οδηγούν σε ρυθμικές, 24ωρες ταλαντώσεις στην έκφραση γονιδίων που διέπουν σωματικές διεργασίες όπως ο μεταβολισμός.
Στα πειράματά τους, οι ερευνητές συνέκριναν ποντίκια χωρίς μικρόβια και ποντίκια συμβατικής εκτροφής και μελέτησαν επίσης ποντίκια knockout που ήταν γενετικά ανίκανα να παράγουν NFIL3 στα κύτταρα που επενδύουν τα έντερα.
Πώς ακριβώς λοιπόν το μικροβίωμα του εντέρου «επικοινωνεί» με την εντερική επένδυση για να ρυθμίσει την πρόσληψη και αποθήκευση λίπους μέσω του NFIL3; Όταν οι ερευνητές μελέτησαν αυτό το ερώτημα, η Δρ. Hooper δήλωσε ότι ανακάλυψαν μια ενδιαφέρουσα τροπή, διαπιστώνοντας ότι το μικροβίωμα του εντέρου ρυθμίζει την πρόσληψη λιπιδίων «εισβάλλοντας» στα βιολογικά ρολόγια που υπάρχουν στα κύτταρα που επενδύουν το έντερο.
Η εισβολή αυτή επηρεάζει το πλάτος, ή την ευρωστία, της έκφρασης των γονιδίων που οδηγούν τον κύκλο πρόσληψης και αποθήκευσης λιπιδίων. Τα ποντίκια χωρίς μικρόβια, που στερούνται μικροβιώματος, έχουν έτσι χαμηλότερη από τον μέσο όρο παραγωγή NFIL3, πράγμα που σημαίνει ότι προσλαμβάνουν και αποθηκεύουν λιγότερα λιπίδια και επομένως παραμένουν αδύνατα, ακόμη και με διατροφή πλούσια σε λιπαρά, εξήγησαν οι επιστήμονες.
Τα βιολογικά ρολόγια του σώματος αντιλαμβάνονται τους κύκλους ημέρας και νύχτας – οι οποίοι συνδέονται στενά με τις ώρες σίτισης – και ενεργοποιούν και απενεργοποιούν τον μεταβολικό μηχανισμό του σώματος ανάλογα με τις ανάγκες. Παρόλο που τα εντερικά κύτταρα δεν εκτίθενται άμεσα στο φως, τα βιολογικά τους ρολόγια συλλαμβάνουν φωτεινά σήματα από το οπτικό και το νευρικό σύστημα και τα χρησιμοποιούν για να ρυθμίσουν την έκφραση γονιδίων. Το βιολογικό ρολόι του εντέρου βοηθά στη ρύθμιση της έκφρασης του NFIL3 και, ως εκ τούτου, του μηχανισμού μεταβολισμού των λιπιδίων που ελέγχεται από τον NFIL3 στην εντερική επένδυση.
«Αυτό που έχουμε λοιπόν είναι ένα πραγματικά συναρπαστικό σύστημα όπου δύο σήματα από το περιβάλλον εισέρχονται – το μικροβίωμα και οι αλλαγές φωτός ημέρας-νύχτας – και συγκλίνουν στην εντερική επένδυση για να ρυθμίσουν πόσο λίπος προσλαμβάνετε από τη διατροφή σας και αποθηκεύετε ως λίπος», δήλωσε η Δρ. Hoope.
«Η εργασία μας παρέχει μια βαθύτερη κατανόηση του πώς το μικροβίωμα του εντέρου αλληλεπιδρά με το βιολογικό ρολόι, και πώς αυτή η αλληλεπίδραση επηρεάζει τον μεταβολισμό», συνέχισε η Δρ. Hooper. «Θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει να εξηγηθεί γιατί οι άνθρωποι που εργάζονται σε νυχτερινές βάρδιες ή ταξιδεύουν συχνά στο εξωτερικό – γεγονός που διαταράσσει τα βιολογικά τους ρολόγια – έχουν υψηλότερα ποσοστά μεταβολικών νοσημάτων όπως η παχυσαρκία, ο διαβήτης και οι καρδιαγγειακές παθήσεις».
Λεπτομέρειες δημοσίευσης
Yuhao Wang et al. The intestinal microbiota regulates body composition through NFIL 3 and the circadian clock, Science (2017). DOI: 10.1126/science.aan0677.
