Микробиота и ожирение

Кишечная микробиота и ожирение у детей

В последние годы появились новые данные, связывающие развитие ожирения с изменением характера кишечной микробиоты.

Kalliomaki с соавторами (2008) сопоставили характер кишечной микробиоты у детей в возрасте 3, 6, 12, 18 месяцев жизни с показателями индекса массы тела в возрасте 7 лет.

Было выявлено, что в возрасте 7 лет индекс массы тела был ниже у детей, имевших в младенчестве более высокое количество бифидобактерий (БФ).

В группе детей с избыточным весом было выявлено более высокое содержание золотистого стафилококка.

Возможно, этот факт объясняет более высокую частоту ожирения в группе людей, рожденных путем Кесарева сечения, поскольку доказано, оперативное родоразрешение снижает уровень бифидобактерий у детей.

Исследования показывают отличие кишечной микробиоты здоровых людей и больных ожирением.

Выявлено, что из двух доминирующих видов бактерий (Firmicutes, Bacteroides) у людей с ожирением преобладают Firmicutes, а у здоровых людей — Bacteroides.

Многочисленные экспериментальные исследования показали, что характер питания определяет тип кишечной микробиоты.

Так, потребление высококалорийной пищи с высоким уровнем насыщенных жиров приводит к снижению уровня бифидобактерий, обладающих защитным действием на кишечную стенку, и сдвигу в сторону одного подвида Firmicutes, а именно Erysipelotrichi, a также к росту уровня эндотоксемии в кишечном содержимом и крови.

Эндотоксемия стимулирует выброс провоспалительных цитокинов и способствует развитию хронического воспаления — ключевого фактора развития ожирения и метаболического синдрома.

Действительно, потребление высококалорийной пищи с высоким уровнем насыщенных жиров в экспериментальных исследованиях приводило к увеличению веса тела, процента жировой ткани, снижению резистентности к инсулину.

В работе S. Ding с соавторами (2010) показано, что использование высокожирового рациона с высокой степенью достоверности повышает экспрессию провоспалительных цитокинов (TNF-a) в кишечнике животных, что предшествует развитию ожирения и инсулинорезистентности.

В целом ряде экспериментальных исследований использовалось понятие «рацион кафетерия», под которым понимали потребление продуктов быстрого питания или фаст-фуда, которые содержат много насыщенных жиров, сахара.

По данным исследования B. Sampey (2011), после семи недель питания фаст-фудом у экспериментальных животных наблюдалось повышение уровня инсулина, неэстерифицированных жирных кислот, снижение резистентности к инсулину (НОМА модель).

Кроме того, были отмечены признаки воспаления в жировой ткани и печени, повышение уровня провоспалительных цитокинов (TNF-a).

Доказано, что животные, получавшие «рацион кафетерия», съедали порции значительно больше, чем животные, питавшиеся стандартным рационом, и развивали впоследствии гиперфагию.

По мнению исследователей, «рацион кафетерия» в экспериментальных работах демонстрирует модель развития метаболического синдрома у человека с выраженным хроническим воспалением в печени и жировой ткани.

Экспериментальные исследования связи ожирения с кишечной микробиотой показали интересный факт: колонизация животных-гнотобионтов (выращенных в стерильных, безмикробных условиях) микрофлорой животного с ожирением приводила к развитию ожирения у колонизированного реципиента.

Исследователи предполагают, что кишечная микробиота может быть участником передачи таких состояний, как ожирение, метаболический синдром, колит — тех заболеваний, которые развиваются под влиянием генетических и эпигенетических факторов.

Избыточное питание и неадекватно высокие прибавки массы тела увеличивают массу жировой ткани и объем адипоцитов.

Жировая ткань у больных ожирением, помимо эндотоксемии, является источником провоспалительных цитокинов и хронического воспаления.

Ранее жировая ткань рассматривалась, как депо накопления жира. В настоящее время стала очевидной гормональная роль адипоцитов, продуцирующих цитокины-адипокины (лептин, адипонектин, васпин, оментин и др.) и целый ряд цитокинов провоспалительного действия.

Жировая ткань представлена в основном адипоцитами, преадипоцитами, но содержит также макрофаги и другие иммунокомпетентные клетки.

При ожирении жировая ткань инфильтрирована большим числом макрофагов, которые участвуют в развитии системного воспаления.

В таком состоянии адипоциты продуцируют высокий уровень провоспалительных цитокинов (TNF-a, IL-6 и др.) со снижением продукции противовоспалительных цитокинов, что вносит существенный вклад в тяжесть хронического воспалительного процесса.

Продукция большинства адипокинов увеличена при наличии ожирения и основные провоспалительные цитокины способствуют развитию метаболических нарушений, связанных с ожирением.

В ряде исследований показано, что наличие хронического воспаления в клетках жировой ткани способствует развитию резистентности к инсулину.

Описано несколько механизмов развития инсулинорезистентности при ожирении.

Один их наиболее доказанных — снижение экспрессии рецепторов к инсулину в адипоцитах и других органах и тканях под влиянием провоспалительных цитокинов и циркулирующих в крови свободных жирных кислот.

Интересно отметить, что в случаях ограниченного поступления калорий у человека увеличивается экспрессия гена SIRT1 — белка, увеличивающего чувствительность к инсулину у человека.

При избыточном поступлении энергии (высокожировой рацион) снижается синтез этого белка и чувствительность к инсулину.

Внимание исследователей привлекают данные по характеру продукции адипокинов (цитокины, продуцируемые адипоцитами), в частности лептина.

Лептин — это гормон, посылающий сигнал насыщения в ЦНС. Отсутствие продукции лептина в экспериментальных моделях на животных приводит к тяжелому ожирению.

Таким же образом организм реагирует на снижение или отсутствие рецепторов лептина.

Они преимущественно сосредоточены в аркообразном ядре гипоталамуса, где определяются два основных вида лептин-чувствительных нейронов: нейроны экспрессирующие нейропептид Y (NPY) и нейроны, экспрессирующие проопиомеланокортин (РОМС).

РОМС под действием лептина способствуют снижению веса и увеличению энерготрат, лептин ингибирует NPY, который увеличивает потребление пищи и прибавку веса.

Уровень лептина в организме положительно коррелирует с объемом жировой ткани.

Отсутствие анорексического ответа на введение лептина больным ожирением указывает на лептин-резистентность, что свидетельствует о нарушении гипоталамической регуляции.

Существуют экспериментальные данные, демонстрирующие, что избыточное питание в младенчестве снижает экспрессию рецепторов лептина в гипоталамусе.

При этом наблюдается высокий уровень лептина на периферии и отсутствие реакции на лептин в гипоталамусе.

При ожирении адипоциты снижают секрецию противовоспалительного цитокина — адипонектина. Адипонектин обладает защитным действием в отношении стенок сосудов и снижает риск развития атеросклероза.

В крови человека и материнском молоке в норме содержится высокий уровень адипонектина.

В настоящее время проведен ряд научных исследований, направленных на изучение влияния рациона человека на уровень адипонектина в крови.

Доказано, что потребление высокого уровня насыщенных жиров снижает уровень адипонектина в плазме крови.

У матерей с ожирением снижается уровень адипонектина в молоке и увеличивается риск развития хронического воспаления.

Кроме того, уже указывалось выше, что у матерей с ожирением существенным образом нарушен характер кишечной микробиоты и процессы хронического воспаления увеличены за счет эндотоксемии.

Попытки использовать пробиотики для коррекции выявленных нарушений показали благоприятные результаты.

Доказано, что пробиотики и, связанное с их использованием изменение кишечной микробиоты, благоприятно влияют на метаболизм.

Они снижают уровень липопротеидов в печени и активность воспалительного процесса в жировой ткани, стимулируют процессы гликолиза, повышают продукцию бутирата.

Ученые отмечают также наличие связи между ожирением и составом кишечной микробиоты: в случаях генетически детерминированного ожирения состав кишечной микробиоты изменен в сторону преобладания класса Firmucutes, даже при адекватном маложировом рационе.

Таким образом, развитие ожирения у детей определяется факторами наследственности, неблагоприятным течением беременности, малой массой тела при рождении, видом вскармливания, характером кишечной микробиоты и питанием в постнатальном периоде.

Анализ факторов, влияющих на развитие избыточного веса и ожирения у детей, показал наличие комплексного и независимого влияния каждого из них: индекса массы тела матери, прибавки веса за время беременности, массы тела ребенка при рождении и быстрого роста в разные возрастные периоды (от рождения до 4-х месяцев, от 4 до 12 месяцев и от 1 до 4 лет).

Использованные источники: medspeak.net

СТАТЬИ ПО ТЕМЕ:

  Капсулы от ожирения редуксин

  Ожирение 3 степени как быть

Микробиота и ожирение

Петля положительной обратной связи

Ожирение связано с изменениями в нашей микробиоте – сообществе микробов в кишечнике, триллионов крошечных организмов, которые населяют нас. Но механизм этого процесса изучен не полностью. В новом исследовании, статья о котором опубликована в журнале Nature (Perry et al., Acetate mediates a microbiome–brain–β-cell axis to promote metabolic syndrome), учёные из Йельского университета изучили, как изменённая микрофлора кишечника приводит к ожирению.

В раннем исследовании доктор медицины Джеральд И. Шульман (Gerald I. Shulman), профессор Йельского университета, отметил, что ацетат (соль уксусной кислоты) стимулирует секрецию инсулина у грызунов. Чтобы узнать больше о роли ацетата, Шульман и команда исследователей из Йеля провели серию экспериментов на животных моделях ожирения.

Исследовательская группа замерила уровни ацетата и производных других короткоцепочечных жирных кислот и обнаружила более высокие уровни ацетата у животных, которые потребляли пищу с высоким содержанием жиров. Также было замечено, что введение ацетата стимулирует секрецию инсулина бета-клетками в поджелудочной железе, хотя неясно, каким образом.

Далее исследователи определили, что если ацетат вводился непосредственно в мозг, начинается повышенная выработка инсулина, вызванная активацией парасимпатической нервной системы. «Ацетат стимулирует бета-клетки секретировать больше инсулина в ответ на глюкозу через механизм, связующим звеном которого служит ЦНС, – говорит Шульман. – Он также стимулирует секрецию гормонов гастрина и грелина, которые способствуют увеличению потребления пищи».

Наконец, исследовательская группа установила наличие причинно-следственной связи между микробиотой кишечника и повышенным уровнем инсулина. После переноса фекальных масс грызунов одной группы грызунам другой, у последних наблюдаются аналогичные изменения в кишечной микробиоте – повышается уровень ацетата и инсулина.

«Все вместе, эти эксперименты демонстрируют причинно-следственную связь между изменениями в кишечной микробиоте в ответ на изменения диеты и увеличением производства ацетата», – заключает Шульман. «Увеличение уровня ацетата, в свою очередь, приводит к увеличению приёма пищи, включается положительная обратная связь, которая ведёт к ожирению и резистентности к инсулину», – пояснил он.

Любопытно, что в недавнем исследовании специалисты Имперского колледжа Лондона показали, что присутствие ацетата в кишечнике и попадание небольшого количества уксусной кислоты в мозг снижало аппетит у мышей. Правда, при диете с повышенным содержанием не жиров, а клетчатки. Так что, возможно, причина ожирения – не сами ацетаты, а их источник – ВМ.

Авторы исследования предполагают, что эта петля положительной обратной связи, возможно, сыграла важную роль в эволюции, побуждая животных много есть, когда они сталкивались с избытком калорийной еды в общей ситуации нехватки продовольствия.

«Изменение микрофлоры кишечника связано с ожирением и метаболическим синдромом у людей так же, как и у грызунов, – отметил Шульман. – В данном исследовании мы предлагаем новое объяснение этому биологический феномену у грызунов, и сейчас изучаем, работает ли этот механизм у человека».

Использованные источники: www.vechnayamolodost.ru

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

  Рассчитать есть ли ожирение

  Сериалы про ожирение

Ожирение и микрофлора

ЕСТЬ ЛИ СВЯЗЬ МЕЖДУ ОЖИРЕНИЕМ И СОСТАВОМ КИШЕЧНОЙ МИКРОФЛОРЫ?

От чего зависит состав кишечной микрофлоры?

Как известно, количественный и качественный состав кишечной микробиоты (микрофлоры) зависит от многих факторов: возраст (у людей пожилого возраста снижается процент лактобактерий и бифидобактерий); общее состояние организма (наличие хронических заболеваний ЖКТ); прием лекарственных препаратов (антибиотиков); генетические особенности организма; питание.

Например, у приверженцев западной диеты (с высоким содержанием жиров) наблюдается уменьшение популяции Bacteroidetes и увеличение Firmicutes в составе кишечной микробиоты (КМ) [1]. Разумеется, тот факт, что регулярный прием жирной пищи приводит к ожирению, не является новым, но какую роль тут играет кишечная микрофлора? И что будет, если перенести часть кишечной микробиоты от мыши, страдающей ожирением, в организм стерильной (лишенной микрофлоры кишечника)? И могут ли определенные группы микроорганизмов приводить к ожирению? Давайте попробуем найти ответы на все эти вопросы.

Есть ли связь между микрофлорой и ожирением?

Ванесса Ридаура и ее коллеги поставили очень интересный эксперимент [2, 3]. Они получили образцы микрофлоры кишечника у четырех пар человеческих близнецов (в которых один из каждой пары был худым, а другой страдал ожирением). Эти образцы вводили выращенным в стерильных условиях мышам (в кишечнике этих грызунов не было микроорганизмов) и наблюдали за тем, как животные набирают массу (см. рис. 2). Кормили мышек кормом, богатым клетчаткой и с нормальным процентом жира.

Оказалось, что те мыши, которые получили микрофлору худых людей, спустя несколько недель сохраняли нормальный процент жира в теле, а те, которым досталась кишечная микрофлора толстяков, начинали набирать вес (хоть и питались нежирной пищей). Когда мышей обеих групп после заражения помещали в одну клетку, и они начинали обмениваться микрофлорой (мыши иногда поедают фекалии), то микробиота худых «побеждала» микробиоту толстяков: обе группы мышей оставались худыми.

Похожий эксперимент проводили исследователи из Медицинской школы Мичиганского университета [4]. Поначалу биологи вырастили поколение стерильных мышек (без кишечной микрофлоры). После этого заселили их кишечник человеческими бактериями (материал взяли из фекалий здорового человека с нормальной массой тела). Далее лабораторных грызунов разделили на две группы. Первую кормили едой с большим содержанием клетчатки, вторую — жирной и калорийной пищей, которая практически лишена клетчатки. Изначально в обеих группах показатели кала почти не отличались, но позднее были обнаружены существенные изменения. У мышей, которые употребляли мало клетчатки, обнаруживались типичные для ожирения изменениям КМ: снижение содержания в просвете толстой кишки Bacteroidetes и увеличение численности Firmicutes. Примечательно, что животные с подобными изменениями КМ были способны усваивать больше жиров из кишечника. Увеличение численности бактерий типа Firmicutes в кишечнике мышей при кормлении жиром находили на протяжении нескольких месяцев. Вернуть потерянную микрофлору помог только метод трансплантации фекалий. В этом случае по прошествии десяти дней после процедуры состав и разнообразие бактерий кишечника грызунов из разных групп уже нельзя было отличить. По мнению ученых, снижение разнообразия КМ является одной из причин ожирения, и прием жирной пищи бедной клетчаткой способствует этому [1, 5].

Подобное влияние на КМ пищи с высоким содержанием жиров найдено также у человека. Увеличение потребления калорий с 2400 до 3400 ккал/сут., как у людей с ожирением, так и без него, приводили к быстрым изменениям КМ: в фекалиях наблюдалось 20-процентное увеличение количества Firmicutes и соответствующее уменьшение Bacteroidetes [6].

Исходя из результатов этих экспериментов мы можем предположить, что в организме все же есть популяция бактерий, отвечающая за ожирение, и популяция, отвечающая за снижение массы тела. И прием жирной с пониженным содержанием клетчатки пищи способствует изменениям КМ в сторону увеличения популяции бактерий, способствующих избыточному весу [7].

Как кишечная микробиота может вызывать ожирение?

Разумеется, мы не можем сказать, что дисбиоз является единственной причиной ожирения, так как это полиэтиологический процесс. Тем не менее он вместе с другими предрасполагающими генетическими, экологическими и социальными факторами может привести к метаболическим нарушениям в организме. Ожирение возникает тогда, когда поступление и образование энергии превышает ее потребность, а остаток неиспользованных ресурсов депонируется в жировой ткани.

Что же является одним из основных источников энергии в организме? Разумеется, это глюкоза. Результаты эксперимента [8] выявили, что у мышей с повышенным уровнем глюкозы в крови (страдающих сахарным диабетом) состав кишечной микрофлоры аналогичен составу КМ мышей с ожирением. Значит, эти процессы тесно связаны между собой [9].

Разумеется, не все люди, имеющие лишний вес, болеют сахарным диабетом, но 80% людей с сахарным диабетом имеют ожирение и чаще по абдоминальному типу, при котором жировые отложения, в основном, формируются в области живота. В народе этот тип фигуры называют «яблоком» (см. рис. 3).

Давайте попробуем разобрать механизм, при котором глюкоза способствует ожирению. Глюкоза, попадая в кровь, повышает выработку инсулина (гормона-регулятора уровня глюкозы в крови). Инсулин в свою очередь стимулирует синтез жиров и их отложение (за счет увеличения активности ферментов липогенеза, и в первую очередь АТФ-зависимого цитратрасщепляющего фермента) и тормозит их распад [5]. При этом если человек ведет «сидячий» образ жизни, синтезированные липиды откладываются в адипоцитах (так как энергия, поступающая извне, не используется и вынуждена откладываться в виде жировой ткани про запас).

Но эти процессы происходят постоянно и в здоровом организме. Значит, для того чтобы липогенез вышел за пределы нормы, нужно либо много глюкозы, либо мало инсулина, либо нарушение взаимодействия инсулина и глюкозы. Так как мышей из эксперимента, описанного выше, кормили кормами с высоким процентом жиров, а не углеводов, значит дело не в чрезмерном поступлении глюкозы в организм. Инсулин вырабатывается β-клетками поджелудочной железы, а у мышей из предыдущих экспериментов функция железы нарушена не была. Это свидетельствало о том, что проблема не в дефиците инсулина. Хотя в 2015 году ученые выдвинули теорию о прямой связи бифидобактерий (см. рис. 4) с синтезом глюкагоноподобного пептида-1 [8, 10] . Глюкагоноподобный пептид-1 — это инкретин, то есть вырабатывается в кишечнике в ответ на пероральный прием пищи. Он оказывает влияние на различные органы и системы, в том числе усиливает секрецию инсулина. Пептид вырабатывается L-клетками, которые располагаются в слизистой оболочке подвздошной и толстой кишок, а бифидобактерии могут стимулировать его синтез. Соответственно, если в кишечнике уменьшается количество бифидобактерий, то уменьшается количество этого пептида, а следовательно, и уровень инсулина. Но эта теория еще требует детального изучения, поэтому назвать ее основной причиной повышения сахара в организме мы пока не можем. Значит, остается вариант с нарушением усвоения глюкозы — См.: Кишечная микробиота и сахарный диабет 2 типа

Литература

Будьте здоровы!

ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ

Использованные источники: propionix.ru