Ograniczenie ilości spożywanego pokarmu sprzyja zdrowiu

Myszy na diecie o mniejszej ilości kalorii żyją dłużej i są zarówno zdrowsze, jak i szczuplejsze. Zdaniem naukowców, jest to efekt zmiany mikrobiomu jelitowego i jego wpływu na układ odpornościowy. Naukowcy odkryli również substancje, które naśladują efekt ograniczenia wartości kalorycznej diety i mogą być punktem wyjścia do opracowania nowych metod leczenia otyłości.

Od dawna wiadomo, że zmniejszenie ilości spożywanych kalorii nawet o 40% ma korzystny wpływ na zdrowie zwierząt: dzięki temu zwierzęta żyją dłużej, poziom cukru w ich krwi spada szybciej, a one same spalają więcej tłuszczu. Według autorów przytaczanej publikacji, wiele z tych zmian w organizmie wywołują bakterie jelitowe.

Naukowcy odkryli, że po 30 dniach ograniczenia spożycia kalorii przez myszy, doszło do wzrostu ilości beżowej tkanki tłuszczowej, która pełni istotną rolę w utrzymaniu prawidłowej masy ciała i jego temperatury, a także zapobiega insulinooporności.

Co ciekawe, przeniesienie bakterii z kątnicy myszy na diecie o ograniczonej kaloryczności do myszy germ-free (tzn. hodowanych i nadal żyjących w sterylnych warunkach, wskutek czego nie posiadających bakterii w jelitach) sprawiło, że u myszy-biorców również wzrosła ilość beżowej tkanki tłuszczowej i stały się szczuplejsze (w porównaniu do grupy kontrolnej), pomimo normalnego jedzenia. Tak więc sama zmiana mikrobiomu jelit przyniosła korzyści zdrowotne u myszy-biorców.

Badacze odkryli następnie, że bakterie jelitowe myszy na diecie o ograniczonej kaloryczności wytwarzają mniej lipopolisacharydu (LPS). Gdy poziomy LPS zostały przywrócone do pierwotnych poziomów we krwi, korzyści zdrowotne diety o ograniczonej kaloryczności przestały być zauważalne.

Bakteryjny lipopolisacharyd (LPS) wywołuje odpowiedź immunologiczną poprzez aktywację specyficznego receptora sygnałowego, znanego jako receptor Toll-like 4 (TLR4). Eksperymentując na myszach z genetycznie zmodyfikowanymi komórkami immunologicznymi pozbawionymi tego receptora, naukowcy byli w stanie naśladować efekt ograniczenia kaloryczności diety. Układ odpornościowy nie tylko zwalcza infekcje, ale także odgrywa kluczową rolę w regulacji metabolizmu. Efektem przeszczepu bakterii jelitowych od myszy na restrykcyjnej diecie jest nie tylko wzrost poziomu beżowego tłuszczu i utrata wagi, ale i lepsza reakcja na insulinę, sprawniejszy metabolizm węglowodanów i tłuszczu i lepsza adaptacja do niższych temperatur środowiska.

Po przeanalizowaniu mechanizmu ograniczenia kalorii, naukowcy postanowili przetestować dwie substancje: jedna z nich bezpośrednio zmniejsza szkodliwą produkcję LPS-u przez bakterie, a druga blokuje receptor TLR4, który odbiera sygnał LPS. Obie substancje miały pozytywny wpływ na zdrowie myszy, który był podobny do wpływu ograniczenia kaloryczności diety.

Naukowcy mają nadzieję, że ich praca i jej podobne pozwolą opracować lek na otyłość, tsymulujący efekt ograniczenia kaloryczności diety. Obecnie trwają badania nad szczegółowym określeniem zmian zachodzących w mikrobiomie jelit wskutek restrykcji kaloryczności diety, testowane są także inne związki chemiczne, które zmniejszają wytwarzanie LPS-u bakteryjnego i sygnalizację, w której bierze udział.

Ograniczenie kalorii w diecie (CR) stymuluje rozwój funkcjonalny beżowej tkanki tłuszczowej i wydłuża żywotność myszy. Zmiany składu i funkcji mikrobiomu jelit wskutek wprowadzenia restrykcji kalorycznych przyczyniają się do poprawy metabolizmu i promują przekształcanie się białej tkanki tłuszczowej w beżową. Efekty te są powiązane z niższą produkcją enzymów bakteryjnych, niezbędnych do biosyntezy lipidów A, kluczowego składnika lipopolisacharydu bakteryjnego. Zmniejszony poziom LPS-u wskutek diety o ograniczonej kaloryczności jest sygnałem dla wrodzonej odpowiedzi immunologicznej, prowadzącym do zwiększonej infiltracji eozynofili i przeciwzapalnej polaryzacja makrofagów w tłuszczu zwierząt podlegających restrykcjom kalorycznym. Genowa i farmakologiczna supresja szlaku LPS-TLR4 skutkuje wzrostem ilości beżowej tkanki tłuszczowej i łagodzi stłuszczenie wątroby wywołane dietą, podczas gdy myszy germ-free nie podlegają zmianom metabolicznym wskutek wprowadzenia restrykcji kalorycznych. Dane te ujawniają sygnały krytyczne dla naszego zrozumienia osi sygnalizacji mikrobiom jelitowy – tkanka tłuszczowa podczas ograniczania kaloryczności diety i otwierają nowy obszar do poszukiwań leku na otyłość.

Źródło:

Salvatore Fabbiano et al. Functional Gut Microbiota Remodeling Contributes to the Caloric Restriction-Induced Metabolic Improvements, Cell Metabolism (2018). DOI: 10.1016/j.cmet.2018.08.005

Wyjątkowo zdrowi staruszkowie mają mikrobiom jelitowy bardzo zbliżony do tego, jaki mają zdrowi 30-latkowie

W jednym z największych badań nad mikrobiomem jelitowym, przeprowadzonym na ludziach naukowcy wykazali potencjalny związek między zdrowym starzeniem a zdrowym jelitem. Naukowcy z Western University, Lawson Health Research Institute i Tianyi Health Science Institute w Zhenjiang w Jiangsu w Chinach zbadali bakterie jelitowe w kohorcie ponad 1000 osób z populacji chińskiej, w przedziale wiekowym od 3 do ponad 100 lat, którzy zostali wybrani jako wyjątkowo zdrowi, bez znanych problemów zdrowotnych i bez rodzinnej historii choroby. Wyniki wykazały bezpośrednią korelację pomiędzy zdrowiem a jakością mikrobiomu jelitowego.

Celem badania jest wprowadzenie nowatorskich systemów diagnostycznych mikrobiomu jelitowego, a następnie wykorzystanie żywności i probiotyków w celu poprawy zdrowia.

Badanie opublikowane niedawno w czasopiśmie mSphere wykazało, że ogólny skład mikrobiomu jelitowego zdrowych osób w podeszłym wieku był podobny do składu osób o kilkadziesiąt lat młodszych, a mikroflora jelitowa różniła się nieznacznie między osobnikami w wieku od 30 do ponad 100 lat.

Główny wniosek jest taki, że wyjątkowo zdrowi 90-latkowie mają mikrobiom jelitowy nie różniący się od mikrobiomu zdrowego 30-latka w tej samej populacji. Nie wiadomo, czy jest to przyczyna lub skutek, ale autorzy badania wskazują, że różnorodność mikrobioty jelitowej pozostała taka sama w ich grupie badawczej. To pokazuje, że utrzymanie różnorodności mikrobiologicznej w jelitach w miarę starzenia się jest biomarkerem zdrowego starzenia się, tak jak niski poziom cholesterolu jest biomarkerem zdrowego układu krążenia. Naukowcy sugerują, że wymiana mikrobiomu jelit na pochodzący od zdrowego 30-latka z tej samej populacji może pomóc w promowaniu zdrowia i zdrowego starzenia się.

Badanie wykazało również wyraźną anomalię w grupie w wieku od 19 do 24 lat, której nie zaobserwowano w analizach na dużą skalę innych populacji i podejrzewają, że mogą być unikalne dla tej zdrowej kohorty w Chinach. Wyraźna mikroflora jelitowa w tej grupie była zaskakującym odkryciem i wymaga dalszych badań.

Badanie wykazało również wyraźną anomalię w grupie wiekowej 19 – 24 lat, której nie zaobserwowano w analizach na dużą skalę w innych populacjach, niż chińska i podejrzewają, że może być unikalna dla tej zdrowej kohorty w Chinach. Charakterystyczny profil mikrobioty jelitowej w tej grupie grupie wiekowej był zaskakującym odkryciem i wymaga dalszych badań.

Źródło:

Gaorui Bian, Gregory B. Gloor, Aihua Gong, Changsheng Jia, Wei Zhang, Jun Hu, Hong Zhang, Yumei Zhang, Zhenqing Zhou, Jiangao Zhang, Jeremy P. Burton, Gregor Reid, Yongliang Xiao, Qiang Zeng, Kaiping Yang, Jiangang Li. The Gut Microbiota of Healthy Aged Chinese Is Similar to That of the Healthy Young. mSphere, 2017; 2 (5): e00327-17 DOI: 10.1128/mSphere.00327-17