Как сообщается сегодня в журнале Nature, исследователи из Научного института Вейцмана показали на мышах, что кишечные микробы — в совокупности называемые кишечным микробиомом — играют неожиданно важную роль в усилении набора веса после диеты, и что это распространенное явление может будущее можно предотвратить или лечить путем изменения состава или функции микробиома.Исследование было проведено исследовательскими группами во главе с доктором Эраном Элинав из отдела иммунологии и профессором Эраном Сегалом из отдела компьютерных наук и прикладной математики. Исследователи обнаружили, что после цикла набора и похудения все системы организма мышей полностью вернулись к нормальному состоянию, за исключением микробиома.
В течение примерно шести месяцев после похудания у мышей, переживших ожирение, сохранялся аномальный «тучный» микробиом.«Мы показали на тучных мышах, что после успешной диеты и потери веса микробиом сохраняет« память »о предыдущем ожирении», — говорит Элинав. «Этот стойкий микробиом ускорял набор веса, когда мышей снова переводили на высококалорийную диету или ели обычную пищу в чрезмерных количествах». Сигал уточняет: «Проведя подробный функциональный анализ микробиома, мы разработали потенциальные терапевтические подходы для смягчения его влияния на восстановление веса».
Исследование возглавил доктор философии Кристоф Тайсс. студент в лаборатории Елинава. Таисс сотрудничала со студенткой магистратуры Шломиком Итавом из лаборатории Элинав, доктором философии Дафной Ротшильд. студент лаборатории Сигала, а также с другими учеными из Вейцмана и других мест.В серии экспериментов ученые продемонстрировали, что состав «тучного» микробиома был основным фактором ускоренного набора веса после диеты. Например, когда исследователи истощили кишечные микробы у мышей, дав им антибиотики широкого спектра действия, преувеличенное увеличение веса после диеты было устранено.
В другом эксперименте, когда кишечные микробы мышей с ожирением в анамнезе вводили стерильным мышам (которые, по определению, не имеют собственного микробиома), их вес ускорялся при кормлении высококалорийной диетой по сравнению с беспроблемным мышам, которым имплантировали кишечные микробы от мышей, не прибывающих в анамнезе.Затем ученые разработали алгоритм машинного обучения, основанный на сотнях индивидуальных параметров микробиома, который успешно и точно предсказал скорость восстановления веса у каждой мыши на основе характеристик ее микробиома после набора веса и успешного соблюдения диеты. Кроме того, объединив геномный и метаболический подходы, они затем идентифицировали две молекулы, влияющие на влияние микробиома на восстановление веса.
Эти молекулы — принадлежащие к классу органических химикатов, называемых флавоноидами, которые получаются при употреблении в пищу определенных овощей — быстро разлагаются микробиомом "после диеты", так что уровни этих молекул у мышей после диеты значительно ниже, чем у мышей. у мышей без ожирения в анамнезе. Исследователи обнаружили, что в нормальных условиях эти два флавоноида способствуют расходу энергии во время метаболизма жиров. Низкий уровень этих флавоноидов при изменении веса предотвращает выделение энергии из жиров, в результате чего у мышей после диеты накапливается лишний жир, когда они возвращаются на высококалорийную диету.Наконец, исследователи использовали эти идеи для разработки новых проверенных концепций лечения рецидивирующего ожирения.
Во-первых, они имплантировали мышам, ранее страдающим ожирением, кишечные микробы от мышей, которые никогда не страдали ожирением. Эта трансплантация фекального микробиома стерла «память» об ожирении у этих мышей, когда они снова были подвергнуты высококалорийной диете, что предотвратило чрезмерное рецидивирующее ожирение.Затем ученые использовали подход, который, вероятно, будет более безобидным для людей: они добавили мышам после диеты флавоноиды, добавленные в их питьевую воду.
Это вернуло их уровень флавоноидов и, следовательно, их расход энергии до нормального уровня. В результате даже после возвращения к высококалорийной диете у мышей не наблюдалось ускоренного набора веса. Сигал сказал: «Мы называем этот подход« постбиотическим »вмешательством. В отличие от пробиотиков, которые вводят полезные микробы в кишечник, мы вводим не сами микробы, а вещества, на которые воздействует микробиом, что может оказаться более безопасным и безопасным. эффективно ".
Рецидивирующее ожирение — это эпидемия огромных размеров во всех смыслах этого слова. «Ожирение поражает почти половину взрослого населения мира и предрасполагает людей к распространенным опасным для жизни осложнениям, таким как диабет у взрослых и болезни сердца», — говорит Элинав. «Если окажется, что результаты наших исследований на мышах применимы к людям, они могут помочь диагностировать и лечить рецидивирующее ожирение, а это, в свою очередь, может помочь облегчить эпидемию ожирения».В исследовании также приняли участие Маришка Мейер, Мааян Леви, Клаудиа Мореси, Ленка Дохналова, София Браверман, Шахар Розин, доктор Малли Дори-Бахаш и научный сотрудник Хагит Шапиро из отдела иммунологии, штатные научные сотрудники д-р.
Яэль Куперман и Инбал Битон, а также профессор Алон Хармелин из отдела ветеринарных ресурсов и д-р Сергей Малицкий и профессор Асаф Ахарони из отдела наук о растениях и окружающей среде — все из Научного института Вейцмана, а также проф. Гертлер из Еврейского университета в Иерусалиме и профессор Замир Хальперн из Тель-Авивского медицинского центра Сураски.