Теперь, в исследовании, сравнивающем мышей, выращенных в «свободной от микробов» среде, и мышей, выращенных в более типичных лабораторных условиях, ученые определили еще одну ключевую роль микробов, которые живут внутри нас: посредник экспрессии генов хозяина через эпигеном, химический информация, которая регулирует, какие гены в клетках активны.В онлайн-журнале Molecular Cell группа исследователей из Университета Висконсин-Мэдисон описывает новое исследование, помогающее выявить механизм взаимодействия кишечного микробиома с клетками своего хозяина, чтобы включать и выключать гены. Результат исследования, еще одно обвинение так называемой западной диеты (с высоким содержанием насыщенных жиров, сахара и красного мяса), показывает, как метаболиты, производимые бактериями в желудке, химически взаимодействуют с клетками, в том числе с клетками, находящимися далеко за пределами толстой кишки. чтобы диктовать экспрессию генов и здоровье своего хозяина.«Жуки каким-то образом управляют экспрессией генов в организме хозяина за счет изменения эпигенома», — объясняет Джон Дену, профессор биомолекулярной химии из Университета штата Мэдисон и старший научный сотрудник Висконсинского института открытий и соавтор нового исследования. . «Мы начинаем понимать механизм того, как и почему важны диета и микробиом».
Исследование, которое провела доктор медицинских наук Кимберли Крауткрамер. студент Школы медицины и общественного здравоохранения UW, выявил ключевые различия в регуляции генов у мышей, выращенных традиционным способом, и мышей, выращенных в среде, свободной от микробов. Мышам давали две разные диеты: одна, богатая растительными углеводами, похожая на фрукты и овощи, потребляемые людьми; другой имитирует западную диету с высоким содержанием простых сахаров и жиров.По словам Федерико Рей, профессора бактериологии из Университета штата Мэриленд, а также соавтора нового отчета, растительная диета дает более богатый микробиом: «Хорошая диета превращается в прекрасно сложный микробиом», — говорит Рей.
«И мы видим, что микробиом кишечника влияет на эпигеном хозяина в зависимости от диеты. Растительная диета, по-видимому, способствует общению между хозяином и микробом».Новое исследование в Висконсине показывает, что небольшой набор короткоцепочечных жирных кислот, вырабатываемых кишечными бактериями, потребляющими, метаболизирующими и ферментирующими питательные вещества из растений, являются важными химическими посредниками, связывающимися с клетками хозяина через эпигеном. «Одним из открытий здесь является то, что микробный метаболизм или ферментация растительных волокон приводит к образованию короткоцепочечных жирных кислот.
Эти молекулы, и, возможно, многие другие, частично отвечают за связь» с эпигеномом, — говорит Дену.В исследовании микробиота кишечника животных, которых кормили диетой, богатой сахаром и жиром, имела пониженную способность общаться с клетками-хозяевами.
По мнению команды из Висконсина, это может быть намеком на то, что образец здорового микробиома человека был установлен в далеком прошлом, когда пища из растений составляла большую часть рациона, а сахар и жир были менее доступны, чем в современных диетах с большим количеством пищевых продуктов. мясо и полуфабрикаты.«По мере того, как мы уходим от диет на основе растений, мы можем частично терять связь между микробами и хозяином», — отмечает Рей. «При диете западного типа, кажется, теряется связь между микробами и хозяином».
Пища, богатая жирами и сахаром, особенно обработанные пищевые продукты, легче переваривается хозяином, но не обязательно является хорошим источником пищи для флоры, населяющей кишечник. По словам исследователей, в результате микробиом становится менее разнообразным и меньше общается с хозяином.Удивительным открытием в исследовании стало то, что химическая связь между микробиомом и клетками-хозяевами очень обширна. Помимо общения с клетками толстой кишки, микробиом, по-видимому, также взаимодействует с клетками печени и жировой ткани, удаленной от кишечника.
Это, по словам Дену, является еще одним свидетельством важности микробиома для благополучия его хозяина.По словам Дену, кикер-эксперимент в исследовании давал мышам, выращенным в среде, свободной от микробов, три различных короткоцепочечных жирных кислоты, которые, как показало исследование, являются важными посредниками в эпигеноме.
Добавки было достаточно, чтобы способствовать здоровому взаимодействию между микробиотой и клетками-хозяевами, которое наблюдается у мышей, получавших диету с высоким содержанием растительной клетчатки.«Это помогает показать, что совокупность трех короткоцепочечных жирных кислот, образующихся в растительной диете, вероятно, является основным средством коммуникации», — добавляет Дену. «Мы видим, что это не просто микроб.
Это микробный метаболизм».