Suche
Mein Konto
يصبح الميكروبيوم المعوي لدى الفئران متوترًا خلال 24 ساعة عند إطعامها نظامًا غذائيًا غنيًا بالدهون
في دراسة حديثة نشرت في مجلة Cell Reports، قام باحثون في سينسيناتي بالولايات المتحدة الأمريكية بفحص آثار التغيير الغذائي لنظام غذائي عالي الدهون (HFD) على القناة الهضمية. يمكن أن يؤثر التغيير الكبير في النظام الغذائي بمرور الوقت على عملية التمثيل الغذائي وعلم وظائف الأعضاء. في الولايات المتحدة، يمكن أن يكون اختلال السعرات الحرارية عاملاً مساهماً في السمنة. وفي الفترة من 1999 إلى 2018، ارتفع عدد الأشخاص الذين يعانون من السمنة من 30.5% إلى 42.4%، في حين ارتفعت أمراض التمثيل الغذائي مثل اضطرابات الدهون والسكري من 25.3% إلى 34.2%. من المعروف أن التغييرات الغذائية على المدى الطويل تسبب السمنة والأمراض الأيضية، ولكن من المعروف أن...
يصبح الميكروبيوم المعوي لدى الفئران متوترًا خلال 24 ساعة عند إطعامها نظامًا غذائيًا غنيًا بالدهون
وفي دراسة نشرت مؤخرا في المجلة تقارير الخلية قام باحثون في سينسيناتي، الولايات المتحدة الأمريكية، بفحص آثار تغيير النظام الغذائي إلى نظام غذائي عالي الدهون (HFD) على القناة الهضمية.
يمكن أن يؤثر التغيير الكبير في النظام الغذائي بمرور الوقت على عملية التمثيل الغذائي وعلم وظائف الأعضاء. في الولايات المتحدة، يمكن أن يكون اختلال السعرات الحرارية عاملاً مساهماً في السمنة. وفي الفترة من 1999 إلى 2018، ارتفع عدد الأشخاص الذين يعانون من السمنة من 30.5% إلى 42.4%، في حين ارتفعت أمراض التمثيل الغذائي مثل اضطرابات الدهون والسكري من 25.3% إلى 34.2%. من المعروف أن التغييرات الغذائية طويلة المدى تسبب السمنة والأمراض الأيضية، لكن ليس من الواضح مدى السرعة التي يمكن أن تؤدي بها التغييرات الغذائية إلى تغييرات في الجسم.
عن الدراسة
في هذه الدراسة، قام الباحثون بتقييم استجابة الخلايا الظهارية المعوية للـ HFD باستخدام القياسات الفسيولوجية ونسخ الخلية الواحدة.
استخدم الفريق قياس السعرات الحرارية غير المباشرة لدراسة الفئران البرية البالغة التي تتغذى على طعام عادي أو تحولت إلى نظام HFD لمدة سبعة أيام وتقييم التأثيرات. أولاً، تم تقدير كمية الأكسجين المستهلكة (VO2) مع زفير ثاني أكسيد الكربون (VCO2) لحساب نسبة التبادل التنفسي (RER)، والتي تشير إلى مصدر الوقود الأساسي الذي يستقلبه الجسم. قام الفريق أيضًا بقياس إجمالي الطاقة اللازمة لتحقيق التوازن، والتي تسمى إنفاق الطاقة (EE).
قام الفريق أيضًا بفحص ما إذا كانت الاستجابة التكيفية في الأمعاء القريبة لمرض HFD الحاد تسببت في هذه التغيرات الأيضية في جميع أنحاء الجسم. تم فحص تكاثر الأمعاء، إلى جانب عمق القبو وارتفاع الزغابات، بعد يوم أو ثلاثة أو سبعة أيام على HFD. تم إجراء تسلسل الحمض النووي الريبي أحادي الخلية (scRNA-seq) أيضًا على الخلايا الظهارية الاثني عشرية والصائمية للفئران البالغة في جميع النقاط الزمنية. بعد فحص وتصفية جودة الخلايا، قام الفريق بدمج مجموعات البيانات من الخلايا التي تم الحصول عليها من الفئران التي تناولت الطعام العادي ومن الفئران التي تغذت على HFD لمدة يوم أو ثلاثة أو سبعة أيام. تم استخدام خلايا التغذية الطبيعية كمجموعة بيانات مرجعية.
وقام الفريق كذلك بتحليل كيفية استجابة كل مجموعة من الخلايا لـ HFD باستخدام تحليل التعبير الجيني التفاضلي. تم أيضًا تقييم التوقيع النسخي المرتبط باستقلاب الغلوتامات/الجلوتامين باستخدام جينات من قاعدة بيانات التوقيعات الجزيئية (MSigDB).
نتائج
خلال اليوم الأول من تغذية HFD، انخفضت قيم RER من حوالي 0.9 إلى 0.8، وتم الحفاظ على هذه الاختلافات مع مرور الوقت. في اليوم الأول، زاد كفاءة الطاقة من حوالي 0.2 إلى 0.5 كيلو كالوري/دقيقة إلى ما يقرب من 0.4 إلى 0.6 كيلو كالوري/دقيقة. ولم تكن هناك فروق ذات دلالة إحصائية في كمية المياه المستهلكة أو حركات المشي على مدار سبعة أيام. اكتسبت الفئران التي تم تغذيتها بـ HFD وزنًا منذ اليوم الأول بينما أظهرت أيضًا استهلاكًا أعلى للطاقة. بعد تناول HFD لمدة يوم واحد، أظهرت هذه النتائج أن عملية التمثيل الغذائي لدى الفئران تغيرت في جميع أنحاء أجسامها وربما حدثت تغييرات أيضًا في أمعائها.
الأجسام المضادة الكتاب الإلكتروني
تجميع لأهم المقابلات والمقالات والأخبار من العام الماضي. تنزيل نسخة مجانية
كانت هناك زيادة في تناول EdU (5-ethynyl-2′-deoxyuridine) بعد يوم واحد من استهلاك HFD. ومع ذلك، فإن عمق الخبايا المعوية أو ارتفاع الزغابات لم يتغير. قام الفريق أيضًا بتقييم أي تغييرات في موت الخلايا المعوية باستخدام تلطيخ كاسباس 3 المشقوق جنبًا إلى جنب مع تلطيخ نهاية النك ديوكسينوكليوتيديل ترانسفيراز-ديوكسيوريدين ثلاثي الفوسفات (TUNEL) ولم يجدوا أي اختلافات في أي من النقاط الزمنية التي تم تقييمها. أظهرت هذه النتائج أن HFD أنتج استجابة تكاثرية خلال يوم واحد، لكن هذا لم يغير حجم سطح الأمعاء على مدار أسبوع. بالإضافة إلى ذلك، تم تحديد جميع أنواع الخلايا المتوقعة مثل EEC، والخلايا المعوية، والخلايا السلفية المعوية (EPs)، والخلايا الكأسية، وخلايا Paneth، والخلايا السلفية الإفرازية (SPs)، والخصلات، والخلايا الجذعية/منطقة تضخيم العبور المبكر (TA).
تم إجراء تحليل التغييرات النسخية الناجمة عن HFD باستخدام مصطلحات علم الجينات للعملية البيولوجية (GO-Terms)، والتي أظهرت أن الجينات الخاصة بمسارات التمثيل الغذائي للأحماض الدهنية في عدة أنواع من الخلايا لديها مستويات تعبير أعلى بعد يوم واحد فقط من HFD. يشير هذا إلى أن ظهارة الأمعاء قد تحولت بعيدًا عن استقلاب الجلوتامين / الغلوتامات الشائع الاستخدام. ولوحظ أيضًا انخفاض التنظيم الفوري بعد يوم واحد من HFD. أظهر تحليل إثراء مجموعة الجينات (GSEA) أن معظم الخلايا الظهارية لديها جينات منتفخة تسهل استقلاب الأحماض الدهنية، كما يتضح من قيم الإثراء الطبيعية (NESs). على وجه التحديد، زادت NES المرتبطة باستقلاب الأحماض الدهنية بعد يوم وثلاثة أيام من HFD. يشير هذا إلى أن عملية التمثيل الغذائي في الجسم استجابت بسرعة للزيادة في الدهون اللمعية. بعد سبعة أيام، انخفض معدل استقلاب الأحماض الدهنية NES، مما يشير إلى أن الخلايا المعوية قد تكيفت مع التغيير إلى HFD.
بعد يوم واحد على HFD، كان هناك تنظيم للجينات المرتبطة بالإجهاد لجميع مجموعات الخلايا الظهارية. استنادًا إلى بيانات scRNA-seq، تميل خلايا TA الجذعية/المبكرة جنبًا إلى جنب مع خلايا Paneth إلى إظهار تغييرات جذرية في التعبير الجيني استجابةً للإجهاد الخلوي. تم العثور على المجموعة الفرعية TA الجذعية / المبكرة لتنظيم جينات بروتين الصدمة الحرارية وجينات استجابة البروتين المكشوفة (UPR) المنتظمة من GSEA. أثبت هذا أن الخلايا الجذعية/خلايا TA المبكرة تستجيب لـ HFD من خلال استجابة فورية للضغط.
أظهرت هذه الدراسة نهجًا متعدد الجوانب لتقييم كيفية استجابة الحيوانات للتغيرات الغذائية من خلال تقييم عملية التمثيل الغذائي لكامل الجسم، ووظيفة الأنسجة، والتشكل، ونسخ الخلية الواحدة. أظهرت التحليلات الوظيفية والنسخية أن جميع أنواع الخلايا الظهارية المعوية قد تغيرت خلال 24 ساعة. علاوة على ذلك، في غضون أسبوع، تم تعديل ظهارة الأمعاء لتعظيم امتصاص الدهون. ربما تكون مرونة جدار الأمعاء قد تطورت خلال أوقات ندرة المغذيات، ولكنها قد تكون الآن مرتبطة بالسمنة والأمراض الأيضية والالتهابات خلال أوقات زيادة المغذيات.
مرجع:
- Jacob R. Enriquez, Heather A. McCauley, Kevin X. Zhang, J. Guillermo Sanchez, Gregory T. Kalin, Richard A. Lang, James M. Wells, A diätetische Umstellung auf eine fettreiche Ernährung initiiert eine schnelle Anpassung der intestinal, Cell Reports, Band 41, Heft 7, 2022, 111641, ISSN 2211-1247, DOI: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.111641, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211124722015121
.