Чревните бактерии и гените работят заедно, за да оформят риска от затлъстяване, преглед разкрива скрити връзки

Чревните бактерии и гените работят заедно, за да оформят риска от затлъстяване, преглед разкрива скрити връзки

Нов научен преглед показва как чревните микроби могат да се предават от майка на дете.

Въздействие на чревната микробиота върху ИТМ чрез хипоталамичен контрол на апетита и метаболизма и механизми, лежащи в основата на трансгенерационните ефекти на чревната микробиота върху наследствеността на ИТМ.

В проучване, публикувано наскоро в спхранителни веществаИзследователи от Германия и Великобритания изследваха наследствеността на индекса на телесна маса (ИТМ).

Затлъстяването е голяма криза в общественото здраве и неинфекциозна глобална пандемия. Разпространението на затлъстяването надхвърля 890 милиона по света, като наднорменото тегло засяга 2,5 милиарда възрастни. Освен това има повече от 50 състояния, свързани със затлъстяването, като хипертония, диабет тип 2, обструктивна сънна апнея, мастно чернодробно заболяване, дислипидемия и синдром на поликистозни яйчници.

Патогенезата на затлъстяването е сложна и слабо дефинирана, включваща взаимодействие между адезогенна среда и генетична архитектура. Общественото разбиране за развитието на затлъстяването е обвито в митове и погрешни схващания. Настоящото проучване обяснява, че затлъстяването има значителен генетичен компонент и подчертава наследствеността на ИТМ. Прегледът също така се застъпва за по-голямо обществено образование и състрадание за намаляване на стигмата на затлъстяването и разпознаване на многофакторните биологични и екологични двигатели.

ИТМ наследственост

Проучванията на близнаци предоставят едни от най-добрите доказателства за наследствеността на ИТМ. Китайско проучване на 1421 двойки близнаци оцени наследствеността на BMI от 72% и установи, че наследствеността на кардиометаболичните черти и BMI намалява с възрастта и факторите на околната среда играят по-голяма роля от генетиката при по-възрастните индивиди. В израелско проучване наследствеността между средния ИТМ на родителя и потомството е 39%.

Тези проучвания показват, че ИТМ и имплицитно затлъстяването имат висока наследственост, като общата наследственост се оценява на 40% до 50%. Въпреки това, разликите в наследствеността на ИТМ са наблюдавани по подгрупа на ИТМ. Наследствеността на ИТМ е около 30% за хора с нормално тегло и 60% до 80% за хора със затлъстяване. Проучванията за асоцииране на генома (GWAS) за затлъстяване са разкрили над 1000 варианта, които засягат ИТМ, като повечето алели допринасят само с няколко грама за телесното тегло.

Алелите с форма на затлъстяване имат по-голям ефект при хора, склонни към затлъстяване или наддаване на тегло, но имат минимален ефект при хора с нормално тегло. По този начин, проникването на алели, засягащи ИТМ, варира в зависимост от ИТМ. Трябва да се отбележи, че има липса на причинно-следствено разбиране за повечето идентифицирани от GWAS локуси, влияещи върху BMI. Дори когато се комбинират хиляди генетични варианти, полигенните рискови резултати обясняват само около 8% от вариацията на BMI, което показва, че повечето остават наследствени („липсваща наследственост“). Въпреки това, генните варианти, които влияят на телесната маса, се експресират предимно в централната нервна система, особено в хипоталамичните центрове на апетита и метаболитния контрол. Прегледът подчертава, че взаимодействията ген-среда могат да увеличат генетичния риск и че сложността на тези фактори допринася за предизвикателствата при идентифицирането на източниците на липсваща наследственост.

Чревен микробиом и централен метаболизъм и контрол на апетита

Чревната микробиота и нейните метаболитни странични продукти комуникират с мозъка чрез директни и индиректни механизми. Чревният микробиом оформя тенденцията за наддаване на тегло и ИТМ чрез централен метаболитен и апетитен контрол. Съставът на чревния микробиом корелира с телесното тегло, като индивидите с наднормено тегло и слабите индивиди имат различен състав. Диетата и факторите на начина на живот също влияят върху състава на чревния микробиом.

Чревният микробиом влияе върху хипоталамичния контрол на метаболизма и апетита чрез ефекти върху модулирането на хормоналните сигнали от ентероендокринните клетки в чревната стена. Някои от тези ефекти възникват от метаболитни странични продукти на чревната микробиота, като късоверижни мастни киселини (SCFA). Едно проучване установи, че SCFAs стимулира G протеин-свързан рецептор 41 (GPR41), който повишава секрецията на пептид YY (PYY), подобен на инкретин хормон, подтискащ апетита.

SCFA също така стимулират GPR43, за да допълнят ефектите върху GPR41, което води до секреция на глюкагоноподобен пептид 1 (GLP-1), който предизвиква ситост и поддържа контрола на апетита. SCFA могат значително да повлияят на хипоталамичния контрол на метаболизма и апетита чрез директни централни и индиректни ефекти и представляват биологичен принос към BMI, въпреки че точните ефекти и ползи от всички SCFA и тяхното взаимодействие все още са области на активно изследване. В прегледа се отбелязва, че въпреки че проучванията върху животни предоставят важни прозрения, все още се появяват директни причинно-следствени доказателства за тези връзки микробиом-мозък-ИТМ при хората и резултатите могат да варират между различните видове фибри и метаболитни резултати.

Чревната микробиота също може да повлияе на невротрансмитерите и възприемчивостта на неврорецепторите в мозъка. Проучване при гризачи установи, че хроничната консумация на Lactobacillus rhamnosus причинява промени в експресията на рецепторите на гама-аминомаслената киселина (GABA), които от своя страна са свързани с намалена тревожност и подобно на депресия поведение.

Освен това, липсата на такива ефекти при ваготомизирани мишки подкрепя важна роля за вагусния нерв в медиирането на сигнали между мозъка и чревната микробиота. Блуждаещият нерв свързва чревната микробиота с черния дроб и комуникира с хипоталамуса, за да контролира поведението при хранене, апетита и метаболизма. Въпреки това, тези невро-хуморални и невротрансмитерни ефекти са демонстрирани главно при животински модели и екстраполирането при хора трябва да се прави предпазливо.

Наследственост на чревния микробиом

Чревният микробиом може да допринесе за наследствеността на BMI само ако е присъщо наследствен. Цезаровото сечение (в) секциото елиминира неонаталния контакт с майчините микроби по време на раждането; Следователно чревната микробиота на новороденото е получена от устойчивостта на околната среда. По време на вагинално раждане, а също и чрез кърмене по ентеро-мамарен път, новородените са изложени на майчиния микробиом. Систематичен преглед установи, че вагиналното раждане води до по-добри модели на колонизация и цялостно разнообразие на чревната микробиота за деца в сравнение със секциото.

Вагиналното раждане и кърменето също позволяват предаването на майчината чревна микробиота на потомството, поддържайки наследствеността на чревната микробиота. Микробите, получени от майката, колонизират червата на бебето при вагинално раждане или кърмене, докато микробите, които не са от майката, обикновено са преходни. Устойчивостта на майчините микроби предполага съвместимост между бебешките и майчините чревни микроби, които може да са генетично медиирани. Въпреки че не е строго биологично наследствен механизъм по същия начин като генетичното предаване, изследователската статия отбелязва, че споделената хранителна среда и диетични навици в семействата (влияние на околната среда) могат да допринесат за приликите в чревната микробиота сред членовете на семейството чрез оформяне на микробния състав чрез общи диетични интервенции. Прегледът прави разлика между тези ефекти върху околната среда и истинската биологична наследственост, като подчертава, че и двете допринасят за семейните модели в чревната микробиота и ИТМ.

Заключителни бележки

Като цяло ИТМ е силно наследствен, но GWASS е идентифицирал само малка част от тази наследственост. Като се има предвид, че наследствеността включва наследствена биологична черта, търсенето на човешкия геном е необходимо, за да се разкрие част от липсващата наследственост. Чревният микробиом вероятно допринася за наследствеността на ИТМ чрез въздействието си върху метаболитния и апетитния контрол и предаването на чревния микробиом между поколенията майка-потомство. Въпреки това е важно да се отбележи, че оригиналният документ признава, че голяма част от настоящите доказателства за ефектите на чревната микробиота върху контрола на апетита идват предимно от проучвания върху гризачи и хипотезата се основава до голяма степен на данни от наблюдения от проучвания върху хора, които в момента нямат цялостно валидиране от големи опити с намеса при хора. Това подчертава необходимостта от по-нататъшни проучвания върху хора и предпазливост при екстраполиране на резултатите. Прегледът също така се застъпва за по-широк подход към общественото здраве, който насърчава по-доброто разбиране и намалява стигмата. Той препоръчва на всички хора, а не само на жени в репродуктивна възраст, да се стремят да оптимизират чревния си микробиом чрез разнообразна, растителна и богата на фибри диета.

Като се има предвид наследствеността на чревния микробиом, поне в контекста на вагинално раждане и/или кърмене, жените в репродуктивна възраст трябва да оптимизират своя чревен микробиом по време на пренаталния, пренаталния и постнаталния период, може би чрез диети, богати на различни неферментирали растителни храни и специфични ферментирали храни, които са били предложени. Подобреното обществено разбиране на патогенезата на затлъстяването и ИТМ се наследява до голяма степен чрез генетиката, а микробиомът на червата може да насърчи културна промяна в обществените нагласи към хората със затлъстяване.

източници: