Žarnyno bakterijos ir genai kartu formuoja nutukimo riziką, peržiūra atskleidžia paslėptus ryšius

Žarnyno bakterijos ir genai kartu formuoja nutukimo riziką, peržiūra atskleidžia paslėptus ryšius

Nauja mokslinė apžvalga rodo, kaip žarnyno mikrobai gali būti perduodami iš motinos vaikui.

Žarnyno mikrobiotos poveikis KMI per pagumburio apetito ir medžiagų apykaitos kontrolę bei mechanizmus, kuriais grindžiamas žarnyno mikrobiotos transgeneracinis poveikis KMI paveldimumui.

Neseniai žurnale paskelbtame tyrimeMaistinės medžiagosVokietijos ir Didžiosios Britanijos mokslininkai ištyrė kūno masės indekso (KMI) paveldimumą.

Nutukimas yra didelė visuomenės sveikatos krizė ir neužkrečiama pasaulinė pandemija. Nutukimo paplitimas viršija 890 milijonų žmonių visame pasaulyje, o antsvoris turi įtakos 2,5 milijardo suaugusiųjų. Be to, yra daugiau nei 50 su nutukimu susijusių būklių, tokių kaip hipertenzija, 2 tipo diabetas, obstrukcinė miego apnėja, suriebėjusių kepenų liga, dislipidemija ir policistinių kiaušidžių sindromas.

Nutukimo patogenezė yra sudėtinga ir menkai apibrėžta, apimanti adesogeninės aplinkos ir genetinės architektūros sąveiką. Visuomenės supratimas apie nutukimo vystymąsi yra apipintas mitais ir klaidingomis nuostatomis. Šiame tyrime paaiškinta, kad nutukimas turi reikšmingą genetinį komponentą ir pabrėžė KMI paveldimumą. Apžvalgoje taip pat pasisakoma už didesnį visuomenės švietimą ir užuojautą, siekiant sumažinti nutukimo stigmą ir pripažinti daugiafaktorinius biologinius ir aplinkos veiksnius.

KMI paveldimumas

Dvynių tyrimai yra vieni geriausių KMI paveldimumo įrodymų. Kinijoje atliktas tyrimas, kuriame dalyvavo 1 421 dvynių pora, įvertino 72% KMI paveldimumą ir nustatė, kad kardiometabolinių savybių paveldimumas ir KMI mažėjo su amžiumi, o aplinkos veiksniai vaidino didesnį vaidmenį nei genetika vyresnio amžiaus žmonėms. Izraelyje atliktame tyrime vidutinis tėvų ir palikuonių KMI paveldimumas buvo 39%.

Šie tyrimai rodo, kad KMI ir netiesiogiai nutukimas turi didelį paveldimumą, o bendras paveldimumas yra 40–50%. Nepaisant to, KMI paveldimumo skirtumai buvo pastebėti pagal KMI pogrupį. KMI paveldimumas yra apie 30% normalaus svorio žmonėms ir nuo 60% iki 80% nutukusiems žmonėms. Nutukimo genomo asociacijos tyrimai (GWAS) atskleidė daugiau nei 1000 variantų, turinčių įtakos KMI, o dauguma alelių prisideda prie kūno svorio vos keliais gramais.

Nutukimo formos aleliai turi didesnį poveikį žmonėms, linkusiems į nutukimą ar priaugti svorio, tačiau turi minimalų poveikį normalaus svorio žmonėms. Taigi, alelių, turinčių įtakos KMI, įsiskverbimas skiriasi priklausomai nuo KMI. Pažymėtina, kad trūksta priežastinio supratimo apie daugumą GWAS nustatytų KMI įtakojančių lokusų. Net ir derinant tūkstančius genetinių variantų, poligeninės rizikos balai paaiškina tik apie 8% KMI kitimo, o tai rodo, kad dauguma išlieka paveldimi („trūkstamas paveldimumas“). Tačiau genų variantai, turintys įtakos kūno masei, pirmiausia išreiškiami centrinėje nervų sistemoje, ypač pagumburio apetito ir medžiagų apykaitos kontrolės centruose. Apžvalgoje pabrėžiama, kad genų ir aplinkos sąveika gali padidinti genetinę riziką ir kad šių veiksnių sudėtingumas prisideda prie sunkumų nustatant trūkstamo paveldimumo šaltinius.

Žarnyno mikrobioma ir centrinė medžiagų apykaita bei apetito kontrolė

Žarnyno mikrobiota ir jos šalutiniai metaboliniai produktai bendrauja su smegenimis tiesioginiais ir netiesioginiais mechanizmais. Žarnyno mikrobiomas formuoja tendenciją priaugti svorio ir KMI per centrinę medžiagų apykaitos ir apetito kontrolę. Žarnyno mikrobiomų sudėtis koreliuoja su kūno svoriu, o antsvorį turinčių ir liesų asmenų sudėtis skiriasi. Dieta ir gyvenimo būdas taip pat turi įtakos žarnyno mikrobiomo sudėčiai.

Žarnyno mikrobiomas įtakoja pagumburio metabolizmo ir apetito kontrolę, veikdamas hormoninių signalų moduliavimą iš enteroendokrininių ląstelių žarnyno sienelėje. Kai kurie iš šių poveikių atsiranda dėl žarnyno mikrobiotos šalutinių metabolinių produktų, tokių kaip trumposios grandinės riebalų rūgštys (SCFA). Vienas tyrimas parodė, kad SCFA stimuliavo su G baltymu susietą receptorių 41 (GPR41), kuris padidino peptido YY (PYY), į inkretiną panašaus apetitą slopinančio hormono, sekreciją.

SCFA taip pat stimuliuoja GPR43, kad papildytų poveikį GPR41, o tai lemia gliukagono tipo peptido 1 (GLP-1) sekreciją, kuri sukelia sotumo jausmą ir palaiko apetito kontrolę. SCFA gali reikšmingai paveikti pagumburio metabolizmo ir apetito kontrolę per tiesioginį centrinį ir netiesioginį poveikį ir yra biologinis indėlis į KMI, nors tikslus visų SCFA poveikis ir nauda bei jų sąveika vis dar yra aktyvaus tyrimo sritys. Apžvalgoje pažymima, kad nors tyrimai su gyvūnais suteikia svarbių įžvalgų, vis dar atsiranda tiesioginių priežastinių šių žmonių mikrobiomų, smegenų ir KMI ryšių įrodymų, o rezultatai gali skirtis priklausomai nuo skirtingų skaidulų tipų ir medžiagų apykaitos rezultatų.

Žarnyno mikrobiota taip pat gali turėti įtakos neurotransmiteriams ir neuroreceptorių imlumui smegenyse. Graužikų tyrimas parodė, kad lėtinis Lactobacillus rhamnosus vartojimas sukėlė gama aminosviesto rūgšties (GABA) receptorių ekspresijos pokyčius, kurie savo ruožtu buvo susiję su sumažėjusiu nerimu ir į depresiją panašiu elgesiu.

Be to, tokio poveikio nebuvimas vagotomizuotoms pelėms palaiko svarbų klajoklio nervo vaidmenį tarpininkaujant signalams tarp smegenų ir žarnyno mikrobiotos. Vagus nervas jungia žarnyno mikrobiotą su kepenimis ir bendrauja su pagumburiu, kad kontroliuotų maitinimosi elgesį, apetitą ir medžiagų apykaitą. Tačiau šis neuro-humoralinis ir neurotransmiterių poveikis buvo įrodytas daugiausia gyvūnų modeliuose, todėl ekstrapoliacija žmonėms turėtų būti atliekama atsargiai.

Žarnyno mikrobiomų paveldimumas

Žarnyno mikrobiomas gali prisidėti prie KMI paveldimumo tik tuo atveju, jei jis iš prigimties yra paveldimas. Cezario pjūvis (c) pašalina naujagimio kontaktą su motinos mikrobais gimdymo metu; Todėl naujagimio žarnyno mikrobiota yra gaunama iš aplinkos tvarumo. Gimdymo per makštį metu, taip pat žindant entero-mamaline būdu, naujagimiai susiduria su motinos mikrobioma. Sisteminga apžvalga parodė, kad gimdymas per makštį pagerino vaikų kolonizacijos modelius ir bendrą žarnyno mikrobiotos įvairovę, palyginti su cezario pjūviu.

Gimdymas per makštį ir maitinimas krūtimi taip pat leidžia perduoti motinos žarnyno mikrobiotą palikuonims, o tai palaiko žarnyno mikrobiotos paveldimumą. Iš motinos kilę mikrobai kolonizuoja kūdikio žarnyną gimdant per makštį arba maitinant krūtimi, o ne motinos mikrobai paprastai yra trumpalaikiai. Motinos mikrobų išlikimas rodo suderinamumą tarp kūdikio ir motinos žarnyno mikrobų, kurie gali būti genetiškai tarpininkaujantys. Nors tai nėra griežtai biologiškai paveldimas mechanizmas, kaip ir genetinis perdavimas, moksliniame darbe pažymima, kad bendra maisto aplinka ir mitybos įpročiai šeimose (aplinkos įtaka) gali prisidėti prie žarnyno mikrobiotos panašumų tarp šeimos narių, formuojant mikrobų sudėtį taikant įprastas mitybos intervencijas. Apžvalgoje išskiriamas šis poveikis aplinkai ir tikrasis biologinis paveldimumas, pabrėžiant, kad abu prisideda prie šeimyninių žarnyno mikrobiotos ir KMI modelių.

Baigiamosios pastabos

Apskritai KMI yra labai paveldimas, tačiau GWASS nustatė tik nedidelę šio paveldimumo dalį. Atsižvelgiant į tai, kad paveldimumas apima paveldimą biologinį bruožą, norint atskleisti kai kuriuos trūkstamus paveldimumo elementus, būtina ištirti žmogaus genomą. Žarnyno mikrobiomas greičiausiai prisideda prie KMI paveldimumo, nes turi įtakos medžiagų apykaitos ir apetito kontrolei bei žarnyno mikrobiomo perdavimui tarp motinos ir palikuonių kartų. Tačiau svarbu pažymėti, kad pirminiame dokumente pripažįstama, kad daugelis dabartinių įrodymų apie žarnyno mikrobiotos poveikį apetito kontrolei pirmiausia gaunami iš graužikų tyrimų, o hipotezė daugiausia grindžiama stebėjimo duomenimis iš tyrimų su žmonėmis, kuriems šiuo metu trūksta išsamaus patvirtinimo iš didelių žmonių intervencijos tyrimų. Tai pabrėžia, kad reikia atlikti tolesnius su žmonėmis pagrįstus tyrimus ir būti atsargiems ekstrapoliuojant rezultatus. Apžvalgoje taip pat pasisakoma už platesnį visuomenės sveikatos požiūrį, kuris skatina geresnį supratimą ir mažina stigmą. Rekomenduojame visiems asmenims, o ne tik reprodukcinio amžiaus moterims, stengtis optimizuoti savo žarnyno mikrobiomą taikant įvairią, augalinę, skaidulų turtingą mitybą.

Atsižvelgiant į žarnyno mikrobiomų paveldimumą, bent jau gimdant per makštį ir (arba) maitinant krūtimi, vaisingo amžiaus moterys turėtų optimizuoti savo žarnyno mikrobiomą prenataliniu, prenataliniu ir postnataliniu laikotarpiu, galbūt laikydamosi dietų, kuriose gausu įvairių nefermentuotų augalinių maisto produktų ir siūlomų specifinių fermentuotų maisto produktų. Geresnis visuomenės supratimas apie nutukimo ir KMI patogenezę daugiausia paveldimas per genetiką, o žarnyno mikrobiomas gali paskatinti kultūrinius visuomenės požiūrio į nutukusius žmones pokyčius.

Šaltiniai: