Darmbacteriën en genen werken samen om het risico op obesitas vorm te geven, onderzoek onthult verborgen verbanden

Darmbacteriën en genen werken samen om het risico op obesitas vorm te geven, onderzoek onthult verborgen verbanden

Een nieuw wetenschappelijk onderzoek laat zien hoe darmmicroben van moeder op kind kunnen worden overgedragen.

Impact van darmmicrobiota op BMI door hypothalamische controle van eetlust en metabolisme en mechanismen die ten grondslag liggen aan de transgenerationele effecten van darmmicrobiota op erfelijkheid van BMI.

Dat blijkt uit een onderzoek dat onlangs in het tijdschrift is gepubliceerdVoedingsstoffenOnderzoekers in Duitsland en Groot-Brittannië onderzochten de erfelijkheid van de body mass index (BMI).

Obesitas is een grote volksgezondheidscrisis en een niet-besmettelijke mondiale pandemie. De prevalentie van obesitas bedraagt ​​wereldwijd meer dan 890 miljoen, waarbij 2,5 miljard volwassenen last hebben van overgewicht. Daarnaast zijn er meer dan 50 aandoeningen geassocieerd met obesitas, zoals hypertensie, diabetes type 2, obstructieve slaapapneu, leververvetting, dyslipidemie en polycysteus ovariumsyndroom.

De pathogenese van obesitas is complex en slecht gedefinieerd, waarbij sprake is van een wisselwerking tussen de adesogene omgeving en de genetische architectuur. Het publieke begrip van de ontwikkeling van obesitas is gehuld in mythen en misvattingen. De huidige studie legde uit dat obesitas een significante genetische component heeft en benadrukte de erfelijkheid van BMI. De review pleit ook voor meer publieke voorlichting en compassie om het stigma van obesitas te verminderen en de multifactoriële biologische en ecologische factoren te erkennen.

BMI erfelijkheid

Tweelingstudies leveren het beste bewijs voor de erfelijkheid van BMI. Een Chinese studie onder 1.421 tweelingen schatte de erfelijkheidsgraad van de BMI op 72% en ontdekte dat de erfelijkheidsgraad van cardiometabolische eigenschappen en BMI afnam met de leeftijd en dat omgevingsfactoren een grotere rol speelden dan genetica bij oudere personen. In een Israëlisch onderzoek was de erfelijkheidsgraad tussen de gemiddelde BMI van ouders en nakomelingen 39%.

Deze onderzoeken geven aan dat BMI, en impliciet obesitas, een hoge erfelijkheidsgraad heeft, waarbij de algehele erfelijkheidsgraad wordt geschat op 40% tot 50%. Niettemin werden er verschillen in BMI-erfelijkheid waargenomen per BMI-subgroep. De erfelijkheidsgraad van de BMI bedraagt ​​ongeveer 30% voor mensen met een normaal gewicht en 60% tot 80% voor mensen met obesitas. Genoombrede associatiestudies (GWAS) voor obesitas hebben meer dan 1.000 varianten blootgelegd die de BMI beïnvloeden, waarbij de meeste allelen slechts een paar gram bijdragen aan het lichaamsgewicht.

Obesitasvormige allelen hebben een groter effect bij mensen die vatbaar zijn voor obesitas of gewichtstoename, maar hebben een minimaal effect bij mensen met een normaal gewicht. De penetrantie van allelen die de BMI beïnvloeden, varieert dus afhankelijk van de BMI. Er is met name een gebrek aan causaal begrip voor de meeste door GWAS geïdentificeerde BMI-beïnvloedende loci. Zelfs wanneer duizenden genetische varianten worden gecombineerd, verklaren polygene risicoscores slechts ongeveer 8% van de BMI-variatie, wat aangeeft dat de meeste erfelijk blijven (“ontbrekende erfelijkheid”). Genvarianten die de lichaamsmassa beïnvloeden, komen echter voornamelijk tot expressie in het centrale zenuwstelsel, vooral in de hypothalamische centra van eetlust- en metabolische controle. De review benadrukt dat gen-omgevingsinteracties het genetische risico kunnen vergroten en dat de complexiteit van deze factoren bijdraagt ​​aan de uitdagingen bij het identificeren van de bronnen van ontbrekende erfelijkheid.

Darmmicrobioom en centraal metabolisme en controle over de eetlust

De darmmicrobiota en de metabolische bijproducten ervan communiceren met de hersenen via directe en indirecte mechanismen. Het darmmicrobioom geeft vorm aan de neiging om in gewicht en BMI aan te komen via centrale metabolische en eetlustcontrole. De samenstelling van het darmmicrobioom correleert met het lichaamsgewicht, waarbij mensen met overgewicht en magere individuen verschillende samenstellingen hebben. Dieet- en levensstijlfactoren beïnvloeden ook de samenstelling van het darmmicrobioom.

Het darmmicrobioom beïnvloedt de controle van het metabolisme en de eetlust in de hypothalamus door effecten op de modulatie van hormonale signalen van entero-endocriene cellen in de darmwand. Sommige van deze effecten komen voort uit metabolische bijproducten van de darmmicrobiota, zoals vetzuren met een korte keten (SCFA’s). Eén onderzoek toonde aan dat SCFA's de G-eiwit-gekoppelde receptor 41 (GPR41) stimuleerden, waardoor de secretie van peptide YY (PYY), een incretine-achtig eetlustremmend hormoon, werd verhoogd.

SCFA's stimuleren ook GPR43 om de effecten op GPR41 aan te vullen, wat leidt tot de secretie van glucagon-like peptide 1 (GLP-1), wat verzadiging induceert en de controle van de eetlust ondersteunt. SCFA's kunnen op betekenisvolle wijze de controle van het metabolisme en de eetlust in de hypothalamus beïnvloeden via directe centrale en indirecte effecten en vertegenwoordigen een biologische bijdrage aan de BMI, hoewel de precieze effecten en voordelen van alle SCFA's en hun interactie nog steeds gebieden van actief onderzoek zijn. In de review wordt opgemerkt dat, hoewel dierstudies belangrijke inzichten opleveren, er nog steeds direct causaal bewijs voor deze microbioom-hersen-BMI-verbindingen bij mensen in opkomst is, en dat de resultaten kunnen variëren tussen verschillende soorten vezels en metabolische uitkomsten.

De darmmicrobiota kan ook de neurotransmitters en de neuroreceptorreceptiviteit in de hersenen beïnvloeden. Uit een onderzoek bij knaagdieren bleek dat chronische consumptie van Lactobacillus rhamnosus veranderingen veroorzaakte in de expressie van gamma-aminoboterzuur (GABA) -receptoren, die op hun beurt in verband werden gebracht met verminderde angst en depressief gedrag.

Bovendien ondersteunt de afwezigheid van dergelijke effecten bij muizen die vagotomie hebben ondergaan een belangrijke rol voor de nervus vagus bij het bemiddelen van signalen tussen de hersenen en de darmmicrobiota. De nervus vagus verbindt de darmmicrobiota met de lever en communiceert met de hypothalamus om het voedingsgedrag, de eetlust en het metabolisme te controleren. Deze neuro-humorale en neurotransmittereffecten zijn echter voornamelijk aangetoond in diermodellen en extrapolatie naar mensen moet voorzichtig gebeuren.

Erfelijkheid van het darmmicrobioom

Het darmmicrobioom kan alleen bijdragen aan de erfelijkheid van de BMI als het inherent erfelijk is. Een keizersnede (c) elimineert het neonatale contact met maternale microben tijdens de bevalling; Daarom is de darmmicrobiota van pasgeborenen afgeleid van ecologische duurzaamheid. Tijdens de vaginale bevalling en ook door borstvoeding via de entero-mammaire route worden pasgeborenen blootgesteld aan het microbioom van de moeder. Uit een systematische review bleek dat vaginale bevalling resulteerde in betere kolonisatiepatronen en algehele diversiteit van de darmmicrobiota voor kinderen vergeleken met een keizersnede.

Vaginale bevalling en borstvoeding maken ook de overdracht van de darmmicrobiota van de moeder naar het nageslacht mogelijk, waardoor de erfelijkheid van de darmmicrobiota wordt ondersteund. Microben afkomstig van de moeder koloniseren de darmen van het kind bij vaginale bevalling of borstvoeding, terwijl niet-maternale microben doorgaans van voorbijgaande aard zijn. De persistentie van moedermicroben suggereert compatibiliteit tussen darmmicroben van baby's en moeders, die genetisch gemedieerd kunnen zijn. Hoewel het niet strikt een biologisch erfelijk mechanisme is, op dezelfde manier als genetische overdracht, merkt het onderzoeksartikel op dat gedeelde voedselomgevingen en voedingsgewoonten binnen gezinnen (een omgevingsinvloed) kunnen bijdragen aan overeenkomsten in de darmmicrobiota tussen gezinsleden door de microbiële samenstelling vorm te geven via gemeenschappelijke voedingsinterventies. De review maakt onderscheid tussen deze milieueffecten en echte biologische erfelijkheid, waarbij wordt benadrukt dat beide bijdragen aan familiale patronen in de darmmicrobiota en BMI.

Slotopmerkingen

Over het geheel genomen is BMI zeer erfelijk, maar GWASS heeft slechts een klein deel van deze erfelijkheid geïdentificeerd. Gegeven dat erfelijkheid een erfelijke biologische eigenschap inhoudt, is het doorzoeken van het menselijk genoom noodzakelijk om een ​​deel van de ontbrekende erfelijkheid bloot te leggen. Het darmmicrobioom draagt ​​waarschijnlijk bij aan de erfelijkheid van de BMI door zijn impact op de metabolische en eetlustcontrole en de overdraagbaarheid van het darmmicrobioom over generaties van moeders en nakomelingen. Het is echter belangrijk op te merken dat het oorspronkelijke artikel erkent dat veel van het huidige bewijs voor de effecten van de darmmicrobiota op de controle van de eetlust voornamelijk afkomstig is van onderzoeken bij knaagdieren, en dat de hypothese grotendeels gebaseerd is op observationele gegevens uit studies bij mensen, die momenteel geen uitgebreide validatie hebben van grote menselijke interventieproeven. Dit benadrukt de noodzaak van verder onderzoek op mensen en voorzichtigheid bij het extrapoleren van resultaten. De review pleit ook voor een bredere volksgezondheidsaanpak die een beter begrip bevordert en het stigma vermindert. Het beveelt aan dat alle individuen, en niet alleen vrouwen in de vruchtbare leeftijd, ernaar streven hun darmmicrobioom te optimaliseren door middel van een gevarieerd, plantaardig, vezelrijk dieet.

Gezien de erfelijkheid van het darmmicrobioom, tenminste in de context van vaginale bevalling en/of borstvoeding, zouden vrouwen in de vruchtbare leeftijd hun darmmicrobioom moeten optimaliseren tijdens de prenatale, prenatale en postnatale periodes, misschien door diëten die rijk zijn aan diverse niet-gefermenteerde plantaardige voedingsmiddelen en specifieke gefermenteerde voedingsmiddelen die zijn voorgesteld. Een beter publiek begrip van de pathogenese van obesitas en BMI wordt grotendeels geërfd via de genetica, en het darmmicrobioom kan een culturele verschuiving in de maatschappelijke houding ten opzichte van zwaarlijvige mensen bevorderen.

Bronnen: