Tarmbakterier og gener jobber sammen for å forme fedmerisiko, gjennomgang avslører skjulte koblinger

Tarmbakterier og gener jobber sammen for å forme fedmerisiko, gjennomgang avslører skjulte koblinger

En ny vitenskapelig gjennomgang viser hvordan tarmmikrober kan overføres fra mor til barn.

Påvirkning av tarmmikrobiota på BMI gjennom hypotalamisk kontroll av appetitt og metabolisme og mekanismer som ligger til grunn for de transgenerasjonelle effektene av tarmmikrobiota på arvelighet av BMI.

I en studie nylig publisert i tidsskriftetNæringsstofferForskere i Tyskland og Storbritannia undersøkte arvbarheten til kroppsmasseindeks (BMI).

Fedme er en stor folkehelsekrise og en ikke-smittsom global pandemi. Fedmeprevalensen overstiger 890 millioner på verdensbasis, med overvekt som rammer 2,5 milliarder voksne. I tillegg er det mer enn 50 tilstander assosiert med fedme, som hypertensjon, type 2 diabetes, obstruktiv søvnapné, fettleversykdom, dyslipidemi og polycystisk ovariesyndrom.

Patogenesen til fedme er kompleks og dårlig definert, og involverer et samspill mellom adesogent miljø og genetisk arkitektur. Den offentlige forståelsen av utviklingen av fedme er innhyllet i myter og misoppfatninger. Denne studien forklarte at fedme har en betydelig genetisk komponent og understreket arvbarheten til BMI. Gjennomgangen tar også til orde for større offentlig utdanning og medfølelse for å redusere fedmestigma og anerkjenne multifaktorielle biologiske og miljømessige drivere.

BMI arvelighet

Tvillingstudier gir noen av de beste bevisene for arvbarheten til BMI. En kinesisk studie av 1421 tvillingpar estimerte BMI-arvbarheten til 72 % og fant at arvbarheten til kardiometabolske egenskaper og BMI sank med alderen og miljøfaktorer spilte en større rolle enn genetikk hos eldre individer. I en israelsk studie var arvbarheten mellom gjennomsnittlig BMI for foreldre og avkom 39 %.

Disse studiene indikerer at BMI, og implisitt fedme, har høy arvbarhet, med total arvbarhet estimert til 40 % til 50 %. Likevel ble forskjeller i BMI-arvbarhet observert av BMI-undergruppe. BMI arvelighet er omtrent 30 % for personer med normal vekt og 60 % til 80 % for personer med fedme. Genomomfattende assosiasjonsstudier (GWAS) for fedme har avdekket over 1000 varianter som påvirker BMI, med de fleste alleler som bare bidrar med noen få gram til kroppsvekten.

Fedmeformede alleler har større effekt hos personer som er utsatt for overvekt eller vektøkning, men har minimal effekt hos personer med normalvekt. Dermed varierer penetransen til alleler som påvirker BMI avhengig av BMI. Spesielt er det mangel på årsaksforståelse for de fleste GWAS-identifiserte BMI-påvirkende loki. Selv når man kombinerer tusenvis av genetiske varianter, forklarer polygene risikoscore bare omtrent 8 % av BMI-variasjonen, noe som indikerer at de fleste fortsatt er arvelige ("manglende arvbarhet"). Imidlertid uttrykkes genvarianter som påvirker kroppsmasse først og fremst i sentralnervesystemet, spesielt i de hypotalamiske sentrene for appetitt og metabolsk kontroll. Gjennomgangen fremhever at gen-miljø-interaksjoner kan forsterke genetisk risiko og at kompleksiteten til disse faktorene bidrar til utfordringene med å identifisere kildene til manglende arvelighet.

Tarmmikrobiom og sentral metabolisme og appetittkontroll

Tarmmikrobiotaen og dens metabolske biprodukter kommuniserer med hjernen gjennom direkte og indirekte mekanismer. Tarmmikrobiomet former tendensen til vektøkning og BMI via sentral metabolsk og appetittkontroll. Tarmmikrobiomsammensetning korrelerer med kroppsvekt, med overvektige og magre individer som har forskjellige sammensetninger. Kosthold og livsstilsfaktorer påvirker også sammensetningen av tarmmikrobiomet.

Tarmmikrobiomet påvirker hypotalamisk kontroll av metabolisme og appetitt gjennom effekter på moduleringen av hormonelle signaler fra enteroendokrine celler i tarmveggen. Noen av disse effektene oppstår fra metabolske biprodukter fra tarmmikrobiotaen som kortkjedede fettsyrer (SCFA). En studie fant at SCFAer stimulerte G-proteinkoblet reseptor 41 (GPR41), som økte utskillelsen av peptid YY (PYY), et inkretinlignende appetittdempende hormon.

SCFAer stimulerer også GPR43 for å komplementere effektene på GPR41, noe som fører til sekresjon av glukagonlignende peptid 1 (GLP-1), som induserer metthet og støtter appetittkontroll. SCFA-er kan meningsfullt påvirke hypotalamisk kontroll av metabolisme og appetitt via direkte sentrale og indirekte effekter og representerer et biologisk bidrag til BMI, selv om de nøyaktige effektene og fordelene med alle SCFA-er og deres interaksjon fortsatt er områder for aktiv undersøkelse. Gjennomgangen bemerker at mens dyrestudier gir viktig innsikt, dukker det fortsatt opp direkte årsaksbevis for disse mikrobiom-hjerne-BMI-forbindelsene hos mennesker, og resultatene kan variere mellom ulike typer fiber og metabolske utfall.

Tarmmikrobiotaen kan også påvirke nevrotransmittere og nevroreseptormottakelighet i hjernen. En gnagerstudie fant at kronisk inntak av Lactobacillus rhamnosus forårsaket endringer i uttrykket av gamma-aminosmørsyre (GABA) reseptorer, som igjen var assosiert med redusert angst og depressiv-lignende atferd.

Videre støtter fraværet av slike effekter hos vagotomiserte mus en viktig rolle for vagusnerven i å formidle signaler mellom hjernen og tarmmikrobiotaen. Vagusnerven kobler tarmmikrobiotaen til leveren og kommuniserer med hypothalamus for å kontrollere fôringsatferd, appetitt og metabolisme. Imidlertid har disse nevrohumorale og nevrotransmittereffektene hovedsakelig blitt demonstrert i dyremodeller, og ekstrapolering til mennesker bør gjøres med forsiktighet.

Arvbarhet av tarmmikrobiom

Tarmmikrobiomet kan bare bidra til arvelig BMI hvis det er iboende arvelig. Keisersnitt (c) snitt eliminerer neonatal kontakt med mors mikrober under fødsel; Derfor er den nyfødte tarmmikrobiotaen avledet fra miljømessig bærekraft. Under vaginal fødsel og også ved amming via entero-mammary ruten, blir nyfødte eksponert for mors mikrobiom. En systematisk gjennomgang fant at vaginal fødsel resulterte i bedre koloniseringsmønstre og generelt mangfold av tarmmikrobiota for barn sammenlignet med keisersnitt.

Vaginal levering og amming muliggjør også overføring av mors tarmmikrobiota til avkom, og støtter arveligheten til tarmmikrobiotaen. Mors avledede mikrober koloniserer spedbarnets tarm med vaginal fødsel eller amming, mens ikke-mors mikrober vanligvis er forbigående. Persistens av mors mikrober tyder på kompatibilitet mellom spedbarn og mors tarmmikrober, som kan være genetisk mediert. Selv om det strengt tatt ikke er en biologisk arvelig mekanisme på samme måte som genetisk overføring, bemerker forskningsartikkelen at delte matmiljøer og kostholdsvaner i familier (en miljøpåvirkning) kan bidra til likheter i tarmmikrobiota blant familiemedlemmer ved å forme mikrobiell sammensetning gjennom vanlige kosttiltak. Gjennomgangen skiller mellom disse miljøeffektene og ekte biologisk arvelighet, og fremhever at begge bidrar til familiære mønstre i tarmmikrobiota og BMI.

Avsluttende bemerkninger

Totalt sett er BMI svært arvelig, men GWASS har bare identifisert en liten del av denne arveligheten. Gitt at arvelighet innebærer en arvelig biologisk egenskap, er det nødvendig å søke i det menneskelige genomet for å avdekke noe av den manglende arvbarheten. Tarmmikrobiomet bidrar sannsynligvis til arvbarheten til BMI gjennom dets innvirkning på metabolsk og appetittkontroll og overførbarheten til tarmmikrobiomet på tvers av mors-avkom generasjoner. Det er imidlertid viktig å merke seg at den originale artikkelen erkjenner at mye av dagens bevis for effekten av tarmmikrobiota på appetittkontroll kommer først og fremst fra gnagerstudier, og hypotesen er i stor grad basert på observasjonsdata fra studier på mennesker, som for tiden mangler omfattende validering fra store menneskelige intervensjonsforsøk. Dette fremhever behovet for ytterligere menneskebaserte studier og forsiktighet ved ekstrapolering av resultater. Gjennomgangen tar også til orde for en bredere folkehelsetilnærming som fremmer bedre forståelse og reduserer stigma. Den anbefaler at alle individer, ikke bare kvinner i reproduktiv alder, streber etter å optimalisere tarmmikrobiomet gjennom et mangfoldig, plantebasert, fiberrikt kosthold.

Gitt tarmmikrobiom arvelighet, i det minste i sammenheng med vaginal fødsel og/eller amming, bør kvinner i reproduktiv alder optimalisere tarmmikrobiomet i prenatale, prenatale og postnatale perioder, kanskje gjennom dietter som er rike på diverse ikke-fermentert plantemat og spesifikk fermentert mat som har blitt foreslått. Forbedret offentlig forståelse av patogenesen av fedme og BMI er i stor grad arvet gjennom genetikk, og tarmmikrobiomet kan fremme et kulturelt skifte i samfunnsmessige holdninger til overvektige mennesker.

Kilder: