Bakterie jelitowe i geny współdziałają, kształtując ryzyko otyłości – przegląd ujawnia ukryte powiązania

Bakterie jelitowe i geny współdziałają, kształtując ryzyko otyłości – przegląd ujawnia ukryte powiązania

Nowy przegląd naukowy pokazuje, w jaki sposób drobnoustroje jelitowe mogą przenosić się z matki na dziecko.

Wpływ mikroflory jelitowej na BMI poprzez podwzgórzową kontrolę apetytu i metabolizmu oraz mechanizmy leżące u podstaw transgeneracyjnego wpływu mikroflory jelitowej na dziedziczność BMI.

W badaniu opublikowanym niedawno w czasopiśmieSkładniki odżywczeNaukowcy z Niemiec i Wielkiej Brytanii zbadali odziedziczalność wskaźnika masy ciała (BMI).

Otyłość jest poważnym kryzysem zdrowia publicznego i niezakaźną globalną pandemią. Częstość występowania otyłości przekracza 890 milionów na całym świecie, a nadwaga dotyka 2,5 miliarda dorosłych. Ponadto istnieje ponad 50 schorzeń związanych z otyłością, takich jak nadciśnienie, cukrzyca typu 2, obturacyjny bezdech senny, stłuszczenie wątroby, dyslipidemia i zespół policystycznych jajników.

Patogeneza otyłości jest złożona i słabo określona i obejmuje wzajemne oddziaływanie środowiska adesogennego i architektury genetycznej. Społeczne zrozumienie rozwoju otyłości owiane jest mitami i błędnymi przekonaniami. W niniejszym badaniu wyjaśniono, że otyłość ma istotny składnik genetyczny i podkreślono dziedziczność BMI. W przeglądzie zaleca się także większą edukację publiczną i współczucie, aby zmniejszyć piętno otyłości i rozpoznać wieloczynnikowe czynniki biologiczne i środowiskowe.

Dziedziczność BMI

Badania bliźniąt dostarczają jednych z najlepszych dowodów na dziedziczność BMI. W chińskim badaniu obejmującym 1421 par bliźniąt oszacowano odziedziczalność BMI na 72% i stwierdzono, że u starszych osób odziedziczalność cech kardiometabolicznych i BMI zmniejsza się wraz z wiekiem, a czynniki środowiskowe odgrywają większą rolę niż genetyka. W izraelskim badaniu odziedziczalność średniego BMI rodziców i potomstwa wyniosła 39%.

Badania te wskazują, że BMI, a co za tym idzie otyłość, charakteryzuje się wysoką odziedziczalnością, przy czym ogólną odziedziczalność szacuje się na 40–50%. Niemniej jednak różnice w odziedziczalności BMI zaobserwowano w podgrupach BMI. Odziedziczalność BMI wynosi około 30% u osób o prawidłowej masie ciała i od 60% do 80% u osób z otyłością. Badania asocjacyjne obejmujące cały genom (GWAS) dotyczące otyłości odkryły ponad 1000 wariantów wpływających na BMI, przy czym większość alleli ma zaledwie kilka gramów masy ciała.

Allele w kształcie otyłości mają większy wpływ u osób podatnych na otyłość lub przyrost masy ciała, ale mają minimalny wpływ u osób o normalnej wadze. Zatem penetracja alleli wpływających na BMI różni się w zależności od BMI. Warto zauważyć, że brak jest zrozumienia przyczynowego dla większości loci wpływających na BMI zidentyfikowanych w ramach GWAS. Nawet przy łączeniu tysięcy wariantów genetycznych skala ryzyka wielogenowego wyjaśnia jedynie około 8% zmienności BMI, co wskazuje, że większość pozostaje dziedziczna („brakująca odziedziczalność”). Jednakże warianty genów wpływające na masę ciała ulegają ekspresji przede wszystkim w ośrodkowym układzie nerwowym, szczególnie w podwzgórzowych ośrodkach kontroli apetytu i metabolizmu. W przeglądzie podkreślono, że interakcje gen-środowisko mogą zwiększać ryzyko genetyczne oraz że złożoność tych czynników przyczynia się do wyzwań związanych z identyfikacją źródeł brakującej odziedziczalności.

Mikrobiom jelitowy i centralny metabolizm oraz kontrola apetytu

Mikroflora jelitowa i jej produkty uboczne metabolizmu komunikują się z mózgiem poprzez mechanizmy bezpośrednie i pośrednie. Mikrobiom jelitowy kształtuje tendencję do przyrostu masy ciała i BMI poprzez centralną kontrolę metaboliczną i apetytu. Skład mikrobiomu jelitowego koreluje z masą ciała, przy czym u osób z nadwagą i szczupłych skład jest inny. Na skład mikrobiomu jelitowego wpływają również czynniki związane ze stylem życia i dietą.

Mikrobiom jelitowy wpływa na podwzgórzową kontrolę metabolizmu i apetytu poprzez wpływ na modulację sygnałów hormonalnych z komórek enteroendokrynnych w ścianie jelita. Niektóre z tych efektów wynikają z metabolicznych produktów ubocznych mikroflory jelitowej, takich jak krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe (SCFA). Jedno z badań wykazało, że SCFA stymulują receptor 41 sprzężony z białkiem G (GPR41), co zwiększa wydzielanie peptydu YY (PYY), inkretynopodobnego hormonu tłumiącego apetyt.

SCFA stymulują również GPR43 w celu uzupełnienia wpływu na GPR41, prowadząc do wydzielania glukagonopodobnego peptydu 1 (GLP-1), który wywołuje uczucie sytości i wspomaga kontrolę apetytu. SCFA mogą w znaczący sposób wpływać na podwzgórzową kontrolę metabolizmu i apetytu poprzez bezpośrednie działanie ośrodkowe i pośrednie i stanowią biologiczny wkład w BMI, chociaż dokładne skutki i korzyści wszystkich SCFA oraz ich interakcje są nadal obszarem aktywnych badań. W przeglądzie zauważono, że chociaż badania na zwierzętach dostarczają ważnych spostrzeżeń, wciąż wyłaniają się bezpośrednie dowody przyczynowe na powiązania mikrobiom-mózg-BMI u ludzi, a wyniki mogą się różnić w zależności od rodzaju błonnika i wyników metabolicznych.

Mikroflora jelitowa może również wpływać na neuroprzekaźniki i receptywność neuroreceptorów w mózgu. Badanie na gryzoniach wykazało, że przewlekłe spożywanie Lactobacillus rhamnosus powoduje zmiany w ekspresji receptorów kwasu gamma-aminomasłowego (GABA), co z kolei wiąże się ze zmniejszeniem lęku i zachowań depresyjnych.

Co więcej, brak takich efektów u myszy poddanych wagotomii potwierdza ważną rolę nerwu błędnego w przekazywaniu sygnałów między mózgiem a mikroflorą jelitową. Nerw błędny łączy mikroflorę jelitową z wątrobą i komunikuje się z podwzgórzem, aby kontrolować zachowanie żywieniowe, apetyt i metabolizm. Jednakże działanie neurohumoralne i neuroprzekaźnikowe wykazano głównie na modelach zwierzęcych, dlatego ekstrapolację na ludzi należy przeprowadzać ostrożnie.

Dziedziczność mikrobiomu jelitowego

Mikrobiom jelitowy może przyczyniać się do odziedziczalności BMI tylko wtedy, gdy jest z natury dziedziczny. Cięcie cesarskie (c) eliminuje kontakt noworodka z drobnoustrojami matki podczas porodu; Dlatego też mikroflora jelitowa noworodka pochodzi ze zrównoważonego rozwoju środowiska. Podczas porodu drogą pochwową, a także podczas karmienia piersią drogą jelitowo-sutkową, noworodki są narażone na kontakt z mikrobiomem matki. Przegląd systematyczny wykazał, że poród drogami natury zapewnia lepszy wzorzec kolonizacji i ogólną różnorodność mikroflory jelitowej u dzieci w porównaniu z cięciem cesarskim.

Poród drogą pochwową i karmienie piersią umożliwiają również przeniesienie mikroflory jelitowej matki na potomstwo, wspierając odziedziczalność mikroflory jelitowej. Drobnoustroje pochodzące od matki kolonizują jelita niemowlęcia podczas porodu drogą pochwową lub karmienia piersią, podczas gdy drobnoustroje niepochodzące od matki mają zazwyczaj charakter przejściowy. Trwałość drobnoustrojów matczynych sugeruje zgodność między drobnoustrojami jelitowymi matki i niemowlęcia, co może być uwarunkowane genetycznie. Chociaż nie jest to mechanizm w pełni biologicznie dziedziczny w taki sam sposób, jak przenoszenie genów, w artykule badawczym zauważono, że wspólne środowisko żywieniowe i nawyki żywieniowe w rodzinach (wpływ środowiska) mogą przyczyniać się do podobieństw w mikroflorze jelitowej wśród członków rodziny poprzez kształtowanie składu mikrobiologicznego poprzez powszechne interwencje dietetyczne. W przeglądzie dokonano rozróżnienia między tymi skutkami dla środowiska a prawdziwą odziedziczalnością biologiczną, podkreślając, że oba wpływają na rodzinne wzorce mikroflory jelitowej i BMI.

Uwagi końcowe

Ogólnie rzecz biorąc, BMI jest wysoce odziedziczalne, ale GWASS zidentyfikował tylko niewielką część tej odziedziczalności. Biorąc pod uwagę, że odziedziczalność wiąże się z dziedziczną cechą biologiczną, przeszukanie ludzkiego genomu jest konieczne, aby odkryć część brakującej dziedziczności. Mikrobiom jelitowy prawdopodobnie przyczynia się do dziedziczności BMI poprzez jego wpływ na kontrolę metaboliczną i apetytu oraz zdolność przenoszenia mikrobiomu jelitowego pomiędzy pokoleniami matki i potomstwa. Należy jednak zauważyć, że w oryginalnym artykule przyznano, że większość obecnych dowodów na wpływ mikroflory jelitowej na kontrolę apetytu pochodzi głównie z badań na gryzoniach, a hipoteza opiera się w dużej mierze na danych obserwacyjnych z badań na ludziach, którym obecnie brakuje kompleksowej walidacji w dużych badaniach interwencyjnych na ludziach. Podkreśla to potrzebę dalszych badań na ludziach i ostrożność w ekstrapolacji wyników. W przeglądzie zaleca się także szersze podejście do zdrowia publicznego, które promuje lepsze zrozumienie i zmniejsza piętno. Zaleca, aby wszystkie osoby, nie tylko kobiety w wieku rozrodczym, dążyły do ​​optymalizacji mikrobiomu jelitowego poprzez zróżnicowaną, roślinną dietę bogatą w błonnik.

Biorąc pod uwagę dziedziczność mikrobiomu jelitowego, przynajmniej w kontekście porodu drogą pochwową i/lub karmienia piersią, kobiety w wieku rozrodczym powinny optymalizować mikrobiom jelitowy w okresie prenatalnym, prenatalnym i poporodowym, być może poprzez dietę bogatą w różnorodne niesfermentowane pokarmy roślinne i określone sugerowane pokarmy fermentowane. Lepsze zrozumienie przez społeczeństwo patogenezy otyłości i BMI jest w dużej mierze dziedziczone poprzez genetykę, a mikrobiom jelitowy może sprzyjać kulturowej zmianie w podejściu społecznym do osób otyłych.

Źródła: