Исследование раскрывает молекулу, связывающую увеличение веса с кишечными бактериями

Исследователи из UT Southwestern обнаружили ключевую движущую силу перекрестных помех, которая помогает синхронизировать поглощение питательных веществ в кишечнике с ритмами дневного и ночного светового цикла Земли.

Их выводы могут иметь далеко идущие последствия для ожирения в богатых странах и недоедания в бедных странах.

В исследовании, опубликовано на этой неделе Наука , Доктор Лора Хупер и ее исследовательская группа обнаружили, что комменсал, или хорошо, Бактерии, живущие в кишечнике млекопитающих, программируют метаболические ритмы, которые регулируют усвоение организмом пищевых жиров. Доктор Хупер, Кафедра иммунологии и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза, является старшим автором исследования.

Исследование также показало, что микробы программируют эти так называемые циркадные ритмы, активируя белок под названием гистондеацетилаза 3 (HDAC3), который состоит из клеток, выстилающих кишечник. Эти клетки действуют как посредники между бактериями, которые помогают переваривать пищу, и белки, которые обеспечивают усвоение питательных веществ.

Изучение, сделано на мышах, показали, что HDAC3 включает гены, участвующие в усвоении жира. Они обнаружили, что HDAC3 взаимодействует с механизмами биологических часов в кишечнике, чтобы улучшить ритмические приливы и отливы белков, которые улучшают усвоение жира. Эта регуляция у людей происходит в дневное время, кто ест в течение дня, а ночью в мышах, которые едят на ночь.

<цитата>

Микробиом на самом деле взаимодействует с нашим метаболическим механизмом, чтобы сделать усвоение жира более эффективным. Но когда жира в избытке, это общение может привести к ожирению. Происходит ли то же самое у других млекопитающих, включая людей, является предметом будущих исследований ".

Д-р Чжэн Куанг, постдокторант лаборатории Хупера и ведущий автор

Чтобы вернуться в прошлое, история действительно начинается с нескольких мышей и перекрестных помех между двумя лабораториями в Юго-Западном Юта.

Доктор Хупер, кто управляет университетской колонией стерильных мышей, которые выращиваются в среде, где нет микробов, также является профессором иммунологии и микробиологии и членом Центра генетики защиты хозяев. Она держит Джонатан В. Ур, Доктор медицинских наук, заслуженная кафедра иммунологии, и является стипендиатом Нэнси Кейн и Джеффри А. Маркуса в области медицинских исследований, в честь Билла С. Вауэлла.

Модификации гистонов, которые производятся такими ферментами, как HDAC3, контролируют экспрессию генов, которые, в свою очередь, производят белки, выполняющие работу клетки. Не так давно, Лаборатория Хупера решила провести исследование модификаций гистонов на мышах, которые, казалось, поднимались и падали вместе с циркадными ритмами.

Сравнивая нормально, мышей с бактериями и без микробов, исследователи обнаружили, что некоторые модификации гистонов, в том числе сделанные с помощью HDAC3, были циркадными у нормальных мышей, но стабильно держится на ровном уровне у мышей, свободных от микробов.

Именно тогда доктор Хупер связался с доктором Эриком Олсоном, Председатель молекулярной биологии и директор Центра регенеративной науки и медицины Хамона, кто проводил исследования HDAC3 в другой ткани, сердце. Две лаборатории сотрудничали, чтобы разработать мышь, у которой не было HDAC3 только в слизистой оболочке кишечника.

Созданные ими мыши казались ничем не примечательными при нормальном питании. Тем не мение, когда исследователи кормили мышей жиром, диета с высоким содержанием сахара, похожая на ту, что обычно используется в Соединенных Штатах, - они обнаружили кое-что совсем другое.

«Мы называем это нездоровой диетой. Я описываю это как поездку по ресторану быстрого питания за гамбургером и картошкой фри, а затем остановку в магазине пончиков, - сказала она. - Большинство мышей на этой диете страдают ожирением. К нашему удивлению, те, у кого не было HDAC3 в слизистой оболочке кишечника, могли есть с высоким содержанием жиров, диета с высоким содержанием сахара и оставаться худой ".

Следующий, они сравнили мышей с дефицитом HDAC3 с мышами без микробов. Исследователи обнаружили, что обе группы мышей показали одинаковую плоскую поверхность. неритмичные модификации гистонов, подтверждая важность HDAC3 в циркадных ритмах.

Каждая клетка тела имеет молекулярные часы, которые управляют телесными процессами. Исследование на мышах показало, что HDAC3 прикрепляется к этому механизму клеточных часов, чтобы обеспечить максимальное усвоение жира, когда млекопитающие бодрствуют и едят.

«Наши результаты показывают, что микробиом и циркадные часы эволюционировали, чтобы работать вместе, чтобы регулировать метаболизм, " она сказала.

Зачем эволюционировала система, делающая нас толстыми? Доктор Хупер считает, что это могло произойти, чтобы позволить млекопитающим эффективно использовать энергию для повышения иммунитета в среде с нехваткой пищи.

"Это регуляторное взаимодействие, вероятно, не привело к ожирению, но в сочетании с сегодняшними диетами, богатыми калориями, возникает ожирение, " она сказала, добавив, что это предположение, и команда все еще работает над пониманием всех компонентов пути.

«Наши результаты также показывают, что нарушение взаимодействия между микробиотой и часами организма может повысить вероятность ожирения. Эти сбои часто случаются в современной жизни, когда мы принимаем антибиотики, работать в ночную смену, или путешествовать по миру. Но мы думаем, что наши открытия могут в конечном итоге привести к новым методам лечения ожирения - и, возможно, недоедания - за счет изменения бактерий в нашем кишечнике ».

• Исследователи НАУ стремятся найти микробную связь между двумя распространенными респираторными заболевани…
• Необходимы лучшие методы для выявления людей, подверженных риску заболевания печени