Forskare belyser det mikrobiella sambandet mellan mycket kalorifattig diet och viktminskning

Forskare vid UCSF har funnit att extrema kalorirestriktionsdieter förändrar mikrobiomet på sätt som kan hjälpa till med viktminskning men också kan resultera i en ökad befolkning av Clostridiodes difficile , en patogen bakterie som kan leda till svår diarré och kolit.

Sådana dieter, som tillåter människor bara 800 kalorier per dag i flytande form, är ett effektivt sätt att gå ner i vikt hos personer med fetma. De oväntade resultaten av denna studie väcker frågan om hur mycket mikrobiomet påverkar viktminskning och vilka bakterier som är viktiga i den processen. Studien visas den 23 juni, 2021, frågan om Natur .

Våra resultat understryker att kaloriers roll i viktkontroll är mycket mer komplex än bara hur mycket energi en person tar in. Vi fann att denna mycket kalorifattiga diet kraftigt förändrade tarmmikrobiomet, inklusive en total minskning av tarmbakterier. "

Peter Turnbaugh, Doktorsexamen, docent i mikrobiologi och immunologi och seniorförfattare i studien

Turnbaugh och hans forskargrupp utnyttjade en klinisk prövning som tittade på en vätskekalor med lågt kaloriinnehåll. Den rättegången, vilket resulterade i framgångsrik viktminskning för många av deltagarna, leddes av Joachim Spranger, MD, professor i endokrinologi och metabola sjukdomar vid Charité Universitätsmedizin i Berlin, och med senior författare på Natur studie.

För att undersöka den mikrobiella kopplingen mellan denna mycket kalorifattiga diet och att gå ner kilon, Sprangers team samlade in och sekvenserade avföringsprover från 80 deltagare - som alla var kvinnor efter klimakteriet - före och efter rättegången, som varade 16 veckor. Teamet arbetade sedan med medlemmar i Turnbaugh -labbet för att analysera data och transplantera proverna till möss som hade fötts upp i sterila miljöer.

Forskarna tillät dessa möss att fortsätta äta samma mängd mat och fann, till deras förvåning, att gnagarna som hade fått en transplantation av mikrobiomen efter dieten gick ner i vikt.

"Vi körde viktminskning bara genom att kolonisera dessa möss med ett annat mikrobiellt samhälle, "Sa Turnbaugh.

Nästa steg var att identifiera bakterier som kan vara ansvariga för viktminskningen. Att göra det, Jordan Bisanz, Doktorsexamen, en tidigare postdoktor i Turnbaugh -labbet och en författare till studien, sekvenserade tarmmikrobiomerna hos testmössen och jämförde dem med kontrollmössens.

Bisanz upptäckte en bakteriell faktor bakom viktförändringar som teamet hade observerat:högre nivåer av C. difficile .

I tarmen, C. difficile är associerad med processen för fettmetabolism. Initialt, fett smälts med hjälp av gallsalter. Dessa gallsalter bryts sedan ner av andra bakterier än C. difficile , producerar så kallade sekundära gallsalter. Dessa bakteriella metaboliter håller tillväxten av C. difficile under kontroll. Med andra ord, människor som äter mindre, särskilt mindre fett, kan producera mindre galla, vilket i sin tur leder till färre sekundära gallsyror och mindre kontroll av populationen av C. difficile .

"Vanligtvis skulle vi förutsäga ökad inflammation eller till och med kolit efter en ökning av C. difficile , sa Turnbaugh, som också är utredare vid Chan Zuckerberg Biohub, Nyfiket, när han och hans team undersökte mössen, de hittade bara mild inflammation. Den bristen på inflammation tyder på att C. diff kan ha viktiga effekter på ämnesomsättningen som kan särskiljas från bakteriens förmåga att driva allvarlig tarmsjukdom.

På samma gång, Turnbaugh noterar, det är inte alls säkert vad som skulle hända om någon stannade på kosten under en längre tid och om det kan resultera i en fullblåst C. difficile infektion, som kan vara livshotande om det kommer ur kontroll.

"Låt oss vara tydliga; vi marknadsför definitivt inte C. difficile som en ny viktminskningsstrategi, "sa Turnbaugh." Vi har mycket biologi kvar att packa upp här. "Uppgifterna väcker många intressanta och outforskade frågor om vilken roll C. difficile spelar bortom de allvarliga inflammatoriska tillstånd som är förknippade med det, han sa.

Det är viktigt att förstå om kostinducerade förändringar av C. difficile nivå är skadligt för människor, och hur balansen mellan olika mikrobiella arter i tarmen påverkas av olika kostval, Sa Turnbaugh. I sista hand, den kunskapen kan låta kliniker lägga till eller ta bort specifika mikrober i patientens tarm för att bibehålla en hälsosam kroppsvikt.

"Flera forskningslinjer visar att tarmmikrobiomet antingen kan hindra eller öka viktminskning, "sa Turnbaugh." Vi vill bättre förstå hur vanliga dieter med viktminskning kan påverka mikrobiomet och vilka konsekvenser nedströms har för hälsa och sjukdomar. "

• Ny kostfiberformulering förbättrar styrkan hos cancerimmunterapier
• SARS-CoV N-protein framkallar produktion av IFN-β genom att provocera ubiquitination av RIG-I,