Studien avslöjar molekyl som kopplar viktökning till tarmbakterier

UT Southwestern-forskare har hittat en viktig drivkraft för överhörningen som hjälper till att synkronisera absorptionen av näringsämnen i tarmen med rytmerna i jordens dagscykel.

Deras resultat kan ha långtgående konsekvenser för fetma i välbärgade länder och undernäring i fattiga länder.

I studien, publicerad i veckan av Vetenskap , Dr Lora Hooper och hennes forskargrupp fann att kommensalen, eller bra, bakterier som lever i däggdjurs tarm programmerar de metaboliska rytmerna som styr kroppens absorption av kostfett. Dr Hooper, Ordförande i immunologi och en Howard Hughes Medical Institute Investigator, är seniorförfattare till studien.

Studien fann också att mikrober programmerar dessa så kallade dygnsrytmer genom att aktivera ett protein som heter histondeacetylas 3 (HDAC3), som tillverkas av celler som täcker tarmen. Dessa celler fungerar som mellanhänder mellan bakterier som hjälper till med matsmältningen och proteiner som möjliggör absorption av näringsämnen.

Studien, gjort på möss, avslöjade att HDAC3 aktiverar gener som är involverade i absorptionen av fett. De fann att HDAC3 interagerar med de biologiska klockmaskinerna i tarmen för att förfina den rytmiska ebben och flödet av proteiner som förbättrar absorptionen av fett. Denna reglering sker på dagtid hos människor, som äter under dagen, och på natten på möss, som äter på natten.

Mikrobiomet kommunicerar faktiskt med våra metaboliska maskiner för att göra fettabsorberingen mer effektiv. Men när fett är överflödigt, denna kommunikation kan leda till fetma. Om samma sak händer hos andra däggdjur, inklusive människor, är föremål för framtida studier. "

Dr Zheng Kuang, postdoktor i Hooper -laboratoriet och huvudförfattare

För att gå tillbaka i tiden, historien börjar verkligen med några möss och överhörning mellan två laboratorier vid UT Southwestern.

Dr Hooper, som driver universitetets koloni av bakteriefria möss, som växer upp i miljöer som inte har några mikrober, är också professor i immunologi och mikrobiologi och medlem i Center for the Genetics of Host Defense. Hon håller Jonathan W. Uhr, M.D. Distinguished Chair in Immunology, och är en Nancy Cain och Jeffrey A. Marcus Scholar i medicinsk forskning, till ära av Bill S. Vowell.

Histonmodifieringar - som görs av enzymer som HDAC3 - styr uttrycket av gener som i sin tur producerar proteiner som utför cellens arbete. Inte så länge sedan, Hooper -laboratoriet bestämde sig för att göra en musstudie av histonmodifieringar som tycktes stiga och falla tillsammans med dygnsrytmer.

När man jämför det normala, bakteriefyllda möss med bakteriefria, forskare upptäckte att vissa histonmodifieringar - inklusive de som gjorts av HDAC3 - var dygnsrymmande hos vanliga möss, men höll sig stadigt på en platt nivå hos bakteriefria möss.

Det var då Dr. Hooper kontaktade Dr. Eric Olson, Ordförande i molekylärbiologi och chef för Hamon Center for Regenerative Science and Medicine, som hade gjort studier på HDAC3 i en annan vävnad, hjärtat. De två laboratorierna samarbetade för att utveckla en mus som saknade HDAC3 bara i tarmen.

Mössen de genererade verkade omärkliga när de åt en normal chow -diet. Dock, när forskarna matade mössen med hög fetthalt, högsockerdiet som liknar en som vanligtvis konsumeras i USA - de hittade något väldigt annorlunda.

"Vi kallar det skräpmatdieten. Jag beskriver det som att köra genom en snabbmatsrestaurang för en hamburgare och pommes frites och sedan stanna till vid munkbutiken, "sa hon." De flesta möss på den kosten blir feta. Till vår förvåning, de som inte hade HDAC3 i tarmfodret kunde äta mycket fett, hög sockerhalt och håll dig mager. "

Nästa, de jämförde de HDAC3-bristande mössen med de bakteriefria mössen. Forskarna fann att båda grupperna av möss visade samma platta, icke -rytmiska histonmodifieringar, bekräftar HDAC3:s betydelse i dygnsrytmer.

Varje cell i kroppen har en molekylär klocka som styr kroppsliga processer. Musstudien avslöjade att HDAC3 ansluts till det cellulära klockmaskineriet för att säkerställa att absorptionen av fett är högst när däggdjur är vakna och äter.

"Våra resultat tyder på att mikrobiomet och dygnet runt har utvecklats för att arbeta tillsammans för att reglera ämnesomsättningen, " Hon sa.

Varför skulle ett system utvecklas för att göra oss tjocka? Dr Hooper tror att det kunde ha utvecklats för att göra det möjligt för däggdjur att använda energi effektivt för att öka immuniteten i en miljö med matbrist.

"Denna reglerande interaktion utvecklades förmodligen inte för att göra oss överviktiga, men i kombination med dagens kaloririka dieter, fetma uppstår, " Hon sa, tillägger att detta är spekulation och teamet arbetar fortfarande med att förstå alla komponenter i vägen.

"Våra resultat tyder också på att störande interaktioner mellan mikrobiota och kroppens klocka kan göra oss mer benägna att bli överviktiga. Dessa störningar händer ofta i det moderna livet när vi tar antibiotika, jobba över natten, eller resa internationellt. Men vi tror att våra resultat så småningom kan leda till nya behandlingar för fetma - och eventuellt undernäring - genom att förändra bakterierna i vår tarm. "

• NAU -forskare syftar till att hitta mikrobiell koppling mellan två vanliga andningssjukdomar
• Bättre metoder behövs för att identifiera personer med risk för leversjukdom