Mikrobi tekmujejo za hranila, vplivajo na presnovo, razvoj pri miših

Anonim

"Gutne bakterije lahko izkoristijo veliko hrane pred nami, " pravi Federico Rey, profesor bakteriologije na Univerzi v Wisconsinu-Madisonu. Potem dobimo njihove ostanke - ali njihove odpadke.

Problem, pravi Rey, je, da če naš mikrobiom preseže, morda ne bomo imeli dostopa do potrebnih hranil. To je predlog nove raziskave, ki jo je izvedla Reyjeva skupina, ki kaže na miši, ki privezujejo visoko raven mikrobov, ki jedo holina, prikrajšani za to bistveno hranilo. V primerjavi z miši brez laktoznih bakterij, so mišice s staranjem holina imele večjo občutljivost na presnovne bolezni in rodile mladiče z biokemičnimi spremembami v možganih in so pokazale bolj anksiozno vedenje.

Študija je objavljena ta teden (24. avgust) v podjetju Cell Host & Microbe. Sodelovali so tudi profesor UW-Madison za bakteriologijo Daniel Amador-Noguez in raziskovalci s Harvard University.

Epigenetska regulacija - dekoriranje genov s kemičnimi skupinami, ki nadzirajo, koliko so izražene - zdi se, da so osnova učinka črevesnih bakterij, ki porabijo preveč holina. Holin prispeva k skupini virov, ki jih celice uporabljajo za izdelavo teh sprememb v DNK, in z manj razpoložljivim holinom, lahko zmanjša sposobnost celic za spreminjanje in uravnavanje genov. Tkiva iz jeter v možgane so spremenile epigenetske vzorce pri miših z visokimi koncentracijami holinskih mikrobov.

"Epigenetske spremembe spreminjajo, kako so izraženi geni, " pojasnjuje Kym Romano, diplomant iz skupine Rey in eden vodilnih avtorjev nove raziskave. "Te spremembe so tudi tisto, zaradi česar naša jetra jetra in srce srce."

Ocene kažejo, da le približno 10 odstotkov populacije v ZDA, vključno z nosečnicami, ustreza priporočenim prehranskim vnosom holina. Prehranjevalno povpraševanje po hranilih med nosečnostjo narašča za podporo epigenetske regulacije in celičnega zdravja pri razvijajočem se plodu, študije pa so med nosečnostjo pri ljudeh vplivale na pomanjkanje holina pri spremenjenem vedenju pri otrocih. Kolina se nahaja v visokih količinah v soji, jajcih, mesu, ribah, cvetača, mleku in drugih živilih.

Za preizkušanje, ali bi mikrobiomi lahko tekmovali s svojimi gostitelji za to osnovno hranilo, je Reyjeva skupina uporabljala miške brez miši, ki so bile kolonizirane z določenimi populacijami mikrobov. Nekateri miši so imeli holini; drugi so imeli skupnosti, kjer je bila poraba holina motena z mutiranjem enega samega gena.

Ko je Romano hranil miši prehrano z veliko maščobami, ki povzroča vrsto metabolnih bolezni pri miših, so živali z mikroboli, ki jedo holin, dodali več trebušne maščobe in imele maščobne jeterje, kot njihovi kolegi z mikrobi, ki niso mogli jesti holina.

Ker nosečnost ustvarja veliko povpraševanje po holinu, je Reyjeva ekipa tudi testirala učinke mikrobov, ki jedo holin po generacijah. Romano je ugotovil, da so potomci miši z bolečino, ki je prehranjeval holine, v svojih možganih spremenil epigenetske vzorce, kar kaže na težave pri normalnem razvoju. Pri miših, ki so bile genetsko dovzetne za vedenjske probleme, so tisti, ki so imeli mikrobe, ki jedo holin, pokazali bolj anksiozno vedenje, kot so zakopavanje marmorja v njihovih kletkah. Matere so pokazale povečano stopnjo infanticide in obsesivno navezovanje stikov, kar kaže tudi na povečano anksioznost.

"Že študije o človeku kažejo, da je pomanjkanje holina problem, ki je pomemben za zdravje ljudi, in kaj ta študija dejansko zagotavlja, je eden od možnih mehanizmov, s katerimi se to lahko poslabša, " pravi Rey.

Čeprav Reyjeva ekipa domneva, da epigenetska ureditev deloma pojasnjuje negativne učinke mikombioomov, ki jedo holin, je stranski produkt bakterijskega metabolizma holina, znan kot TMAO, povezan tudi z negativnimi rezultati. V svojih poskusih je laboratorij Rey opazil precej višje vrednosti TMAO pri miših, ki so gostile bakterije, ki uživajo holine. Toksični TMAO bi lahko deloval skupaj z motnjami epigenetskih vzorcev, da bi ustvaril dolg seznam presnovnih in razvojnih motenj, ki jih vidimo pri teh živalih.

Toksični učinki akumulacije TMAO prav tako otežujejo morebitna prehranska dopolnila - večji holin v prehrani lahko vodi do večje količine TMAO in ne popravljanja prehranskih pomanjkljivosti.

Medtem ko to delo nakazuje, da je kompleksna povezava med prehrano, črevesnimi mikrobi in metabolizmom gostiteljev ključnega pomena za zdravje, veliko vprašanj o tem, kako izboljšati rezultate, bodisi pri miših ali pri ljudeh.

"Kakor koli dober znanstveni projekt gre, smo opraskali površino odgovora, vendar odprli še milijon več vrat, da bi šli skozi, " pravi Romano.

menu
menu