Микроорганизмы кишечника могут регулировать экзокринную и эндокринную функции поджелудочной железы и выработку гормонов в желудочно-кишечном тракте.
Это может помочь в разработке потенциальных методов лечения диабета и других заболеваний, сообщает группа исследователей из Бостонского колледжа и Маастрихтского университета (Нидерланды) в журнале Diabetes.
Результаты исследования открывают новый путь для лучшего понимания взаимодействия микробов кишечника и поджелудочной железы, говорит доцент биологии Бостонского колледжа Эмрах Алтиндис, соавтор работы. В долгосрочной перспективе эти результаты могут помочь в разработке новых методов лечения на основе микробиоты кишечника для нормализации функции поджелудочной железы у больных диабетом с ожирением. "Наши результаты весьма новы и очень интересны. Насколько нам известно, это первое исследование, показывающее, что микроорганизмы кишечника играют такую важную роль в регуляции функции поджелудочной железы, ее размеров и секреции гормонов кишечника у мышей", отмечает Алтиндис. Авторы также подтвердили результаты своих исследований на людях, применив этот подход для лечения группы мужчин, страдающих ожирением.
Предыдущие исследования показали, что состав микробиоты кишечника изменяется при этих заболеваниях, однако роль этой измененной микробиоты кишечника на функции хозяина - от секреции гормонов до метаболических функций - остается неясной. Исследователи изучали роль микроорганизмов кишечника на функции поджелудочной железы, используя мышиные модели ожирения и диабета. Поджелудочная железа была в центре внимания, поскольку этот орган выделяет гормоны, регулирующие метаболизм организма, а также ферменты для пищеварения. При диабете ее функция нарушается.
Команда использовала два широко применяемых антибиотика - ванкомицин и метронидазол - для "перестройки" микробиоты кишечника у мышей, которых кормили диетой с высоким содержанием жиров, и контрольной группы, которую кормили сбалансированной пищей. В результате эти мыши не только страдали ожирением, но и имели резистентность к инсулину, как миллионы пациентов с диабетом 2 типа.
Все мыши, получавшие диету с высоким содержанием жиров, стали тучными, по сравнению с контрольной группой. Подгруппу мышей, страдающих ожирением, лечили ванкомицином либо метронидазолом, которые эффективно ремоделировали микробиоту кишечника, и хотя эта подгруппа оставалась тучной, у этих мышей повысилась чувствительность к инсулину. Эти мыши с измененной микробиотой кишечника были менее склонны к диабету и более устойчивы к глюкозе по сравнению с мышами с ожирением, которые не получали антибиотики. Аналогичным образом, прием антибиотиков повысил чувствительность к инсулину у худых мышей.
"Такая согласованность наших результатов, полученных как на худых, так и на тучных мышах, позволяет предположить, что влияние на метаболизм хозяина не зависит от диеты и/или массы жира, а напрямую связано с измененным составом микробиоты кишечника", - считает Алтиндис.
Кроме того, диета с высоким содержанием жиров увеличила размер поджелудочной железы в группе мышей с ожирением, но после приема антибиотиков размер поджелудочной железы вернулся к норме. Примечательно, что ферменты поджелудочной железы, необходимые для пищеварения, были изменены диетой с высоким содержанием жиров, но вернулись к нормальному уровню или еще больше изменились после лечения антибиотиками.
Это изменение ферментов поджелудочной железы было характерно для мышей с "ожирением" и не наблюдалось у тощих мышей, что указывает на то, что у тощих мышей не было подобных изменений в работе поджелудочной железы под воздействием антибиотиков. Этот результат еще раз подтвердил пагубное влияние диеты с высоким содержанием жиров на функцию поджелудочной железы. Среди мышей с ожирением, получавших антибиотики, ученые обнаружили, что гормоны, вырабатываемые желудочно-кишечным трактом, которые играют центральную роль в регуляции обмена веществ, вернулись к нормальному уровню, сравнимому с уровнем у худых мышей.
Чтобы проверить, что влияние на гормоны кишечника на 100% обусловлено микробиотой кишечника, исследователи обратились к безмикробным моделям мышей. "Когда мы перенесли микробиоту кишечника мышей, получавших антибиотики, в кишечник безмикробных мышей, у них проявились все эффекты, наблюдавшиеся у мышей-доноров, что доказывает, что микроорганизмы кишечника ответственны за эти эффекты на гормоны кишечника и непосредственно регулируют процессы выработки гормонов кишечника хозяина", - рассказал Алтиндис, отметив, что стерильные мыши не получали антибиотиков.
Чтобы доказать справедливость своих наблюдений на людях, группа исследовала образцы кала, полученные от мужчин с инсулинорезистентностью и ожирением, которые в течение одной недели получали ванкомицин. "Мы показали, что одной недели лечения ванкомицином было достаточно для изменения уровня ферментов поджелудочной железы, что очень похоже на результаты, полученные нами на мышах", - отметил Алтиндис.
"Мы работаем над последующими исследованиями, чтобы лучше понять основные механизмы и определить конкретные виды бактерий и продукты, вызывающие эти функциональные изменения".
