Исследователи под руководством Хироши Оно из Центра интегративных медицинских наук RIKEN в Японии обнаружили вид кишечных бактерий, которые могут противодействовать развитию инсулинорезистентности и, таким образом, защищать от развития ожирения и диабета второго типа.
Исследование, опубликованное 30 августа в журнале Nature, включало генетический и метаболический анализ микробиома фекалий человека, а затем подтверждающие эксперименты на мышах с ожирением.
Инсулинорезистентность является основной патофизиологией, лежащей в основе метаболического синдрома и диабета 2-го типа. В предыдущих метагеномных исследованиях были описаны особенности микробиоты кишечника и ее роль в метаболизме основных питательных веществ при инсулинорезистентности. В частности, предполагается, что углеводный метаболизм комменсалов обеспечивает до 10% общего извлечения энергии хозяином, играя тем самым роль в патогенезе ожирения и предиабета. Тем не менее, механизм, лежащий в основе этого явления, остается неясным. В данной работе ученые исследовали эту взаимосвязь с помощью комплексной мультиомической стратегии на человеке.
Инсулин - это гормон, выделяемый поджелудочной железой в ответ на повышение уровня сахара в крови. В норме он помогает доставить сахар в мышцы и печень, чтобы они могли использовать энергию. Когда у человека развивается инсулинорезистентность, это означает, что инсулин не справляется со своей задачей, в результате чего в крови остается больше сахара, а поджелудочная железа продолжает вырабатывать больше инсулина. Инсулинорезистентность может привести к ожирению, преддиабету и полноценному диабету второго типа.
В нашем кишечнике обитают триллионы бактерий, многие из которых расщепляют углеводы, поступающие в организм, в то время как в противном случае они остались бы непереваренными. Хотя многие предполагают, что данное явление связано с ожирением и преддиабетом, факты остаются неясными из-за большого количества различных бактерий и недостатка данных о метаболизме. Оно и его сотрудники устранили этот пробел в знаниях в своем комплексном исследовании и в процессе работы открыли вид бактерий, который может способствовать снижению инсулинорезистентности.
Сначала они изучили все метаболиты, которые смогли обнаружить в кале более 300 взрослых людей во время регулярных медицинских осмотров. Они сравнили этот метаболом с уровнем инсулинорезистентности, полученным у тех же людей. "Мы обнаружили, что повышенная инсулинорезистентность связана с избытком углеводов в кале, особенно моносахаридов, таких как глюкоза, фруктоза, галактоза и манноза", - сообщил Оно.
Далее была охарактеризована микробиота кишечника участников исследования и ее связь с инсулинорезистентностью и углеводами в кале. В кишечнике людей с повышенной инсулинорезистентностью содержалось больше бактерий из рода Lachnospiraceae, кроме того, микробиомы, включающие Lachnospiraceae, ассоциировались с избытком углеводов в кале. Таким образом, микробиота кишечника с преобладанием Lachnospiraceae ассоциирована как с инсулинорезистентностью, так и с избытком моносахаридов в кале. В то же время инсулинорезистентность и уровень моносахаридов были ниже у участников, в кишечнике которых было больше бактерий типа Bacteroidales, чем других типов.
Затем авторы решили проверить прямое влияние бактерий на метаболизм в культуре, а затем на мышах. В культуре бактерии Bacteroidales потребляли те же виды моносахаридов, которые были обнаружены в кале людей с высокой инсулинорезистентностью, причем наибольшее разнообразие составлял вид Alistipes indistinctus. На мышах, страдающих ожирением, исследователи проследили, как воздействие различных бактерий влияет на уровень сахара в крови. Было обнаружено, что A. indistinctus снижает уровень сахара в крови, уменьшает инсулинорезистентность и количество углеводов, попадающих в организм мышей.
Эти результаты оказались сопоставимы с данными, полученными на пациентах, и имеют значение для диагностики и лечения. Как поясняет Оно, "из-за связи с инсулинорезистентностью наличие в кишечнике бактерий Lachnospiraceae может быть хорошим биомаркером преддиабета. Аналогичным образом, лечение пробиотиками, содержащими A. indistinctus, может улучшить непереносимость глюкозы у людей с преддиабетом". "Наше исследование, дающее полное представление о взаимоотношениях хозяина и микроорганизмов при инсулинорезистентности, выявляет влияние углеводного обмена микробиоты, что позволяет говорить о потенциальной терапевтической мишени для коррекции инсулинорезистентности",- отметил Оно.
Хотя большинство пробиотиков, продаваемых без рецепта, в настоящее время не содержат бактерий, выявленных в данном исследовании, Оно призывает проявлять осторожность, если они появятся в продаже. "Эти результаты должны быть подтверждены в клинических испытаниях на людях, прежде чем мы сможем рекомендовать какой-либо пробиотик в качестве средства лечения инсулинорезистентности".
