nauki ścisłe
Autor: Magdalena Kawalec | dodano: 2012-07-04
Tyjemy z morowego powietrza

Myszy można zarazić otyłością za pomocą bakterii pochodzących od otyłych myszy, które zaczęły tyć, bo uszkodzono im układ odpornościowy w jelitach. A więc to pewnie nie nasze objadanie się „śmieciożarciem" i przesiadywanie godzinami przed telewizorem są winne naszej tuszy. Za wszystko odpowiedzialne są bakterie!

Wreszcie... Po latach cudownych diet i efektu jo-jo, zażywania pigułek odchudzających i wyciskania z siebie siódmych potów na dwa dni przed urlopem możemy sobie odpuścić i poczekać na odchudzający... antybiotyk. Myszom pomógł, więc dlaczegóż by nie nam? Nauka wskazała nam w końcu winowajcę naszych kompleksów, kłopotów par excellence sercowych (jak nadciśnienie i choroba wieńcowa), cukrzycy typu 2 i innych składowych tzw. syndromu metabolicznego.

W dobie, kiedy, jak to zgrabnie ujęto w filmie „Diabeł ubiera się u Prady", wczorajsze 34 to dzisiejsze 36, prestiżowy magazyn naukowy „Science" z kwietnia br. doniósł, że naukowcy z Emory University w Atlancie zakazili sterylne myszy otyłością przez podanie im bakterii pobranych z przewodu pokarmowego otyłych myszy. Zakażone stały się odporne na insulinę, tłuszcz pokrył im grubą warstwą organy wewnętrzne, a co gorsza, zaczęły się w niekontrolowany sposób obżerać.

Muszy receptor w naszych jelitach
Mniej więcej dwie dekady temu odkryto u muszki owocowej Drosophila melanogaster receptor Toll. Okazał się on z czasem naczelnym (później jednym z kilku głównych typów) receptorem pierwotnej odpowiedzi immunologicznej muszki. Reaguje on na obecność fragmentów osłon komórkowych, który to sygnał uruchamia kaskadę zdarzeń prowadzących do wytwarzania tzw. peptydów antybakteryjnych. One z kolei potrafią zabić wnikające i namnażające się w muszce drobnoustroje. Niedługo później odkryto receptory Toll-like (TLR) u człowieka i też odpowiadały one za pierwotną, niespecyficzną odpowiedź immunologiczną. Wkrótce potem opisano zaś otyłe szczury z dysfunkcją genu ob (od ang. obesity - otyłość) kodującego leptynę, zwaną hormonem otyłości, co nie jest bez związku z historią naszych myszy otyłych „zakaźnie".

Badacze z Emory nie szukali bakterii otyłości. Interesowała ich zależność między syndromem metabolicznym a stanami zapalnymi, jako szczególnymi przejawami pierwotnej odpowiedzi immunologicznej, wiadomo było bowiem, że statystycznie taki związek istnieje. Na tapetę wzięli receptor Toll-like typu 5 (TLR 5) obecny w naszym nabłonku jelitowym i rozpoznający jako swój podstawowy sygnał flagellinę, czyli białko budujące witki bakterii. Powołali oni do życia mysz bez tegoż receptora. Jej potomstwo, jak się okazało, tyło na potęgę, miało obniżoną wrażliwość na insulinę oraz bezrozumnie się objadało.

TLR 5 odpowiada za pierwotną odpowiedź immunologiczną w obrębie jelit, to na jego sygnał komórki zaczynają produkować cytokiny. Gdy receptora zabrakło, musiały sobie same radzić bez sygnału i zaobserwowano, że stan zapalny, choć nieznaczny, stale się utrzymywał. A to z kolei powodowało u gryzoni powstawanie odporności na insulinę i zwiększony apetyt.

Miało być jasno i prosto, ale...
...przeprowadzono dodatkowo transfer populacji bakterii pobranych z myszy już otyłych ze względu na brak receptora TLR 5 do myszy całkiem normalnych, ale hodowanych od poczęcia tak, żeby były mikrobiologicznie sterylne. Okazało się, że myszy z funkcjonującym receptorem TLR 5, ale pozbawione jakichkolwiek drobnoustrojów zdolnych obronić je przed nowymi kolonizatorami, zaczęły tyć. Nie pierwszy to jednak wypadek w historii nauki, gdy wykazano, że szczupli i „puszyści" mają w swoich jelitach inny mikrokosmos. Już bowiem cztery lata wcześniej zbadano pod tym względem wspomniane wyżej szczury ob i otyłych ludzi, by odkryć, że skład mikrobiomu ich jelit jest inny niż u osobników szczupłych.

Bez specjalnych dowodów merytorycznych postulowano wtedy, że obserwowana różnica ma bardzo proste wyjaśnienie: populacja bakteryjna u otyłych ma zdolność do wydajniejszego pozyskiwania energii z owych „zbędnych i niestrawionych resztek pokarmowych" występujących powszechnie w miejscu jej bytowania. Zgodnie zaś z zasadą ziarnko do ziarnka te niewielkie zyski przynoszą nam z czasem nadmiar - zdajmy sobie sprawę, że od 30 do 70% energii z pożywienia pozyskujemy dzięki pomocy naszej flory jelitowej. Osobniki szczupłe są zatem skolonizowane bakteriami mniej sprawnymi w pozyskiwaniu energii. Na oczywiste pytanie: no dobrze, ale dlaczego te mikrobiomy są tak odmienne? (chodziło głównie o wzajemny stosunek dwóch wielkich typów bakteryjnych Firmicutes i Bacteroidetes), nie znaleziono odpowiedzi.

Naukowcy z Atlanty poddali zatem masowemu sekwencjonowaniu bakteryjne 16S rRNA jelitowych komensali swoich myszy bez TLR 5 i ich niezmienionych genetycznie pobratymców. Nie wykryto, niestety, znanej już u szczurów ob zachwianej równowagi między dwiema głównymi wielkimi grupami taksonomicznymi bakterii jelitowych. Okazało się jednak, że w szczegółach, na poziomie gatunków, różnice są jednak znaczne - i istnieją takie gatunki, których obecność jest ściśle skorelowana z obecnością lub brakiem TLR 5. Brak zatem uzależnionej od TLR 5 pierwotnej odpowiedzi immunologicznej prowadzi do zmian interakcji między komórkami jelita a kolonizującymi nas mikroorganizmami, co niektórym z nich daje przewagę, a inne eksterminuje. Dalsze wypadki, to już jedynie proste następstwo zaistniałej nierównowagi na poziomie mikro.

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie" nr 07/2010 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
04/2020
03/2020
Kalendarium
Kwiecień
2
W 1998 r. został wyniesiony na orbitę teleskop kosmiczny TRACE, służący do badania związku między polem magnetycznym Słońca a strukturami jego plazmy.
Warto przeczytać
Co by było, gdyby twój poziom inteligencji okazał się wyższy, niż ci się wydaje? Czy w twojej głowie kryje się geniusz, który tylko czeka, żeby się ujawnić? A może chciałbyś zażyć pigułkę, która zwiększy twój potencjał intelektualny?

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Magdalena Kawalec | dodano: 2012-07-04
Tyjemy z morowego powietrza

Myszy można zarazić otyłością za pomocą bakterii pochodzących od otyłych myszy, które zaczęły tyć, bo uszkodzono im układ odpornościowy w jelitach. A więc to pewnie nie nasze objadanie się „śmieciożarciem" i przesiadywanie godzinami przed telewizorem są winne naszej tuszy. Za wszystko odpowiedzialne są bakterie!

Wreszcie... Po latach cudownych diet i efektu jo-jo, zażywania pigułek odchudzających i wyciskania z siebie siódmych potów na dwa dni przed urlopem możemy sobie odpuścić i poczekać na odchudzający... antybiotyk. Myszom pomógł, więc dlaczegóż by nie nam? Nauka wskazała nam w końcu winowajcę naszych kompleksów, kłopotów par excellence sercowych (jak nadciśnienie i choroba wieńcowa), cukrzycy typu 2 i innych składowych tzw. syndromu metabolicznego.

W dobie, kiedy, jak to zgrabnie ujęto w filmie „Diabeł ubiera się u Prady", wczorajsze 34 to dzisiejsze 36, prestiżowy magazyn naukowy „Science" z kwietnia br. doniósł, że naukowcy z Emory University w Atlancie zakazili sterylne myszy otyłością przez podanie im bakterii pobranych z przewodu pokarmowego otyłych myszy. Zakażone stały się odporne na insulinę, tłuszcz pokrył im grubą warstwą organy wewnętrzne, a co gorsza, zaczęły się w niekontrolowany sposób obżerać.

Muszy receptor w naszych jelitach
Mniej więcej dwie dekady temu odkryto u muszki owocowej Drosophila melanogaster receptor Toll. Okazał się on z czasem naczelnym (później jednym z kilku głównych typów) receptorem pierwotnej odpowiedzi immunologicznej muszki. Reaguje on na obecność fragmentów osłon komórkowych, który to sygnał uruchamia kaskadę zdarzeń prowadzących do wytwarzania tzw. peptydów antybakteryjnych. One z kolei potrafią zabić wnikające i namnażające się w muszce drobnoustroje. Niedługo później odkryto receptory Toll-like (TLR) u człowieka i też odpowiadały one za pierwotną, niespecyficzną odpowiedź immunologiczną. Wkrótce potem opisano zaś otyłe szczury z dysfunkcją genu ob (od ang. obesity - otyłość) kodującego leptynę, zwaną hormonem otyłości, co nie jest bez związku z historią naszych myszy otyłych „zakaźnie".

Badacze z Emory nie szukali bakterii otyłości. Interesowała ich zależność między syndromem metabolicznym a stanami zapalnymi, jako szczególnymi przejawami pierwotnej odpowiedzi immunologicznej, wiadomo było bowiem, że statystycznie taki związek istnieje. Na tapetę wzięli receptor Toll-like typu 5 (TLR 5) obecny w naszym nabłonku jelitowym i rozpoznający jako swój podstawowy sygnał flagellinę, czyli białko budujące witki bakterii. Powołali oni do życia mysz bez tegoż receptora. Jej potomstwo, jak się okazało, tyło na potęgę, miało obniżoną wrażliwość na insulinę oraz bezrozumnie się objadało.

TLR 5 odpowiada za pierwotną odpowiedź immunologiczną w obrębie jelit, to na jego sygnał komórki zaczynają produkować cytokiny. Gdy receptora zabrakło, musiały sobie same radzić bez sygnału i zaobserwowano, że stan zapalny, choć nieznaczny, stale się utrzymywał. A to z kolei powodowało u gryzoni powstawanie odporności na insulinę i zwiększony apetyt.

Miało być jasno i prosto, ale...
...przeprowadzono dodatkowo transfer populacji bakterii pobranych z myszy już otyłych ze względu na brak receptora TLR 5 do myszy całkiem normalnych, ale hodowanych od poczęcia tak, żeby były mikrobiologicznie sterylne. Okazało się, że myszy z funkcjonującym receptorem TLR 5, ale pozbawione jakichkolwiek drobnoustrojów zdolnych obronić je przed nowymi kolonizatorami, zaczęły tyć. Nie pierwszy to jednak wypadek w historii nauki, gdy wykazano, że szczupli i „puszyści" mają w swoich jelitach inny mikrokosmos. Już bowiem cztery lata wcześniej zbadano pod tym względem wspomniane wyżej szczury ob i otyłych ludzi, by odkryć, że skład mikrobiomu ich jelit jest inny niż u osobników szczupłych.

Bez specjalnych dowodów merytorycznych postulowano wtedy, że obserwowana różnica ma bardzo proste wyjaśnienie: populacja bakteryjna u otyłych ma zdolność do wydajniejszego pozyskiwania energii z owych „zbędnych i niestrawionych resztek pokarmowych" występujących powszechnie w miejscu jej bytowania. Zgodnie zaś z zasadą ziarnko do ziarnka te niewielkie zyski przynoszą nam z czasem nadmiar - zdajmy sobie sprawę, że od 30 do 70% energii z pożywienia pozyskujemy dzięki pomocy naszej flory jelitowej. Osobniki szczupłe są zatem skolonizowane bakteriami mniej sprawnymi w pozyskiwaniu energii. Na oczywiste pytanie: no dobrze, ale dlaczego te mikrobiomy są tak odmienne? (chodziło głównie o wzajemny stosunek dwóch wielkich typów bakteryjnych Firmicutes i Bacteroidetes), nie znaleziono odpowiedzi.

Naukowcy z Atlanty poddali zatem masowemu sekwencjonowaniu bakteryjne 16S rRNA jelitowych komensali swoich myszy bez TLR 5 i ich niezmienionych genetycznie pobratymców. Nie wykryto, niestety, znanej już u szczurów ob zachwianej równowagi między dwiema głównymi wielkimi grupami taksonomicznymi bakterii jelitowych. Okazało się jednak, że w szczegółach, na poziomie gatunków, różnice są jednak znaczne - i istnieją takie gatunki, których obecność jest ściśle skorelowana z obecnością lub brakiem TLR 5. Brak zatem uzależnionej od TLR 5 pierwotnej odpowiedzi immunologicznej prowadzi do zmian interakcji między komórkami jelita a kolonizującymi nas mikroorganizmami, co niektórym z nich daje przewagę, a inne eksterminuje. Dalsze wypadki, to już jedynie proste następstwo zaistniałej nierównowagi na poziomie mikro.