Nové poznatky naznačují, že jeden konkrétní druh střevních mikroorganismů může zmírňovat negativní dopady vysokotučné stravy. Vědci objevili, že tento účinek je spojen s jedinečnou směsí lipidů, které tato bakterie produkuje. Identifikace specifických lipidů bude předmětem dalšího výzkumu.
Střevní mikroby mají významný vliv na lidské zdraví. Je známo, že u obézních jedinců je mikrobiální diverzita ve střevech často snížena. Předchozí studie ukázaly, že přenos mikrobioty z obézních myší na štíhlé jedince vedl u těchto myší k nárůstu hmotnosti, zatímco zcela bezmikrobní myši si udržely štíhlost i při vysokotučné stravě. Tyto poznatky naznačují, že některé bakterie podporují přibírání na váze, zatímco jiné ho omezují.
Dřívější výzkumy již prokázaly, že bakterie tvořící spory přispívají ke zdravému metabolismu a udržení štíhlosti. Tým z University of Utah, který tuto souvislost původně objevil, se nedávno zaměřil na identifikaci konkrétních bakteriálních kmenů s obzvláště silným účinkem. Jejich zjištění byla publikována v časopise Cell Metabolism.
Výzkumníci zjistili, že mezi studovanými druhy bakterií tvořících spory dokázala bakterie Turicibacter samostatně zlepšit metabolické zdraví myší krmených vysokotučnou dietou, pokud byla podávána nepřetržitě. Mezi pozorované účinky patřilo robustnější snížení hladiny triglyceridů než při podání celé komunity sporotvorných bakterií, dále snížení nárůstu hmotnosti a zmenšení bílé tukové tkáně. Bakterie Turicibacter také potlačila metabolismus sfingolipidů v tenkém střevě a snížila cirkulující ceramidy. Ceramidy, podtřída sfingolipidů, mají tendenci stoupat při vysokotučné stravě a často jsou spojovány s inzulinovou rezistencí a lipidovým přetížením.
Vědci poznamenali, že vliv jediné mikrobiální složky byl pozoruhodný, jelikož se předpokládalo, že podobný účinek by vyžadoval součinnost více druhů. Pomocí human metagenomic database tým porovnal hladiny Turicibacter u lidí rozdělených podle stavu obezity. V tomto datovém souboru byly hladiny Turicibacter výrazně nižší u jedinců s obezitou, což je v souladu s několika předchozími studiemi.
Vzhledem k tomu, že vysokotučná strava u myší je rovněž spojena se sníženou mikrobiální diverzitou, výzkumníci předpokládali, že strava může přímo potlačovat Turicibacter, namísto toho, aby tato bakterie byla pouhým pasivním markerem obezity. K ověření této hypotézy použili myši monokolonizované bakterií Turicibacter (bezmikrobní myši kolonizované pouze Turicibacter), které byly krmeny buď vysokotučnou stravou, nebo běžným krmivem. Vysokotučná strava téměř eliminovala Turicibacter z tenkého střeva a významně ji snížila v dolní části gastrointestinálního traktu, přestože byla jediným organismem ve střevě. Je zajímavé, že palmitát, hlavní nasycený tuk ve vysokotučné stravě, snižoval růst Turicibacter in vitro. Tyto výsledky naznačují, že vysokotučná strava může podporovat nárůst hmotnosti částečně potlačením bakterií, které jí obvykle působí proti. Jelikož vysokotučná strava je nepřátelská vůči stabilní kolonizaci, myši v in vivo experimentech musely být nejen monokolonizovány bakterií Turicibacter, ale také jí musely být neustále krmeny, aby se udržela jejich expozice bakteriím.
Pomocí bakteriální lipidomiky výzkumníci prokázali, že Turicibacter produkuje vysoce specifickou směs lipidů, v níž dominují galaktolipidy s relativně nízkým obsahem fosfatidylcholinu. Poznamenali však, že 95 % lipidomu Turicibacter zůstává neoznačených, což naznačuje možnost, že produkuje molekuly podobné sfingolipidům, které současné databáze nezaznamenávají. Experimenty ukázaly, že lipidy z Turicibacter se mohou dostat do střevních epiteliálních buněk. Zde pak downregulují geny, které podporují syntézu ceramidů. Tým předpokládá, že toto zpomalení produkce ceramidů, které vede ke sníženému vychytávání mastných kyselin epiteliálními buňkami, je pravděpodobně hlavním faktorem vlivu této bakterie na nárůst hmotnosti. Vysokotučná strava zjevně nejen snižuje hojnost Turicibacter, ale také mění její lipidové složení, čímž tlumí její vliv na syntézu ceramidů.
Léčba epiteliálních buněk lipidy odvozenými z Turicibacter in vitro reprodukovala účinek bakterie na vychytávání lipidů. Když byl tento lipidový extrakt podáván myším, zvířata vykazovala snížený nárůst hmotnosti, nižší hladinu glukózy nalačno, méně bílé tukové tkáně a potlačenou expresi genů souvisejících se sfingolipidy.
Dalším krokem výzkumníků je identifikace konkrétních lipidů zodpovědných za tento účinek. Jak uvedla June Round, PhD, profesorka mikrobiologie a imunologie na U of U Health a seniorní autorka článku, identifikace specifického lipidu bude jedním z nejdůležitějších budoucích směrů, a to jak z vědeckého hlediska pro pochopení mechanismu působení, tak z terapeutického hlediska. Vědci se domnívají, že tento bakteriální lipid by se potenciálně mohl využít k udržení zdravé hmotnosti, jelikož se předpokládá, že nemá mnoho vedlejších účinků, neboť se přirozeně vyskytuje ve střevech. Kendra Klag, PhD, studentka medicíny na Spencer Fox Eccles School of Medicine na University of Utah a první autorka článku, dodala, že dalším zkoumáním jednotlivých mikrobů bude možné mikroby přetvořit v léčiva a nalézt bezpečné bakterie pro vytvoření konsorcia, které by mohlo být podáváno lidem s různými chorobami, kde by jim takové mikroby chyběly. Mikroorganismy jsou považovány za významný zdroj pro objevování léčiv, přičemž potenciál různých bakteriálních produktů je zatím teprve v počátečních fázích poznání.