Учёные обнаружили интересный механизм, который может изменить представления о том, как питание влияет на набор веса и обмен веществ. Исследователи из американского медицинского центра City of Hope вместе с коллегами из университета Кэйо и научного института Броуда выяснили, что некоторые кишечные бактерии способны буквально переключать режим работы жировой ткани. Их работа показала, что при определённых условиях организм может превращать обычный жир, который хранит энергию, в другой тип жировой ткани, который наоборот её сжигает. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature и уже вызвали большой интерес у специалистов, изучающих ожирение и метаболические заболевания.
Речь идёт о так называемом «бежевом» жире. В человеческом теле существует несколько типов жировой ткани. Самый распространённый — белый: именно он накапливает лишние калории и увеличивается при переедании. Но есть и другой тип — бурый и бежевый. Эти ткани работают по-другому: они не сохраняют энергию, а тратят её, выделяя тепло и помогая регулировать обмен веществ. У новорождённых бурого жира довольно много, потому что он помогает сохранять тепло. С возрастом его становится меньше, и у большинства взрослых людей преобладает белый.
Многие годы учёные пытались найти способ безопасно превратить белый жир в бежевый. Такой процесс даже получил отдельное название — «бежевизация» жира. Если удастся заставить организм активнее сжигать калории внутри жировой ткани, это может стать мощным инструментом борьбы с ожирением и нарушениями обмена веществ. Но долгое время было непонятно, какие именно механизмы запускают этот процесс. Новое исследование доказало, что ключевую роль может играть микробиота кишечника — огромная экосистема бактерий, живущих внутри организма. Учёные давно знают, что кишечные микроорганизмы влияют на иммунитет, пищеварение и даже настроение. Теперь появляется всё больше данных о том, что они активно участвуют и в регулировании обмена веществ.
В эксперименте исследователи кормили лабораторных мышей диетой с пониженным содержанием белка. У животных начала активно формироваться бежевый жир. Однако этот эффект наблюдался только у тех мышей, у которых была нормальная кишечная микрофлора. Когда такой же рацион давали мышам, у которых кишечные бактерии отсутствовали, ничего подобного не происходило. Жировая ткань оставалась обычной. Это сразу подсказало учёным, что дело не только в самой диете.
Исследователи сделали вывод, что питание работает в связке с бактериями кишечника: без них процесс не запускается. Дальнейший анализ показал, что важную роль играют четыре конкретных штамма бактерий. Именно они реагируют на изменения в рационе и начинают передавать сигналы другим системам организма.
Когда эти микроорганизмы присутствовали в кишечнике мышей, происходило несколько заметных изменений: жировая ткань начинала активнее расходовать энергию, животные меньше набирали вес даже при одинаковом количестве пищи, у них улучшался контроль уровня сахара в крови, а также снижался уровень холестерина. По сути, организм переходил в более здоровый метаболический режим.
Интересно, что бактерии действуют не напрямую на жировые клетки. Они запускают целую цепочку биохимических сигналов. Один из сигналов связан с изменением состава желчных кислот. Эти вещества участвуют в переваривании жиров и одновременно служат сигналами для многих клеток организма. Изменение их состава помогает жировой ткани перейти в режим активного расходования энергии. Второй сигнал запускается через печень. Под действием микробных метаболитов печень начинает выделять гормон, известный как фактор роста фибробластов двадцать один. Этот гормон усиливает обмен веществ и помогает организму быстрее расходовать энергию.
Когда исследователи искусственно блокировали любой из этих двух сигналов, эффект исчезал. Это показало, что система работает только при одновременной активности обоих механизмов. Получается своеобразная эстафета сигналов. Сначала бактерии реагируют на питание. Затем они изменяют химическую среду кишечника. После этого запускаются гормональные реакции организма. И уже в финале меняется поведение жировой ткани.
Здоровье человека во многом начинается с того, что происходит в кишечнике.
Гиппократ
Однако исследователи сразу предупреждают: результаты пока получены только на животных. Нельзя просто перенести эти данные на людей. Диета, которую использовали в эксперименте, содержала гораздо меньше белка, чем обычно рекомендуют человеку. Для людей такое питание может быть небезопасным. Белок необходим для мышц, иммунной системы и многих других функций организма. Поэтому учёные не предлагают людям резко сокращать белок в рационе.
Главная ценность исследования заключается в другом: оно показывает, какие биологические механизмы могут быть использованы для создания новых лекарств. Другими словами, цель не в том, чтобы изменить питание до крайности или принимать пробиотики без контроля. Задача — понять, какие именно сигнальные пути активируются бактериями. Если удастся воспроизвести эти эффекты с помощью лекарств, можно будет безопасно стимулировать сжигание жира. Такой подход может оказаться намного эффективнее и безопаснее, чем строгие диеты.
Проблема ожирения сегодня считается одной из самых серьёзных медицинских задач. По данным международных исследований, количество людей с лишним весом продолжает расти во многих странах мира. Ожирение связано с повышенным риском развития диабета второго типа, сердечно-сосудистых заболеваний и некоторых видов рака. Поэтому поиск новых способов регулирования обмена веществ является важным направлением современной медицины.
Интересно, что роль кишечных бактерий в метаболизме начали активно изучать только в последние двадцать лет. Раньше считалось, что микрофлора просто помогает переваривать пищу. Теперь же становится ясно, что она действует как полноценный участник обменных процессов. Некоторые бактерии способны производить вещества, влияющие на гормоны аппетита. Другие регулируют воспалительные процессы. Есть данные, что микробиота может даже влиять на то, сколько энергии организм извлекает из пищи. В последние годы появились исследования, показывающие связь состава микрофлоры с риском ожирения. У людей с избыточным весом часто наблюдается иной баланс бактерий, чем у людей с нормальной массой тела. Но понять, какие именно микроорганизмы и какие механизмы играют ключевую роль, оказалось очень сложной задачей. Именно поэтому новая работа привлекла внимание научного сообщества: она не просто показывает связь между бактериями и обменом веществ, а описывает конкретную биологическую цепочку сигналов.
В будущем подобные исследования могут привести к созданию совершенно нового класса лекарств, которые будут направлены не на подавление аппетита и не на блокировку усвоения калорий, а на изменение метаболических сигналов организма. По сути, речь идёт о том, чтобы заставить жировую ткань работать как мини-печка, которая расходует энергию. Учёные считают, что подобные подходы могут оказаться полезными не только при ожирении, но и при диабете второго типа и других нарушениях обмена веществ.
Микробиота кишечника — это сложная экосистема. Простое добавление нескольких бактерий в виде пищевых добавок редко даёт стабильный результат. Поэтому будущие методы лечения, скорее всего, будут направлены на точное регулирование метаболических сигналов, а не просто на изменение состава микрофлоры. Тем не менее само понимание того, что бактерии способны «читать» рацион человека и передавать эту информацию жировой ткани, выглядит очень важным открытием. Фактически организм получает ещё один уровень регулирования обмена веществ. Пища становится не только источником энергии, но и сигналом для микробиоты. А она уже переводит его на язык гормонов и клеточных реакций. И чем больше учёные узнают об этой системе, тем очевиднее становится, что здоровье человека во многом зависит от сложного диалога между питанием, бактериями и клетками организма.
Автор статьи: журналист, специалист здравоохранения, Аркадий Штык.
