Cercetătorii au descoperit o interacțiune microbiană timpurie care oferă protecție șoarecilor împotriva obezității
O comunitate microbiană naturală a modelat semnalizarea imunitară și activitatea țesutului adipos brun la șoareci, evidențiind modul în care o întâlnire biologică timpurie poate lăsa o amprentă metabolică durabilă.
Un studiu recent publicat în revista Gut Microbes a descoperit că microbiota naturală, derivată din sălbăticie, interacționează cu sistemul imunitar și țesutul adipos brun (BAT), oferind protecție împotriva obezității induse de dietă pe parcursul întregii vieți.
Contextul acestui studiu este îngrijorător, dat fiind că ratele obezității cresc rapid la nivel global. Conform Federației Mondiale a Obezității, până în 2030, numărul adulților cu obezitate va ajunge la 1,13 miliarde, iar aproximativ 1,6 milioane de decese premature sunt estimate a fi cauzate de diabet, boli cardiovasculare și cancer, legate de obezitate.
Mai mulți factori contribuie la dezvoltarea obezității, inclusiv microbiota intestinală. Atât studiile umane, cât și cele pe animale demonstrează că perturbarea microbiotei în primele etape ale vieții crește riscul obezității ulterioare. În schimb, obezitatea și o dietă bogată în grăsimi influențează negativ microbiota intestinală, afectând procesul de metabolizare și inflamația, ceea ce favorizează persistența obezității și a condițiilor asociate.
Șoarecii de laborator au o compoziție microbiană mai simplă comparativ cu omologii lor sălbatici, ceea ce afectează relevanța descoperirilor din aceste modele pentru fiziologia umană.
Pentru a corecta acest lucru, studiul de față a comparat șoarecii sălbatici cu șoarecii de laborator convenționali. O colonie de șoareci sălbatici a fost fondată din embrioni de șoareci de laborator introduși în șoareci sălbatici pseudogestați. Aceasta a permis cercetătorilor să lucreze cu profilul genetic convenabil al șoarecilor de laborator, menținând în același timp o microbiota complexă și un profil imunitar similar cu cel al adulților umani expuși la microbi și patogeni.
În lucrările anterioare, cercetătorii au demonstrat că șoarecii sălbatici sunt protejați împotriva obezității atunci când sunt supuși unei diete bogate în grăsimi, de la săptămâna 10 la săptămâna 20 de viață. În acest studiu, au fost expuși atât șoarecii sălbatici colonizați cu microbiota naturală, cât și șoarecii de laborator (care aveau microbiota de laborator convențională) la o dietă care induce obezitatea.
Expunerea timpurie la microbi natural oferă protecție împotriva obezității. Șoarecii sălbatici cu microbiota naturală au câștigat mai puțină greutate pe o dietă obișnuită comparativ cu omologii lor de laborator. Acest efect protector a fost observat atât la șoarecii masculi, cât și la cei femeli.
Fenotipul rezistent la obezitate a fost păstrat în colonie timp de mai mult de cinci ani. În plus, efectul protector a continuat să fie observat și atunci când șoarecii au fost supuși unor diete bogate în grăsimi.
Consumul de energie a fost mai ridicat la șoarecii sălbatici. Pe o dietă standard, aceștia au avut un consum de energie mai mare fără o activitate fizică crescută comparativ cu șoarecii de laborator. Aceasta sugerează că microbiota naturală a modificat echilibrul energetic, conducând la un consum alimentar crescut pentru a satisface necesarul de energie suplimentar, mai degrabă decât la o reducere a aportului alimentar.
Această tendință a persistat și atunci când au fost ținuți la o temperatură mai ridicată de 30 °C. Deși atât șoarecii sălbatici, cât și cei de laborator au arătat o reducere a consumului de energie la această temperatură, acesta a fost totuși ușor mai ridicat în cazul șoarecilor sălbatici. Nu a fost observată nicio diferență în consumul alimentar sau în activitatea fizică. Existau semne de o dependență mai mare de oxidarea grăsimilor.
Astfel, nici temperatura ambiantă crescută, nici trecerea la o dietă bogată în grăsimi nu au dus la vreo diferență în consumul alimentar între șoareții sălbatici și cei de laborator. Mai degrabă, microbiota naturală a fost legată de un consum de energie crescut.
Microbiota naturală alterează transcrierea în celulele de grăsime brună. Cercetătorii au examinat țesutul adipos pentru a determina modul în care microbiota ar putea produce acest efect. Secvențierea ARN-ului din nucleele unice ale țesutului adipos brun (BAT) a arătat că o populație de celule adipoase a devenit dominantă în șoarecii expuși la microbiota naturală, dar nu și în șoarecii de laborator.
Aceste celule au transcris gene asociate cu creșterea producției de căldură, oxidarea grăsimilor și, prin urmare, cu consumul crescut de energie. Acest model diferențiat a fost observat la nivel de bază, fără o provocare dietetică bogată în grăsimi. Totuși, diferența marcantă între profilele transcripționale ale adipocitelor brune ale șoarecilor sălbatici și celor de laborator a fost mult redusă atunci când erau ținuți la o temperatură mai ridicată.
În plus, acești șoarei au avut o masă de țesut adipos alb redusă și o expresie mai scăzută a genelor termogenice în țesutul adipos alb inguinal, indicând că beigingul crescut nu a fost implicat. Aceasta sugerează că efectul protector nu s-a datorat unei astfel de conversii, ci activității mai mari a BAT-ului existent.
Inducția răspunsului imunitar conferă protecție. Atunci când șoarecii germ-free adulți au fost expuși la microbiota naturală, au obținut protecție împotriva obezității comparativ cu șoarecii germ-free colonizați ulterior cu microbiota de laborator convențională. Acest efect a fost observat în timpul unei provocări cu o dietă bogată în grăsimi de 10 săptămâni.
În contrast, autorii au stabilit anterior că șoarecii sălbatici dezvoltă acest fenotip protector doar atunci când sunt expuși la microbiota naturală în primele două săptămâni de viață. Astfel, fenotipul protector indus de microbiota pare să fie determinat de momentul primei interacțiuni a sistemului imunitar naïve cu microbiota naturală. Aceste descoperiri sugerează că programarea dezvoltării BAT în prima viață nu a fost singurul motiv pentru această protecție.
Mecanismele imune care stau la baza efectului protector. Cercetările anterioare sugerează că răspunsurile imune de tip 2 sunt implicate în reglarea producției de căldură de către celulele adipoase. Prin urmare, cercetătorii au investigat activarea sistemului imunitar prin intermediul microbiotei. Au descoperit că șoarecii lipsiți de interleukina-33 (IL-33) și STAT6 au fost protejați împotriva obezității când au fost expuși la microbiota naturală. STAT6 este o proteină importantă de semnalizare a imunită
