Povestea obezității și a microbiomului: o interacțiune complexă dincolo de bacteriile „bune” și „rele”
De la alimentație și dezvoltare în copilărie, până la terapiile cu GLP-1 și utilizarea inteligenței artificiale, cercetătorii încep să înțeleagă cum ecosistemele microbiene și semnalele chimice ale acestora interacționează cu reglementarea greutății pe parcursul vieții.
O recenzie recentă publicată în jurnalul Obesity Reviews a sintetizat cele mai recente dovezi multi-omics care explorează interacțiunile reciproce între microbiomul intestinal uman și reglementarea energiei gazdei în obezitate.
Revista a cartografiat legăturile mecanistice relevante din punct de vedere fiziologic pe parcursul întregii vieți (de la copilărie la bătrânețe). De asemenea, a evaluat efectele potențiale ale terapiilor bazate pe incretină asupra ecologiei intestinale și a analizat cadrele de integrare a inteligenței artificiale în analiza multi-omics în cercetarea obezității.
Concluziile recenziei subliniază că obezitatea este din ce în ce mai bine înțeleasă ca implicând căi complexe și bidirecționale între gazdă și microbiom, mai degrabă decât stări izolate de disbioză. Metaboliții microbieni pot forma o rețea endocrină extinsă care influențează apetitul gazdei și sensibilitatea la insulină, modulând căile implicate în inflamația de grad scăzut.
Autorii au concluzionat că, atunci când sunt combinate cu integrarea multi-omics bazată pe inteligență artificială, profilarea căilor funcționale ar putea avansa viitoarele intervenții în nutriția de precizie și farmacoterapiile țintite, deși vor fi necesare metode standardizate, cohorte longitudinale și studii cauzale pentru a asigura o traducere clinică eficientă.
În 2022, înregistrările de sănătate publică au estimat că 890 de milioane de adulți trăiau cu obezitate, în timp ce aproximativ una din opt persoane la nivel mondial îndeplinea criteriile clinice pentru această afecțiune. Aceste estimări subliniază povara globală în creștere a obezității și evidențiază necesitatea de a îmbunătăți înțelegerea clinică a bolii și a fundamentelor sale mecanistice.
Obezitatea a fost istoric considerată o afecțiune cauzată de dezechilibre simple de energie. Totuși, un experiment de referință cu șoareci germ-free a oferit dovezi preclinice că microbiota intestinală poate influența adipozitatea. Când microbiota fecală din perechi de gemeni umani discordanti pentru obezitate a fost transferată în șoareci germ-free, animalele care au primit microbiota de la donatori obezi au câștigat mai mult în greutate și au acumulat o masă de grăsime mai mare decât cele colonizate cu microbiota de la co-gemenii lor slabi. Acest experiment a implicat funcțiile derivate din microbi în recolta de energie și stocarea grăsimilor, evidențiind importanța microbiomului ca țintă de cercetare pentru intervenții legate de obezitate.
Cercetările biochimice ulterioare au elucidat că microbiota intestinală utilizează metaboliți de micromoleculă pentru a comunica cu circuitele enteroendocrine și intestino-cerebrale, modulând astfel apetitul și sensibilitatea la insulină a gazdei. În ciuda dovezilor pentru această rețea de comunicare bidirecțională, recenziile indică faptul că cercetarea obezității examinează adesea taxonomia microbiană și schimbările metabolice în izolare.
Recenzia actuală a avut ca scop abordarea acestei lacune de cunoștințe și informarea viitoarelor intervenții personalizate în obezitate prin consolidarea dovezilor mecanistice, de viață și farmacologice în cadrul consorțiului european BETTER4U. Baza de dovezi a recenziei a cuprins studii publicate despre microbiom și multi-omics, acoperind patru etape de dezvoltare a vieții: 1. copilărie și viață timpurie, 2. copilărie și adolescență, 3. adulție și 4. vârstnicie.
Secțiunea dedicată copilăriei s-a concentrat asupra impactului modurilor de naștere și oligozaharidelor din laptele uman. De asemenea, secțiunile referitoare la copilărie și adulție au examinat rolurile schimbărilor endocrine pubertare și comportamentelor de viață, respectiv. În final, secțiunea vârstnică a considerat schimbările legate de vârstă ale microbiomului și metabolismului asociate cu obezitatea, rezistența la insulină și riscurile cardiometabolice, luând în considerare și sarcopenia în cadrul mai larg al ciclului de viață.
Autorii au analizat, de asemenea, efectele fiziologice ale farmacoterapiilor bazate pe incretină (de exemplu, semaglutidă și tirzepatidă) asupra microbiomului intestinal și profilurilor metabolomice în obezitate, precum și utilitatea potențială a strategiilor computaționale avansate pentru integrarea multi-omics, utilizând metode de învățare automată și învățare profundă.
Dovezile sintetizate în recenzie au indicat că interacțiunile dietă-microbiom pot influența metabolismul gazdei prin intermediul celulelor enteroendocrine (EEC). Din punct de vedere mecanistic, fermentarea microbiană a fibrelor alimentare generează acizi grași cu lanț scurt (SCFA), care se leagă de receptorii de acizi grași liberi (FFAR2/3) pe EEC-uri. Această legare stimulează EEC-urile să producă hormoni care suprimă apetitul, precum GLP-1 și peptidele YY (PYY). În același timp, acizii biliari secundari pot activa receptorii TGR5, influențând astfel secreția de GLP-1 și controlul glicemic.
Paperul a raportat, de asemenea, că modelele dietetice „occidentale” sunt asociate cu un număr mai mic de fermentatori benefici, cu o semnalizare a acidului biliar modificată, o sarcină endotoxinică mai mare și produse de fermentare a aminoacizilor implicate în rezistența la insulină. Separat, LPS de la bacteriile Gram-negative pot activa căile inflamatorii mediate de receptorii de tip toll, în timp ce stimulii pro-inflamatori pot influența, de asemenea, axa hipotalamo-pituitară-adrenală. Împreună, aceste mecanisme oferă legături plauzibile între dietă, funcția microbiomului, inflamația metabolică și obezitate.
Evaluările pe parcursul vieții ale datelor infantile au relevat că nașterea prin cezariană este asociată cu o transmitere verticală redusă (de la mamă la offspring) a Bifidobacterium și Bacteroides, alături de schimbări microbiene și metabolice ce pot avea consecințe asupra riscului de obezitate ulterioară. Alăptarea, însă, furnizează HMOs bioactive care sunt utilizate selectiv de bacteriile intestinale benefice, în special de Bifidobacterium, susținând maturarea imunității și integritatea barierei intestinale.
Obezitatea în timpul copilăriei și adolescenței a fost frecvent asociată cu o reducere a Akkermansia muciniphila și a taxonilor producători de butirat (precum Faecalibacterium prausnitzii și Roseburia). Recenzia a concluzionat că raportul istoric Firmicutes/Bacteroidetes nu este un biomarker robust în rândul oamenilor, din cauza constatărilor inconsistente, a sensibilității metodologice și a heterogenității funcționale
