Мікробіом кишечника, енергетичний гомеостаз та наслідки для гіпертонії
Рут А. Рідл
1 Кафедра фармакології Університету Айови
Саманта Н. Аткінсон
2 Кафедра мікробіології Університету Айови
8 Кафедра мікробіології та молекулярної генетики Медичного коледжу штату Вісконсін
Колін М.Л. Бернетт
3 Кафедра внутрішніх хвороб Університету Айови
Джастін Л. Гроб
1 Кафедра фармакології Університету Айови
4 Кафедра мікробіологічної ініціативи Айови щодо мікробіомів, Університет Айови
5 Департамент досліджень ожиріння та освітньої ініціативи, Університет Айови
6 Центр досліджень гіпертонії, Університет Айови
7 Братський орден дослідницького центру орлів Орла, Університет Айови
Джон Р. Кірбі
2 Кафедра мікробіології Університету Айови
4 Кафедра мікробіологічної ініціативи Айови щодо мікробіомів, Університет Айови
5 Департамент досліджень ожиріння та освітньої ініціативи, Університет Айови
7 Братський орден дослідницького центру орлів Орла, Університет Айови
8 Кафедра мікробіології та молекулярної генетики Медичного коледжу штату Вісконсін
Анотація
Мета огляду
Вплив бактерій кишечника на фізіологію хазяїна стає все більш визнаним, але механістичних зв’язків бракує. Такі захворювання енергетичного дисбалансу, як ожиріння та діабет, є основними факторами ризику серцево-судинних захворювань, таких як гіпертонія. Таким чином, тут ми розглядаємо поточний механістичний внесок мікробіоти кишечника в енергетику господаря.
Останні висновки
Кишкові бактерії генерують безліч дрібних молекул, які можуть подавати сигнал тканинам хазяїна шлунково-кишкового тракту і поза ним впливати на фізіологію господаря, а кишкові бактерії також можуть впливати на ефективність травлення господаря, змінюючи біодоступність полісахаридів, проте кількісні енергетичні ефекти цих процесів залишаються незрозумілий. Нещодавно наша команда продемонструвала, що кишкові бактерії становлять основну анаеробну термогенну біомасу, яка може кількісно пояснювати ожиріння.
Резюме
Кількісне розуміння механізмів впливу кишкових бактерій на енергетичний гомеостаз може врешті-решт проінформувати про взаємозв’язок між кишковими бактеріями та серцево-судинною дисфункцією.
Вступ
Енергетичний баланс та гіпертонія
Ожиріння та гіпертонія сильно корелюють у людей [1–3]. Переважна більшість (71%) хворих на цукровий діабет також страждають на гіпертонію [4]. Американська кардіологічна асоціація опублікувала, що ожиріння та пов'язані з цим метаболічні розлади представляють найбільшу проблему для поліпшення здоров'я серцево-судинної системи [5, 6]. Таким чином, стає все більш очевидним, що серцево-судинне здоров'я нерозривно пов'язане зі здоров'ям метаболізму. Розуміння епідемії ожиріння та розробка нових підходів для запобігання набору ваги та підтримання втрати ваги повинні викликати зростаючий інтерес для дослідників серцево-судинної системи.
Роль бактерій кишечника в енергетичному балансі
Вагомі докази підтверджують роль кишкових бактерій (мікробіоти кишечника) в енергетичному балансі [12]. Ранні дослідження, що вивчали роль змінених кишкових бактерій в метаболізмі господаря, продемонстрували, що середовище господаря сприяє складу мікробіоти кишечника, а мікробіота кишечника сприяє травній ефективності господаря.
У сукупності ці дослідження призвели до робочих гіпотез про те, що мікробіота кишечника сприяє енергетиці всього організму, включаючи вплив на енергетичний потік тканини хазяїна та на енергетичний потік через біомасу самих бактерій, і що відносна кількість різних видів бактерій модифікує внесок мікробіоти кишечника в енергетику господаря.
Модуляція енергетики господаря бактеріями кишечника: Ефективність травлення
Ефективність травлення, або ефективність шлунково-кишкового тракту для вилучення калорій з поглиненої їжі, є основним фактором, що сприяє енергетичному балансу. Інгібування всмоктування жирних кислот інгібітором панкреатичної ліпази Орлістат призводить до відносно швидкої втрати ваги у людей із нормальним до високим вмістом жиру в їжі [9]. Здатність бактерій метаболізувати полісахариди, які в іншому випадку недоступні для всмоктування господарем [24], та розташування бактерій у шлунково-кишковому тракті підказують гіпотезу про те, що ці мікроорганізми можуть сприяти ефективності травлення.