Nekünk baktériumok hoznak butirátot és acetátot

Ábra. 1. A bélfelszín - villák és a Lieberkun kriptái

A belső felületét a belek és a nyálkahártya nem sima, ez egy komplex kidudorodások mintája (bélbolyhok) és bevágások - liberkyunovyh kripták (1. ábra). A kripták számának, apró tubulusok hossza 0,25-0,5 mm, átmérője 0,07 mm, 80-100 mm 1 2. Ők nevezték el a német anatómus Johann Lieberkühn Nathaniel, aki leírta kripták 1754 évben. Ugyanakkor ez volt a negyedik, aki csinálta, az elsőbbségét tartozik az olasz orvosok és biológusok Marcello Malpighi (1628-1694), a felfedezője sok egyéb építmények, amelyek közül sok nevet kapta.

Tehát a bél hámszövete. A sejtek villi bélelést, tápanyagok felszívódását és más funkciókat végezni. Az epitélium folyamatosan frissül a kripta alján elhelyezkedő szár és szülők sejtjeinek megosztása miatt. (A progenitor sejteket olyan sejteknek nevezik, amelyek még nem differenciálódtak, de már egy bizonyos irányba tették az első lépéseiket.) A sejtosztódás, a differenciálódás iránya, sőt a kripták száma is genetikai kontroll alatt áll. Ugyanakkor a gének mellett a gazdaszervezet életének - az anyagcsere, az immunitás, az idegrendszer és az erek fejlődése - számos aspektusát a bél lumenében élő baktériumok befolyásolják. Egy embernek körülbelül 100 trilliója van. Az is ismert, hogy a mikrobioták segítenek a bélhámban az immunrendellenességek által okozott károsodások után fellépni. Továbbra is csak annak tudható, hogy a mikrobiális metabolitok kölcsönhatásba lépnek-e a bél őssejtekkel, és ha igen, hogyan.

A kutatók összeállították a 92 molekulák listáját - a baktériumok metabolizmusának termékeit, amelyek a normális egerek belsejében élnek. Ezeknek a molekuláknak a hatását a vastagbél vastagbélének primer tenyészetén vizsgáltuk. A tenyészet különböző típusú sejteket tartalmaz, beleértve az őssejteket. A szűrés lehetővé tette nyolc olyan molekula izolálását, amelyek gátolják a sejtosztódást kedvező körülmények között a szár és a progenitor sejtek növekedéséhez. A leghatásosabb anyag butirát, vajsav anion; 1 mM koncentrációban lassítja az őssejtek proliferációját, és 3-10 mM koncentrációban hatása visszafordíthatatlanná válik, és apoptózishoz vezethet.

A butirát az étkezési rostok bakteriális erjedésének terméke, amely az emlősök belsejében található egyik leggyakoribb mikrobiális metabolit. Alapvetően a Clostridium nemzetség képviselői szintetizálják. Eubacterium és Butyrivibrio. A koncentrációja körülbelül 5 mM egérben és körülbelül 70 mM egy emberben. Ilyen mennyiségben a butirátnak meg kell ölnie az összes őssejtet, és meg kell fosztania a bélhámat. Ne felejtsük el azonban, hogy a bél igazi nyálkahártyája, ellentétben a sejttenyészetgel, dombornyomásos. A kutatók azt sugallták, hogy az őssejtek a butirátból, mint a nyércből, a kripták mélyén menekülnek. De hogyan lehet ezt ellenőrizni?

Hogyan lehet még bizonyítani, hogy a kripták korlátozzák a butirát hozzáférését az őssejtekhez? A kutatók úgy nevezték az egerek fekélyeit, hogy kezeljék őket dextrán-szulfáttal. A reagens reakcióhelyeiben a nyálkahártya megszakad, a kripták sérültek, az őssejtek megfosztják a védelmet, és a fekély lassan gyógyul. Ha belép az antibiotikum metididazolba, amely megöli a butirátot termelő baktériumokat, a fekély gyorsabban késleltethető. Ha az antibiotikumot kapó egerek butirátot tartalmaznak, akkor a fekély gyógyulása még baktériumok hiányában is lelassul.

A sejtkultúrák egerekhez jutottak. Amikor az állatokat a bélbe injektáltuk 13 C-os izotóppal jelölt butiráttal, a címke nagy részét koncentráltuk a kripták csúcsán lévő kolonocitákban. Acid-CoA dehidrogenáz enzim szükséges a butirát asszimilálására. Az enzim hiányában mutáns egerekben a szár és a progenitor sejtek hasadási zónája lényegesen kisebb, mint vad típusú állatoknál. Az exogén butirát hozzáadása súlyosbítja a helyzetet. A bélnyálkahártya fekélyei ezen egereknél rosszabbodnak.

Következésképpen a colonocyták, mint a kapu őrök, őrzik a sírkamrák bejáratait, és nem lépik át a butirátot az őssejtekbe (2. ábra).

Ábra. 2. Az őssejteket védik a butirát káros hatásaival a természetes koncentrációs gradiens és a hámsejtek aktív aktivitásával, amelyek butirátot használnak energiaforrásként

Kiderült, hogy a butirát blokkolja a proliferációt a Foxo3 transzkripciós faktor aktivitásának fokozásával. Ez a tényező a szár és a progenitor sejtekben működik, és szabályozza a szétválasztást. Az aktivált Foxo3 megköti a hasadást elnyomó több gén promóterét, kifejeződése fokozódik, a proliferáció lelassul. A Foxo3 nélküli mutáns egerek őssejtjei kevésbé érzékenyek a butirát szintjére a bél lumenében.

A kutatók megjegyzik, hogy a butirát a szár és a progenitor sejtek proliferációjának erős inhibitora. Rövidtávú akciója nem szörnyű és reverzibilis, hosszú távon súlyos következményekhez vezethet. Ennek azonban mély jelentése van. Károsodott colonocyták esetén, például fekély esetén, a butirát blokkolja az őssejtek felosztását, és megakadályozza, hogy közvetlenül érintkezzenek a bél lumenében található genotoxikus vegyületekkel. Ha az aktívan elkülönülő progenitor sejtek rohannak a kis, sérült kriptájából a mutagének felé, akkor valószínűleg elég nagy a valószínűsége a malignus tumornak.

Lehet, hogy a bélhám és a mikrobiotája közötti szimbiózis sokkal bonyolultabb, mint az egyszerű kétirányú kölcsönhatás. Természetesen ez még bonyolultabb, mint egy olyan cikkben leírt, amely csak a kapcsolat egy aspektusára vonatkozik.

Érdekes, a másik rövid szénláncú zsírsavakat, amelyek úgy keletkeznek a mikrobiális fermentáció, acetátok és propionátok nem befolyásolják a szétválás a őssejtek a bél és a kolonociták ne fogyasszanak. Ezért nem következik, hogy ezek az anyagok ártalmatlanok. Az acetát például komoly probléma, és nincs ellene védelem, ellentétben a butiráttal.

Hogyan segítik a mikrobák a zsírok növekedését?

Kéri tudósok tanulmányozni ismert adatok a túlzott evés, az elhízás és a metabolikus szindróma összetételének megváltoztatásával a bélflóra és növeli a mikrobiális koncentrációja acetát, propionát és butirát. De nem volt világos, hogy ez a sav igazán befolyásolja az elhízás, vagy csak elkíséri, és ha az érintett, hogy mi az a mechanizmus, az akció. És ha ismeri a mechanizmust, befolyásolhatja a folyamatot. Gerald Shulman és munkatársai dolgozott hím patkányok, amelyek ellenállnak a inzulin és hajlamosak az elhízásra, és azt találták, hogy a fogyasztás a zsíros étkezés vérplazmában és az állati ürüléket növeli a képződés sebessége és koncentrációja az acetát, de nem propionát-butirát. Három nap után a tartalom zsíros étrend-acetát plazma szint növekszik, és félszer, négy hetes étrend növeli a koncentrációt háromszorosára. A tudósok bebizonyították, hogy ez az acetát mikrobiális eredetű. Ehhez, akkor más módszerekkel, mindannyian nem felsorolni a leghumánusabb és esztétikai voltak bélátmosásból sóoldattal az antibiotikumos kezelést. Az antimikrobiális intézkedések mindegyike 75-95% -kal csökkentette az acetát termelését.

Bármely elfogyasztott táplálék serkenti az inzulin kiválasztását, amely szabályozza a glükóz eloszlását a sejteken keresztül. Ha szénhidrát granulátumot ad a patkánynak, akkor a vér glükózszintje nőni fog, és a hasnyálmirigy béta-sejtjei megfelelő mennyiségű inzulint szabadítanak fel. Azoknál az állatoknál, amelyek zsíros ételeket kaptak, az inzulin kiválasztása többszörösen magasabb, mint a kontrollnál. Az inzulin szintézise normalizálható, ha a patkányokat antibiotikumokkal kezelik. Az antimikrobás szerek bevitele 70% -kal csökkenti az inzulin kiválasztását a glükózra adott válaszként. És ha az állatok, amelyek megkapták a szokásos ételeket, bevezetik az acetátot az artériába, az inzulin szintézise ugyanolyan magas lesz, mint egy zsíros étrend.

A paraszimpatikus idegrendszer ösztönzése érdekében az acetátnak be kell lépnie az agyba, és a tudósok bebizonyították, hogy valóban kijut a vérből. Annak érdekében, hogy az ott lévõ acetát irányítsa a paraszimpatikus rendszert, közvetlenül az agyba fecskendezõdik ugyanabban a koncentrációban, amilyet a vérplazmából be kell vezetni. Ennek következtében a glükózra adott inzulinválasz háromszor erősebbé vált. Következésképpen az acetát valóban befolyásolja az inzulin szintézisét a központi idegrendszeren keresztül.

Annak érdekében, hogy az acetát-jelre adott válasz az agyból pontosan a vagus idegen átmenjen, a kutatók levágják. Ezt az eljárást vagotomiának hívják. A vagotomizált patkányokban az acetát beadása az inzulin koncentráció négyszeres csökkenését okozta a plazmában a kontrollhoz viszonyítva. Tehát a tudósoknak igazuk volt. Sok más bizonyítékot adnak, itt hagyjuk őket, nem fogjuk az olvasót viselni.

A bizonyíték gyűrűje végül lezárult (3. ábra). Bélbaktériumok zsíros patkányok aktívan szintetizálódik-acetát, amely bejut az agyba, és aktiválja a paraszimpatikus rendszer, ami az inzulin fokozott kiválasztásához és a ghrelin. Egy ördögi kör: minél több inzulin szabadul, annál gyorsabb a sejtek elnyelik a glükóz, a koncentrációja a plazmában esik, áll ghrelin és a test éhes. Mikor jön a túlevés rövid, a helyzet gyorsan visszaáll a normális, de ha krónikussá válik, a felesleges zsír felszívódását lerakódik a máj és a vázizomzat válnak ellenálló inzulin és a küszöbön, hogy az elhízás és a metabolikus szindróma.

Ábra. 3. A túlzott táplálkozással a bélbaktériumok acetátja elősegíti az elhízás kialakulását

Mint általában, a munka végén a kutatók azt írják, hogy további tanulmányokra van szükség az acetát és más mikrobiális metabolitok lehetséges fiziológiai hatásainak tanulmányozásához. A már felfedezett mechanizmus - az acetátok fokozott termelése a zsíros ételek hatására és a paraszimpatikus idegrendszer ezt követő aktiválása - az elhízás kezelésének célpontjaként szolgálhat.

De ha az acetát tényleg ezt teszi, akkor hogyan lehet szerelmesek a marinátok és az adók a gyógyító almaecetecet?