Erkenntnisse aus dem Darm-Mikrobiom von Winterschlaf-Braunbären

Erkenntnisse aus dem Darm-Mikrobiom von Winterschlaf-Braunbären

Adipositas und kompromittierte metabolische Gesundheit werden oft als eng miteinander verbunden angesehen. Eine Studie von Fredrik Baeckheds Gruppe an der Universität von Göteborg legt jedoch nahe, dass dies nicht unbedingt der Fall ist - zumindest bei Braunbären! (1)

Durch die Untersuchung des Körpergewichts und der Darmmikrobiota bei Braunbären, sowohl im Sommer als auch im Winter - wenn diese Tiere in eine 6-Winterschlafphase gehen - wurden große Unterschiede in der Diversität und relativen Häufigkeit bestimmter Darmmikrobiota festgestellt. Während des Sommers überfressen die Bären und nehmen dramatisch an Körpergewicht zu, während sie während der verlängerten Fastenzeit im Winter das überschüssige Gewicht verlieren. Der faszinierendste Aspekt dieser Studie war, dass die Bären trotz ihrer "sommerlichen Fettleibigkeit" nicht die negativen metabolischen Veränderungen einschließlich Insulinresistenz und Diabetes entwickelten, bekannt als metabolisches Syndrom, eine metabolische Dysregulation, die einen dramatischen Anstieg in Nordamerika und anderen entwickelten Ländern gezeigt hat .

Auf der Suche nach einer möglichen Rolle des Darmmikrobioms bei diesen saisonalen Stoffwechselveränderungen untersuchten die Forscher die Mikroben und Metaboliten der Bären im Darm. Überraschenderweise gab es während des Winterschlafs eine Verringerung der Diversität und verringerte Mengen an bestimmten Taxa, insbesondere Firmicutes und Actinobacteria, und erhöhte Mengen an Bacteroidetes. Die Übertragung des Stuhls von Bären, die zu verschiedenen Jahreszeiten in keimfreie Mäuse (Mäuse ohne eigenes Darmmikrobiom) gelangten, ahmte einige der metabolischen Befunde der Bären nach, was eindeutig eine Rolle des Mikrobioms bei den jahreszeitlichen metabolischen Variationen impliziert.

Die drei mikrobiellen Taxa, die saisonale Schwankungen bei den Bären zeigten, machen die Mehrheit der menschlichen Darmmikrobiota aus, und Ruth Ley und Mitarbeiter bei übergewichtigen Probanden haben zuvor Veränderungen ihrer relativen Häufigkeit im Darm gezeigt. (2) In ihrer Studie fanden sie heraus, dass die relative Häufigkeit von Bacteroidetes zunimmt, während die von Firmicutes abnimmt, wenn fettleibige Personen entweder an einer fett- oder kohlenhydratbeschränkten kalorienarmen Diät abnehmen. Der Anstieg der Bacteroidetes korrelierte signifikant mit dem Gewichtsverlust, nicht jedoch mit der Gesamtkalorienaufnahme. In einer Studie von Peter Turnbaugh und Mitarbeitern zeigten die Forscher, dass, wenn "adipöse Mikrobiota" in den Darm von Mäusen ohne ihre eigene Mikrobiota (sogenannte keimfreie Mäuse) transplantiert wurden, sie einen signifikant größeren Anstieg des Gesamtkörperfettes zeigten als Mäuse, mit denen sie kolonisiert waren die "magere Mikrobiota". Ihre Ergebnisse legen nahe, dass ein "fettleibiges Mikrobiom" eine erhöhte Fähigkeit hat, Energie aus der Nahrung zu gewinnen, und dass diese Art von Fettleibigkeit durch Darm-Mikrobiota "übertragbar" ist. (3)

Zurück zur Braunbär-Studie Baeckheds Gruppe, die mikrobiellen Veränderungen im Darm, die beobachtet wurden, wenn die Bären in einem Zustand von anhaltendem Fasten und Gewichtsverlust waren (erhöhte Häufigkeit von Bacteroidetes und reduzierte Firmicutes) waren ähnlich der "mageren menschlichen Mikrobiota" und dem Spiegel Bild der mikrobiellen Veränderungen, die bei adipösen Patienten beobachtet wurden und die Darm-Mikrobiota in den Stoffwechselzustand des Organismus einbeziehen.

Wie bei den meisten Tierversuchen, muss die Extrapolation von der faszinierenden Bärenstudie auf die Ursache der Fettleibigkeitsepidemie und ihre Behandlung mit Vorsicht erfolgen. Es gibt jedoch mehrere wichtige Auswirkungen:

  • Offensichtlich wäre es großartig, die mikrobiell produzierten Chemikalien zu identifizieren, die es den Bären erlauben, Sommer für Sommer übergewichtig zu werden, ohne metabolische Folgen zu entwickeln, die für die Fettleibigkeit beim Menschen schädlich sind.
  • In ähnlicher Weise wäre es von großem Interesse, die mikrobiellen Signalmoleküle zu identifizieren, die in der Lage sind, den Bärentrieb zu stoppen, wenn es Zeit ist, in den Winterschlaf zu gehen.
  • Intermittierendes Fasten wurde als ein wirksamer Weg vorgeschlagen, um Gewicht zu verlieren und die metabolische Gesundheit zu verbessern, und mehrere menschliche Studien unterstützen solch eine Diät. (4)

Am wichtigsten ist, wie andere neuere Studien am Menschen (5) sie bestätigen, dass ernährungsinduzierte physiologische Oszillationen in der Darmflora und die relative Häufigkeit verschiedener Taxa einen signifikanten Einfluss auf den Stoffwechselzustand der gesunden Organismen haben. Der Verlust solcher saisonaler mikrobieller Oszillationen im Mikrobiom von Individuen, die in entwickelten Ländern leben, die einen fortschreitenden und scheinbar irreversiblen Rückgang der Diversität gezeigt haben, spielt wahrscheinlich eine wichtige Rolle bei vielen chronischen Krankheiten, einschließlich Diabetes Typ II und metabolischem Syndrom.

  1. Sommer F et al. Die Darmmikrobiota moduliert den Energiestoffwechsel im Winterschlaf Braunbär Ursus arctos. Zellberichte 14: 1655-61, 2016
  2. Ley, RE, et al .. Mikrobielle Ökologie: menschliche Darmmikroben im Zusammenhang mit Fettleibigkeit. Natur. 2006 Dez 21; 444 (7122): 1022-3.
  3. Peter J. Turnbaughet al. Ein adipositasassoziiertes Darmmikrobiom mit erhöhter Fähigkeit zur Energiegewinnung. Natur. 2006 Dez 21; 444 (7122): 1027-31.
  4. Patterson RE et al. Intermittierendes Fasten und menschliche metabolische Gesundheit. J Acad Nutr Diät. 2015 115 (8): 1203-12. doi: 10.1016 / j.jand.2015.02.018. Epub 2015 Apr 6.
  5. Smits SA et al. Saisonales Radfahren im Darmmikrobiom der Hadza-Jäger-Sammler von Tansania. Wissenschaft 357: 802-6, 2017