Труд ournalурнал онлајн Клуб на журнал - бактерии на погрешен пат

Сигрид март

журнал

Илустратор: iStock/Наталија Јацкова; изменето од Ј.М.

(12.10.2020) ЛАЈПЦИГ: Луѓето со дебелина понекогаш страдаат од метаболички нарушувања и дијабетес тип 2. Истражувачите покажаа дека кај овие пациенти, повеќе бактерии од цревата влегуваат во околното масно ткиво и предизвикуваат воспалителни реакции таму: колку повеќе бактерии пронајдоа, толку се поголеми вредностите на воспалението и толку се болни пациентите.

Повеќе од половина од возрасните во Германија се со прекумерна тежина, па затоа имаат индекс на телесна маса (БМИ) над 25 кг/м 2; околу 16 проценти се со премногу прекумерна тежина (дебели; БМИ повеќе од 30 кг/м 2). Дебелината влијае на вашето здравје, во зависност од тоа каде се акумулира маснотијата. Особено, таканаречената висцерална маст, која ги опкружува внатрешните органи во стомакот и ги штити од механичко влијание, има тенденција да се шири кога има прекумерна количина храна. Сепак, оваа висцерална маст не лежи само наоколу, таа исто така лачи разни хормони и адипокини. Овие вклучуваат, на пример, цитокини како што се интерлеукин-6 (IL-6) и фактор на некроза на тумор (TNF) -α или пептиден хормон адипонектин, инсулински модулатор. Разбирливо е дека премногу висцерална маснотија може да го доведе човечкиот метаболизам во рамнотежа.

Висцералната дебелина е добро познат фактор на ризик за бројни болести, на пример, артериосклероза, рак или дијабетес тип 2. Околу седум милиони луѓе во Германија живеат со дијабетес мелитус. Повеќе од 95 проценти од болните покажуваат тип 2, инсулинска резистенција која често се провлекува во староста. Панкреасот првично продолжува да произведува доволен инсулин - за разлика од дијабетес тип 1 - но тој веќе не се апсорбира од целниот орган. Ова доведува до трајно зголемено ниво на шеќер во крвта, што пак промовира оштетување на органите и компликации како што се мозочен удар и срцев удар. Најважните фактори на ризик за дијабетес тип 2 покрај генетската предиспозиција и премалку вежбање се прекумерната тежина. 90 проценти од пациентите имаат прекумерна тежина, една четвртина дури и дебели.

Но, зошто некои дебели луѓе се разболуваат многу метаболички, а други не? Ова е прашањето што го поставија истражувачите на Клиниката и поликлиниката за ендокринологија, нефрологија и ревматологија на универзитетската болница во Лајпциг, поточно директорот на студијата Питер Ковач. Тој е професор по генетика на дебелина и дијабетес во Интегрираниот центар за истражување и третман на болести на дебелина. Откако студирал фармација во Словачка, Ковач дошол во Грајфсвалд, каде што докторирал во 1998 година за генетика на дијабетес тип 2. После докторските години во Националниот институт за здравство во Феникс (Аризона), тој заврши во Лајпциг. Таму се сретна со докторката Рима Чакарун. Ендокринологот работеше на адипокини за време на нејзината докторска теза, а подоцна иницираше студија за влијанието на цревниот микробиом врз дебелината и метаболичките болести.

Тоа звучи како оптимална комбинација за да се разгледа врската помеѓу дебелината и дијабетисот тип 2. Истражувачите откриле дека особено зачудувачки е што се забележани воспалителни процеси во масното ткиво кај многу дебели луѓе. „Како дел од диетата со многу маснотии, други истражувачи ги хранеа глувците со храна што содржеше бактерии обележани со флуоресценција. Подоцна пронајдоа фрагменти од овие бактерии во масното ткиво “, пренесува Чакарун. Дали бактериите беа тие што предизвикаа воспаление? „Значи, почнавме да бараме бактерии во човечкото масно ткиво“, вели Ковач. Резултатот беше публикација во Гут, со Чакарун и (тогаш сè уште) докторандот Лукас Масиер како први автори (69: 1796-806).

За студијата, истражувачите од Лајпциг регрутирале 75 пациенти (БМИ во просек 48 кг/м 2) кои биле подложени на баријатриска хирургија. Операцијата за гастричен бајпас Roux-en-Y е еден вид намалување на желудникот и скратување на тенкото црево. Значи, храната го заобиколува автопатот низ дигестивниот тракт. Ова треба да им помогне на луѓето да ја намалат телесната тежина, меѓу другото и затоа што храната не се апсорбира во целост. 33 од испитаните лица биле исто така пациенти со дијабетес тип 2 со значително зголемени параметри на воспаление и абнормални вредности на метаболизмот на гликозата во крвта.

За време на постапката, хирурзите земале примероци на поткожни и висцерални маснотии - што е можно постерилни - од различни локации, како што се оментумот (структура слична на мрежата на перитонеумот) или мезентериумот (дел од суспензијата на цревата). Од овие примероци на ткиво, Масиер, Чакарун и неговите колеги изолирале ДНК и РНК и произвеле делови од ткиво.

Всушност, истражувачите откриле бактериска ДНК во масното ткиво, иако во исклучително мала количина. Само 0,1-0,5 пикограми на микрограм вкупна ДНК не потекнувале од луѓе, туку од бактерии. За време на секвенционирањето на генот на бактериите 16S rRNA во примероците од ткивото, тие потоа пронајдоа голем број траги. Некои може да се исклучат како контаминација со помош на биоинформатички алгоритми, но пациентите со и без дијабетес се разликувале во 18 видови бактерии. Истражувачите ја нарекоа оваа појава специфична за ткивата, таксономски бактериски потпис, што исто така корелираше со појава на воспалителни маркери и метаболички параметри.


Питер Ковач, Рима Чакарун и Лукас Масиер ја разрешија мистеријата зошто е воспалено масното ткиво на многу дебели луѓе. Фото: Universitätsmedizin Лајпциг (лево); Приватно (средно и десно)

Двете групи на пациенти имале и бактерии на протеобактериите и сорти на фирмикутес во масното ткиво и системски. Особено, познато е дека бактериите на фирмикумите за филијали се јавуваат почесто од просекот во цревниот микробиом на дебелите луѓе. „Знаеме дека одредени бактерии во микробиомот во цревата го зголемуваат зголемувањето на телесната тежина и дека составот на микробиомот зависи и од гените и од нашиот животен стил“, вели Чакарун. Затоа, истражувачите не беа изненадени кога наидоа на овие соеви на бактерии. Резултатите не можеа да одговорат дали микробите мигрираат низ цревниот wallид во околното ткиво или дали се апсорбираат пасивно - како остатоци од клетки, така да се каже.

Затоа не беше доволно за истражувачите во Лајпциг да бараат човечко масно ткиво за фрагменти од бактериска ДНК. Тие сакаа да покажат дека всушност постојат непроменети бактерии во стомакот надвор од цревата. За да го направат ова, тие прибегнаа кон метод што всушност се користи при анализа на животната средина. „КАРТ-РИБ е значително почувствителна од РИБА сама и се надевавме дека ќе можеме да откриеме мали количини на бактерии во масното ткиво“, вели Ковач, а Чакарун додава: „Бидејќи не сме експерти за микроби, ги имаме овие тестови заедно направена со Никулина Мусат од Центарот за истражување на животната средина (УФЗ) тука во Лајпциг “.

Што е КАРТ-РИБА? FISH го знаеме како флуоресценција in situ хибридизација, т.е. метод на хибридизација во кој се користат нуклеотидни сонди обележани со флуоресценција за да ловат комплементарна ДНК или РНК на делови од ткиво, на пример. Во многу примероци од животната средина не постојат само мали групи на бактерии, тие исто така се добро распоредени во која било количина нечистотија. Ова значи дека позадинските сигнали се често значително поголеми од реалните флуоресцентни сигнали од сондата. За да се заобиколи ова, на FISH сега се приклучува CARD, катализирано репортерско депонирање: Класичен ткивен дел за имунохистохемија е хибридизиран со едножична ДНК-сонда против еубактериите. Оваа сонда не носи флуорофор, туку ензимот HRP (рен пероксидаза). Во присуство на водород пероксид, пероксидазата ги претвора неактивните тирамиди обележани со флуоресценција во тирамидни радикали. За возврат, тие се врзуваат ковалентно со ароматични странични ланци - на пример, тирозин - на протеините во директна близина на ХРП. Бидејќи овој процес е ензимски, многу тирамиди се „радикализираат“ со текот на времето.

Наместо еден флуорофор по сонда, истражувачот прима до 1.000 флуоресцентни сигнали со засилување на тирамидниот сигнал (TSA). На овој начин, дури и најмалите траги од бактериски материјал го привлекуваат окото. Со КАРД-РИБ, бактериите можат да се детектираат и квантифицираат без претходно да се отстранат или збогатат. И токму тоа го постигнаа истражувачите во Лајпциг - тие пронајдоа недопрени бактерии во човечкото масно ткиво. Тие исто така покажаа дека колку повеќе бактерии во масното ткиво, толку се поголеми нивоата на воспаление и пациентите се болни. Заклучокот што го извлекоа Чакарун и Ковач од овие резултати: количината и составот на бактериите во масното ткиво, исто така, придонесуваат за воспаление кај пациенти со дијабетес тип 2 и луѓе со прекумерна тежина.

Нејасно е како точно бактериите влегуваат во висцерална маст. „Цревото е едно од најголемите интерфејси со нашето опкружување“, вели Чакарун. „Познато е дека одредени навики во исхраната или конзумирањето алкохол влијаат на цревната пропустливост.“ Покрај тоа, некои бактерии - на пример Enterobacteriaceae - произведуваат токсични липополисахариди, кои исто така го прават цревниот wallид попропустлив. На овој начин, бактериите во цревната флора можат лесно да мигрираат во околното ткиво или да се измијат. „Во следниот проект, ќе ја измериме цревната пропустливост на пациентите за да можеме да ја докажеме и оваа точка“, вели Ковач.

Но, дали неколку бактерии во масното ткиво се навистина доволни за да предизвикаат имунолошка реакција и да ги разболат луѓето? На крајот, истражувачите пресметале дека малата количина на бактериска ДНК во масното ткиво е приближно еквивалентна на една бактерија за секои 100 адипоцити. Затоа, во моделот на клеточна култура, тие ги изнервираа адипоцитите со споредлива количина на бактериска ДНК. И ете, - клетките реагираа со бура на негодување и - во зависност од концентрацијата - ги ослободија маркерите за воспаление IL-6 и TNFα.

Истражувачите од Лајпциг планираат да разгледаат повеќе примероци од ткиво во иднина. „Ние сакаме да создадеме еден вид биобанка за овој проект, во кој, се разбира, ќе се заштедат контроли на органи на тестирани лица со здрава и нормална тежина“, вели Ковач. Досега ова не успеа поради етички проблеми. Но, има дискусија со клиниката за начините на кои сепак ќе биде можно да се пристапи до здраво ткиво.

Сепак, ко-првиот автор на студијата Лукас Масиер засега веќе нема да учествува во следните експерименти. „Оваа студија ја зголеми неговата пазарна вредност и затоа тој беше регрутиран во Институтот Каролинска во Стокхолм пред да ја одбрани својата докторска теза“, вели Ковач. Но, дури и таму тој продолжува да работи на биологијата на масното ткиво.


Последни измени: 10/12/2020