Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

"Элементы": новости науки

Подписаться Бесплатная «Золотая» новостная рассылка Подписчиков 12.967 RSS
←   Декабрь 2006   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
11.12.2006
10:09:01
16:51:04
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://elementy.ru
Открыта: 09-05-2006

Автор
Редакция сайта "Элементы"

Статистика

12.967 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

Ожирение может быть заразным


Научно-популярная библиотека на «Элементах»

В. Н. Тутубалин и др. Математическое моделирование в экологии: Историко-методологический анализ.

Книга о реальной эффективности применения математических моделей в экологии и других науках, о «колодках мышления» и о чернобыльской катастрофе.

Ожирение может быть заразным

25.12.2006

У толстых мышей в кишечнике преобладают бактерии из группы Firmicutes, а у худых — Bacteroidetes (фото с сайта www.search.com)
У толстых мышей в кишечнике преобладают бактерии из группы Firmicutes, а у худых — Bacteroidetes (фото с сайта www.search.com)

Микробиологи из Университета имени Вашингтона в Сент-Луисе (Миссури, США) установили, что между ожирением и микробным населением кишечника имеется тесная связь. Кишечная флора заметно различается у толстых и худых индивидуумов. Изменения кишечной флоры могут быть, в зависимости от конкретной ситуации, как следствием, так и причиной ожирения.

Кишечная микрофлора играет огромную роль в жизни животных. Микробы помогают животным использовать многие виды пищи (в первую очередь растительной), которая иначе была бы для них совершенно недоступной. Высшие многоклеточные организмы, включая человека, имеют весьма ограниченный биохимический потенциал по сравнению с одноклеточными, и самым простым и эффективным способом преодоления этой ограниченности является симбиоз с разнообразными микробами. Животные вместе с живущими в их кишечнике бактериями, археями и одноклеточными эукариотами образуют единый «сверхорганизм», обмен веществ которого во многом определяется ферментами, закодированными не в геноме «хозяина», а в геномах микроскопических симбионтов.

Осознание этого факта неизбежно должно было привести к тому, что решение многочисленных проблем человечества, так или иначе связанных с питанием, начнут искать не только в свойствах организма-хозяина, но и в особенностях кишечной флоры. Именно этим и занялись американские микробиологи из университета Сент-Луиса, опубликовавшие сразу две статьи в последнем номере журнала Nature. Исследователей интересовала в первую очередь проблема ожирения, стоящая сегодня в развитых странах весьма остро.

«Эпидемия» ожирения в США: показан процент взрослых людей, имеющих 14 и более кг лишнего веса (изображение с сайта hcgobesity.org). Еще нагляднее это видно на анимации
«Эпидемия» ожирения в США: показан процент взрослых людей, имеющих 14 и более кг лишнего веса (изображение с сайта hcgobesity.org). Еще нагляднее это видно на анимации

Ранее было замечено, что у мышей, страдающих наследственным ожирением, по сравнению с обычными мышами в кишечнике резко понижена доля бактерий из группы Bacteroidetes, тогда как доля бактерий из группы Firmicutes, напротив, повышена.

Ученые решили проверить, не наблюдается ли нечто подобное и у людей. Они обследовали 16 добровольцев-толстяков и обнаружили, что в их кишечнике достоверно меньше Bacteroidetes и больше Firmicutes по сравнению с «контрольными» худыми людьми — точно так же, как у мышей. Затем добровольцы были посажены на низкокалорийную диету, а ученые в течение года следили за изменениями их кишечной флоры. Оказалось, что диета приводит к значительному снижению численности Firmicutes и росту численности Bacteroidetes. Изменение количественного состава кишечной флоры строго коррелировало со снижением массы тела. Таким образом, по мере похудания кишечная флора подопытных становилась всё более похожа на флору худых людей.

Этот эксперимент, казалось бы, говорит о том, что ожирение является скорее причиной, а не следствием изменений состава кишечной флоры. Однако опыты на мышах, проведенные исследователями, показали, что всё далеко не так однозначно.

В экспериментах использовались мыши с мутацией Lepob гена leptin, которая вызывает повышенный аппетит и, как следствие, ожирение у мышей с двумя мутантными копиями гена (ob/ob). Мыши, у которых хотя бы одна из двух копий гена не является мутантной (ob/+ и +/+), имеют нормальный аппетит и не страдают ожирением. Если скрестить двух мышей с генотипом ob/+, в потомстве наблюдается типичное менделевское расщепление: четверть потомков имеют генотип ob/ob и страдают ожирением, три четверти имеют генотип ob/+ или +/+ и нормальное телосложение. Это позволяет сравнивать между собой родных братьев и сестер, не отличающихся друг от друга ничем существенным, кроме состояния «гена ожирения».

Для сравнительного изучения кишечной микробиоты худых и толстых мышей исследователи воспользовались методом метагеномного анализа (тотального анализа всей ДНК, выделенной из пробы содержимого кишечника). Результаты подтвердили прежние наблюдения, согласно которым у худых мышей преобладают бактерии из группы Bacteroidetes, а у толстых — Firmicutes.

Кроме того, оказалось, что у толстых мышей в кишечнике больше архей-метаногенов. Эти выделяющие метан микроорганизмы повышают эффективность усвоения пищи микробным сообществом, поскольку они утилизируют молекулярный водород, образующийся в результате жизнедеятельности некоторых бактерий-бродильщиков и вредный для других членов сообщества.

Выяснилось также, что «совокупный геном» кишечной флоры толстых мышей обогащен генами, ответственными за переваривание различных полисахаридов, которые без помощи микробов животными не усваиваются. В содержимом кишечника толстых мышей обнаружилось больше бутирата и ацетата — конечных продуктов переваривания полисахаридов бактериями из группы Firmicutes (эти отбросы жизнедеятельности бактерий служат нам пищей, они отлично усваиваются клетками кишечника).

Кроме того, в фекалиях толстых мышей общее содержание калорий оказалось ниже, чем у худых. Всё это говорит о том, что кишечная флора толстых мышей более эффективно извлекает калории из потребляемой пищи. Поэтому такая флора в принципе может являться не только следствием, но и одной из причин ожирения.

Увеличение массы жира (%) за две недели у безмикробных мышей, которым пересадили кишечную флору от худых (левая колонка) и от толстых (правая колонка) сородичей. Рис. из обсуждаемой статьи Peter J. Turnbaugh et al.
Увеличение массы жира (%) за две недели у безмикробных мышей, которым пересадили кишечную флору от худых (левая колонка) и от толстых (правая колонка) сородичей. Рис. из обсуждаемой статьи Peter J. Turnbaugh et al.

Чтобы проверить это предположение, ученые провели эксперименты по пересадке кишечной флоры безмикробным мышам, выросшим в стерильной среде. Ранее было известно, что пересадка кишечной флоры таким мышам резко улучшает эффективность пищеварения: мышь начинает меньше есть, а вес при этом набирает быстрее. На этот раз ученые хотели проверить, насколько будет различаться этот эффект, если пересаживать безмикробным мышам кишечную флору от худых и от толстых мышей.

Оказалось, что безмикробные мыши, которым пересадили кишечную флору от толстых мышей, набирают вес гораздо быстрее, чем те, кому пересадили флору от худых собратьев. При этом аппетит мышей не зависел от типа кишечной флоры. Быстрое увеличение массы тела у мышей, которым досталась кишечная флора «толстого типа», очевидно, объясняется более эффективным усвоением пищи. Эксперимент убедительно показал, что манипуляции с кишечной флорой могут влиять на склонность к ожирению. Это открывает новые перспективы перед медиками и фармакологами, которые с ног сбились в поисках эффективных средств борьбы с эпидемией ожирения, захлестнувшей экономически развитые страны. Может быть, таким средством окажутся препараты, снижающие численность Firmicutes и способствующие развитию Bacteroidetes в кишечнике.

Из полученных результатов следует еще один неожиданный вывод: если ожирение зависит от микробов, то оно, по крайней мере в некоторых особых ситуациях, может быть заразным! Например, про безмикробных мышей, которым пересадили флору от толстых сородичей, вполне можно сказать, что их заразили ожирением.

Источники:
1) Peter J. Turnbaugh et al. An obesity-associated gut microbiome with increased capacity for energy harvest // Nature. 2006. V. 444. P. 1027–1031.
2) Ruth E. Ley et al. Human gut microbes associated with obesity // Nature. 2006. V. 444. P. 1022–1023.

О симбиотических микроорганизмах см. также:
1) Кишечная микрофлора превращает человека в «сверхорганизм», «Элементы», 09.06.2006 — в этом исследовании участвовали и авторы обсуждаемых статей в Nature.
2) Бактерии-симбионты заменили морскому червю органы пищеварения и выделения, «Элементы», 19.09.2006.
3) Клопы кормят свое потомство полезными бактериями, «Элементы», 13.10.2006.
4) Чтобы жить, глубоководные черви заражаются полезными бактериями, «Элементы», 23.05.2006.
5) Муравьи-листорезы приручили бактерий для борьбы с вредителем, «Элементы», 25.01.2006.
6) Прочтен самый маленький геном, «Элементы», 16.10.2006.

О биологии ожирения см. также:
1) Ожирение и диабет вызывает одна и та же генная мутация, «Элементы», 20.07.2005.
2) Обнаружено вещество, регулирующее аппетит, «Элементы», 26.01.2006.

Александр Марков

Эта новость на «Элементах»
 

Предыдущие новости

22.12 Июньский гамма-всплеск не желает вписываться в теорию

21 декабря журнал Nature опубликовал сразу четыре статьи, посвященные одному астрофизическому открытию. В этих работах был подведен итог полученным к настоящему времени результатам анализа необычного гамма-всплеска GRB 060614, зарегистрированного американской орбитальной обсерваторией Swift 14 июня этого года.

22.12 Некоторые млекопитающие умеют нюхать под водой

Считалось, что млекопитающие не могут ощущать запахи, находясь в воде. Однако несложный эксперимент, поставленный на кротах-звездоносах и водяных бурозубках, показал, что обоняние под водой у них работает. Зверьки выдыхают маленькие пузырьки воздуха, впитывающие запахи из воды, а затем вдыхают их обратно.

19.12 Хассий-долгожитель

Интернациональный коллектив исследователей сообщил о получении чрезвычайно долгоживущего тяжелого изотопа хассия, 108-го элемента периодической системы. Синтез этого дважды магического изотопа с массовым числом 270 (108 протонов и 162 нейтрона) и периодом полураспада 22 секунды еще на один шажок приблизил физиков к заветному острову ядерной стабильности.

19.12 Азиаты заселили Северную Африку 40–45 тысяч лет назад

Анализ митохондриальной ДНК 81 жителя северной и восточной Африки показал, что 40–45 тысяч лет назад некоторые из потомков тех людей, которые вышли из Африки 60-80 тысяч лет назад и заселили Азию, вернулись на свою африканскую прародину. Не исключено, что первые позднепалеолитические культуры Европы и Африки имеют единое западноазиатское происхождение.

18.12 Умные алгоритмы помогли совершить открытие в физике элементарных частиц

Впервые надежно зарегистрирован процесс одиночного рождения топ-кварка, за которым физики охотятся уже много лет. Ключевую роль сыграли «умные» алгоритмы обработки информации. Разработанные методы должны помочь в поиске бозона Хиггса.

18.12 Найден самый древний летун из класса млекопитающих

Китайские палеонтологи вновь порадовали мир удивительной находкой. На этот раз им посчастливилось обнаружить великолепно сохранившиеся остатки древнейшего млекопитающего, способного к планирующему полету. Эта находка показала, что способность летать появилась у млекопитающих на 70 млн лет раньше, чем считалось, — уже на начальных этапах их эволюции.

15.12 Чтобы никогда не чувствовать боли, человеку достаточно отключить один ген

Обнаружен ген, отключение которого у мышей приводит к смерти, а у человека — к полной потере болевой чувствительности. Этот ген кодирует белок, участвующий в транспорте ионов натрия через мембраны нейронов, отвечающих за болевые ощущения. Открытие дает возможность фармакологам разработать новые высокоэффективные анальгетики.

15.12 В древнем янтаре найдены микроорганизмы, жившие 220 миллионов лет назад

В окаменевших капельках смолы хвойных деревьев, росших 220 миллионов лет назад на территории южных Альп, обнаружены прекрасно сохранившиеся микроорганизмы, многие из которых очень близки к современным родам и даже видам. Открытие показывает, что сообщество обитателей крошечных капель воды на коре деревьев практически не изменилось со времен первых динозавров.

13.12 Разгадана тайна быстрого звука в воде

Эксперименты итальянских физиков позволили наконец-то дать окончательное объяснение явлению быстрого звука в воде. Из двух существующих сегодня теорий — вискоэластичной и двухкомпонентной — эти эксперименты подтвердили первую и опровергли вторую.
В избранное